隧道有害物质浓度、风量计算及通风方式选择

隧道有害物质浓度、风量计算及通风方式选择学习本章的目的：（1）掌握公路隧道内的有害物质浓度定义和表示方法；（2）了解需风量的计算方法；（3）掌握隧道通风方式及其如何选择。第9章隧道通风与照明9.1概述9.2空气中有害物质容许浓度9.3需风量计算

9.4通风方式及其选择9.5隧道照明概述9.6隧道照明基础9.7道路照明的质量9.8隧道亮度曲线9.9照明设计9.1概述

1、隧道内污染的形成2、改善隧道内污染的途径3、隧道通风设计要考虑的主要问题隧道施工中的污染隧道施工中的污染隧道运营中的通风设备隧道运营中的通风智能控制1、隧道内污染的形成●施工期间：爆破、施工设备、瓦斯●运营期间：汽车排放出的废气，CO和烟雾●隧道内突发事件的产生：火灾、消防、交通混乱2、改善隧道内污染的途径●消除污染源---改造汽车●使用滤毒滤烟设备，还原被污染空气●将污染空气稀释到容许浓度值以下●突发事件应急措施研究、隧道结构研究、路面结构研究3、隧隧道道通通风风设设计计要要考考虑虑的的主主要要问问题题●空空气气中中有有害害物物质质的的容容许许浓浓度度：：人人的的忍忍受受程程度度、、行行车车安安全全视视距距●需需风风量量计计算算问问题题：：交交通通量量和和排排放放量量●自自然然通通风风的的能能力力●机机械械通通风风方方式式的的讨讨论论●通通风风方方式式及及通通风风设设备备选选择择：：经经济济性性和和耐耐久久性性9.2空气气中中有有害害物物质质容容许许浓浓度度1、确确定定隧隧道道内内污污染染空空气气中中有有害害物物的的设设计计浓浓度度需需要要研研究究的的问问题题●对对汽汽车车排排放放CO量的的研研究究●对对汽汽车车排排放放烟烟雾雾量量及及透透明明度度的的研研究究●人人在在污污染染空空气气中中的的适适应应能能力力●分分别别研研究究CO设计计浓浓度度和和烟烟雾雾设设计计浓浓度度2、CO设计计浓浓度度⑴有有害害气气体体浓浓度度的的表表示示：：单单位位体体积积被被污污染染空空气气中中含含有有害害气气体体体体积积⑵人体体对对各各种种浓浓度度有有害害气气体体的的反反映映⑶CO设计计浓浓度度：：与与隧隧道道长长度度和和通通风风方方式式有有关关CO设计计浓浓度度（（ppm）隧道长度（m）纵向通风方式300250全横向和半横向通风方式250200人车混合通行隧道1501003、烟烟雾雾设设计计浓浓度度⑴烟烟雾雾浓浓度度定定义义：：通过过测测定定光光线线在在烟烟雾雾中中的的透透过过率率来来表表示示透过率是是光线在在污染空空气中的的透过量量与在洁洁净空气气中的透透过量之之比式中：分分别为同同一光源源的光通通过污染染空气和和洁净空空气后的的照度。则烟雾浓浓度K为：式中：是是光源源光穿过过lm厚的容许透光光率，在隧道道通风与照明明中，取l＝100m，故其容许浓浓度烟雾浓度K为⑵司机对烟雾浓浓度舒适度的的评价当烟雾浓度，，透过率（l＝100m）和车速不同同，对舒适程程度的不同，，下表是行车车速度为40km/h时，司机对舒舒适水平的主主观评价司机对对烟雾浓度的的舒适度评价价⑶烟雾设计浓度度：与光源和车速有关●当烟雾浓浓度达到0.0121/m时，应考虑采采取交通管制制等措施；●隧道内进进行养护维修修时，烟雾浓浓度不大于0.00351/m4、其他有害物物质⑴氮氧化物：柴油机主要要排放的有害害物质，据调调查，平均浓浓度为20mg/m3(接触45分钟)，只有少数人人出现不适感感，当平均浓浓度为55mg/m3，全部人员有有不适感；⑵丙烯醛：是一种无色色挥发性液体体，对眼睛和和呼吸道粘膜膜有剧烈刺激激作用，如流流泪等；⑶二氧化硫：为具有强烈烈幸辣刺激性性气味的气体体，进入呼吸吸道后形成硫硫酸和亚硫酸酸，引起各种种炎症。⑷这些有害害物质的含量量与CO和烟雾含量相相比较小9.3需风量计算1、按稀释CO浓度计算新风风量2、按稀释烟雾雾浓度计算新新风量3、需风量的取取值1、按稀释CO浓度计算新风风量⑴计算方法法●通风设设计中，车辆辆有害气体排排放量及与之之对应的交通通量都应有明确的远远景设计年限限，两者应相匹匹配；1、按稀释CO浓度计算新风风量●确定新风风量时，应对对计算行车速速度以下的各各工况车速按按20km/h为一档分别进进行计算，并并考虑交通阻阻滞状态取其较大者作为设计需风风量；1、按稀释CO浓度计算新风风量●在双向交交通隧道中，，上坡较长方向的交交通量按设计计交通量的60%进行计算；●首先计算算汽车排放量，然后计算稀稀释到容许浓浓度所需新风量。⑵计算公式①CO的排放量计算算其中：是是隧道道全长CO排放量；是CO基准排放量辆辆km)，可取0.01；为考虑CO的车况系数，，对高速公路路、一级公路路取1.0，对二、三、、四级公路取取1.1~1.2；是车密度系数数，与车速有有关，按表8.6取值；是考虑CO的海拔高度系系数，按图8.3.1取值；为相应车型的的设计交通量量（辆/h）；为考虑CO的车型系数，，按表8-7取值；为考虑CO的纵坡-车速系数，按按表8.8取值；为车型类别数数。L为隧道长度，，m②稀释CO到容许浓度的的新风量计算式中：为隧道全长稀稀释CO的需风量；；标准大气压，，取取101.325；是隧址设计气气压；；是标准气温K，取273；为隧道道夏季季的设设计气气温K。是CO设计浓浓度。。2、按稀稀释烟烟雾浓浓度计计算新新风量量烟雾排排放量量是以以柴油车车作为计计算依依据，，当交交通流流组成成柴油车车比例例大到到某一一限度度以后，，烟雾雾危害害超过过CO⑴烟雾排排放量量计算算其中：：是是隧隧道全全长烟烟雾排排放量量（））；；为烟雾雾基准准排放放量辆辆km)，可取取2.5辆km)；含义是是每辆辆中型型货车车行1km排放浓浓度为为1m-1的烟雾雾2.5m3为考考虑虑烟烟雾雾的的车车况况系系数数，，对对高高速速公公路路、、一一级级公公路路取取1.0，对二、、三、四四级公路路取1.2~1.5；是考虑烟烟雾的海海拔高度度系数，，按图8.3.2取值；为考虑烟烟雾的纵纵坡-车速系数数，按表表8.3.4取值；是考虑烟烟雾的车车型系数数，按表表8.3.5取值；是柴油车车车型类类别系数数；⑵稀释烟雾雾到容许许浓度所所需的新新风量计计算所需新鲜鲜风量按按下式计计算为隧道全全长稀释释烟雾的的需风量量（））；为烟雾设设计浓度度（））3需风量的的取值9.4通风方式式及其选选择1、概述⑴通风风方式通风方式式车道空间间的空气气流动自然通风风自然风机械通风风交通风(活塞风)一般不稳稳定交通量有有关(车速等)纵向通风横向通风半横向通风风组合通风⑵如何选择通通风方式●确定所所需风量●考虑自自然通风是是否满足●选择通通风方式⑶通风方式选选择与多种种因素有关关●隧道类型：：山岭隧道、、城市隧道道、水底隧隧道●交通量：近期、远远期、某年年限的交通通量●经济问题：工程费、、维修费和和养护费●地质、气候候和周围环环境的影响响：大断面开开挖的可行行性2、自然通风风自自然风风的变化是是复杂而不不稳定的，，用它来作作为通风计计算的依据据，其可靠性自然然很差。但是作为为机械通风风时的辅助助作用，却不应忽视视，至少可以以调节通风风机的转数数，有利于于节能。2、自然通风风⑴⑴自自然风压阻阻力是自然风阻阻力（））；为隧道入口口损失系数数，可取0.6；是隧道壁面面摩阻损失失系数；0.02L是隧道长度度；是自然风作作用引起的的洞内风速速（）），可取取2~3；为空气密度度（）），可取取1.2；为隧道断面面当量直径径，为为隧道净空空断面积，，为为隧道断面面周长。⑵交通风压阻阻力交通风力可可按下式计计算：其中：是是交通通通风力；是是隧隧道内与同同向向的车辆数数；为为隧道内与与反反向的车辆辆数；是是隧道设设计风速m／s；为与与同同向的各工工况车速；；为与与反向向的各工况况车速；为为汽车车等效阻抗抗面积（汽汽车正投影影面积）。。⑶通风阻抗力力式中：（））。是隧道设计计风速m／s；⑷隧道内压力力平衡条件件为射流风机机群总升压压力（N/m2）⑸射流风机所所需台数计计算在满足隧道道设计风速速条件下，，射流风机机台数为：：为每台射流流风机升压压力：是射流风机机出口面积积；是是射流风机机出口速度度；射流流风机位置置摩阻损失失折减系数数；3、是否设置置通风机的的经验判定定⑴双向交交通隧道（双向交通通）⑵单向交通隧隧道（单向交通通）式中：L为隧道长度度（m）；N为设计交通通量（辆/h）4、纵向通风风纵向式通风风是从一个洞洞口直接引引进新鲜空空气，由另另一洞口把把污染空气气排出的方方式，与自自然通风的的原理是相相同的4、纵向通风风⑴射流式通风风：在车道空空间上方吊吊设射流风风机，用以以升压●对于双双向交通，，适用于1000m以下的隧道道；●对于单单向交通，，可达3000m。●优点：设备备费少、经经济；●缺点：：噪音大⑶有竖井的纵纵向式通风风：纵向式通风风是最简单单的通风方方式，它以以自然通风风为主，不满足需要要时，用机机械通风加加以补充，，是经济合合理的。但是，通通风所需动动力与隧道道长度的立立方成正比比。如果在在隧道中间间设置竖井井就可以克克服这个缺缺点。常常用竖井井对长隧道道进行分段段。●双向交交通，适用用于3000m以上的隧道道；●单向交交通，适用用于5000m以上的隧道道；5、横向通风风⑴半横向向通风(送风式半横横向、排风风式半横向向)送风式半横横向通风是半横向通通风的标准准型式，新新鲜空气经经送风管直直接吹向汽汽车的排气气孔高度附附近，对排排气直接稀稀释，这对对后续车很很有利。污污染空气是是在隧道上上部扩散，，经过两端端洞门排出出洞外。⑵全横向通风风这种通风方方式同时设置送送风管道和和排风管道道，隧道内基基本上不产产生沿纵向向流动的风风，只有横横方向的风风流动。⑶混合式通风风混合式通风风没有固定定的格局，它是根据据某些特殊殊的需要，，由上述几几种基本通通风型式组组合而成的的。其组合合方式有许许多种，但但应符合经经济实用原原则。隧道类型通风方式隧道长度m

单向行车隧道纵向通风方式射流风机式集中送排风式500~20002000~4000半横向通风方式1500~3000横向通风方式2000~4000

双向行车隧道纵向通风方式射流风机式集中送排风式500~1000500~2000半横向通风方式1000~3000横向通风方式2000~4000各通风方式式的适用长长度6、通风方式式选择⑴影响通通风方式选选择的因素素●隧隧道道长长度度：是是影影响响隧隧道道通通风风方方式式选选择择的的最最主主要要的的因因素素。。隧隧道道越越长长，，对对隧隧道道通通风风的的安安全全性性和和可可靠靠性性要要求求越越高高●隧道交通条件件隧道交通条件件指隧道内为为单向行车还还是双向行车车以及隧道的的交通量◎一般单向向行车的隧道道采用纵向和和半横向通风风较好，能利利用自然风和和活塞风；◎交通量大大的隧道一方方面有害气体体排放量大，，另一方面安安全要求高，，应选用横向向通风或半横横向通风方式式。●隧道所处地层层的地质条件件隧道所处地层层的地质条件件好，隧道施施工比较容易易，费用低，，这时选用横横向通风方式式；如果围岩岩条件差，则则可能由于隧隧道施工困难难，以及施工工费用高而影影响到横向通通风的使用。。●隧道所处处地区的地形形和气象条件件⑵通风方式选择择的原则合理通风方式式是安全可靠靠性高，建设设安装方便，，投资小，隧隧道内环境好好，对灾害的的适应能力强强，运营管理理方便，运营营费用低的通通风方式。隧道通风方式式的选择是一一项十分复杂杂而艰巨的工工作。在选择择通风方式时时，一定要认认真，要有科科学和经济两两个头脑，要要对国家和人人民负责。⑶通风机机的选选择通风机机的选选择包