隧道有害物質(zhì)濃度、風(fēng)量計算及通風(fēng)方式選擇

隧道有害物質(zhì)濃度、風(fēng)量計算及通風(fēng)方式選擇學(xué)習(xí)本章的目的：（1）掌握公路隧道內(nèi)的有害物質(zhì)濃度定義和表示方法；（2）了解需風(fēng)量的計算方法；（3）掌握隧道通風(fēng)方式及其如何選擇。第9章隧道通風(fēng)與照明9.1概述9.2空氣中有害物質(zhì)容許濃度9.3需風(fēng)量計算

9.4通風(fēng)方式及其選擇9.5隧道照明概述9.6隧道照明基礎(chǔ)9.7道路照明的質(zhì)量9.8隧道亮度曲線9.9照明設(shè)計9.1概述

1、隧道內(nèi)污染的形成2、改善隧道內(nèi)污染的途徑3、隧道通風(fēng)設(shè)計要考慮的主要問題隧道施工中的污染隧道施工中的污染隧道運營中的通風(fēng)設(shè)備隧道運營中的通風(fēng)智能控制1、隧道內(nèi)污染的形成●施工期間：爆破、施工設(shè)備、瓦斯●運營期間：汽車排放出的廢氣，CO和煙霧●隧道內(nèi)突發(fā)事件的產(chǎn)生：火災(zāi)、消防、交通混亂2、改善隧道內(nèi)污染的途徑●消除污染源---改造汽車●使用濾毒濾煙設(shè)備，還原被污染空氣●將污染空氣稀釋到容許濃度值以下●突發(fā)事件應(yīng)急措施研究、隧道結(jié)構(gòu)研究、路面結(jié)構(gòu)研究3、隧隧道道通通風(fēng)風(fēng)設(shè)設(shè)計計要要考考慮慮的的主主要要問問題題●空空氣氣中中有有害害物物質(zhì)質(zhì)的的容容許許濃濃度度：：人人的的忍忍受受程程度度、、行行車車安安全全視視距距●需需風(fēng)風(fēng)量量計計算算問問題題：：交交通通量量和和排排放放量量●自自然然通通風(fēng)風(fēng)的的能能力力●機機械械通通風(fēng)風(fēng)方方式式的的討討論論●通通風(fēng)風(fēng)方方式式及及通通風(fēng)風(fēng)設(shè)設(shè)備備選選擇擇：：經(jīng)經(jīng)濟濟性性和和耐耐久久性性9.2空氣氣中中有有害害物物質(zhì)質(zhì)容容許許濃濃度度1、確確定定隧隧道道內(nèi)內(nèi)污污染染空空氣氣中中有有害害物物的的設(shè)設(shè)計計濃濃度度需需要要研研究究的的問問題題●對對汽汽車車排排放放CO量的的研研究究●對對汽汽車車排排放放煙煙霧霧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氣氣中中的的適適應(yīng)應(yīng)能能力力●分分別別研研究究CO設(shè)計計濃濃度度和和煙煙霧霧設(shè)設(shè)計計濃濃度度2、CO設(shè)計計濃濃度度⑴有有害害氣氣體體濃濃度度的的表表示示：：單單位位體體積積被被污污染染空空氣氣中中含含有有害害氣氣體體體體積積⑵人體體對對各各種種濃濃度度有有害害氣氣體體的的反反映映⑶CO設(shè)計計濃濃度度：：與與隧隧道道長長度度和和通通風(fēng)風(fēng)方方式式有有關(guān)關(guān)CO設(shè)計計濃濃度度（（ppm）隧道長度（m）縱向通風(fēng)方式300250全橫向和半橫向通風(fēng)方式250200人車混合通行隧道1501003、煙煙霧霧設(shè)設(shè)計計濃濃度度⑴煙煙霧霧濃濃度度定定義義：：通過過測測定定光光線線在在煙煙霧霧中中的的透透過過率率來來表表示示透過率是是光線在在污染空空氣中的的透過量量與在潔潔凈空氣氣中的透透過量之之比式中：分分別為同同一光源源的光通通過污染染空氣和和潔凈空空氣后的的照度。則煙霧濃濃度K為：式中：是是光源源光穿過過lm厚的容許透光光率，在隧道道通風(fēng)與照明明中，取l＝100m，故其容許濃濃度煙霧濃度K為⑵司機對煙霧濃濃度舒適度的的評價當(dāng)煙霧濃度，，透過率（l＝100m）和車速不同同，對舒適程程度的不同，，下表是行車車速度為40km/h時，司機對舒舒適水平的主主觀評價司機對對煙霧濃度的的舒適度評價價⑶煙霧設(shè)計濃度度：與光源和車速有關(guān)●當(dāng)煙霧濃濃度達到0.0121/m時，應(yīng)考慮采采取交通管制制等措施；●隧道內(nèi)進進行養(yǎng)護維修修時，煙霧濃濃度不大于0.00351/m4、其他有害物物質(zhì)⑴氮氧化物：柴油機主要要排放的有害害物質(zhì)，據(jù)調(diào)調(diào)查，平均濃濃度為20mg/m3(接觸45分鐘)，只有少數(shù)人人出現(xiàn)不適感感，當(dāng)平均濃濃度為55mg/m3，全部人員有有不適感；⑵丙烯醛：是一種無色色揮發(fā)性液體體，對眼睛和和呼吸道粘膜膜有劇烈刺激激作用，如流流淚等；⑶二氧化硫：為具有強烈烈幸辣刺激性性氣味的氣體體，進入呼吸吸道后形成硫硫酸和亞硫酸酸，引起各種種炎癥。⑷這些有害害物質(zhì)的含量量與CO和煙霧含量相相比較小9.3需風(fēng)量計算1、按稀釋CO濃度計算新風(fēng)風(fēng)量2、按稀釋煙霧霧濃度計算新新風(fēng)量3、需風(fēng)量的取取值1、按稀釋CO濃度計算新風(fēng)風(fēng)量⑴計算方法法●通風(fēng)設(shè)設(shè)計中，車輛輛有害氣體排排放量及與之之對應(yīng)的交通通量都應(yīng)有明確的遠遠景設(shè)計年限限，兩者應(yīng)相匹匹配；1、按稀釋CO濃度計算新風(fēng)風(fēng)量●確定新風(fēng)風(fēng)量時，應(yīng)對對計算行車速速度以下的各各工況車速按按20km/h為一檔分別進進行計算，并并考慮交通阻阻滯狀態(tài)取其較大者作為設(shè)計需風(fēng)風(fēng)量；1、按稀釋CO濃度計算新風(fēng)風(fēng)量●在雙向交交通隧道中，，上坡較長方向的交交通量按設(shè)計計交通量的60%進行計算；●首先計算算汽車排放量，然后計算稀稀釋到容許濃濃度所需新風(fēng)量。⑵計算公式①CO的排放量計算算其中：是是隧道道全長CO排放量；是CO基準排放量輛輛km)，可取0.01；為考慮CO的車況系數(shù)，，對高速公路路、一級公路路取1.0，對二、三、、四級公路取取1.1~1.2；是車密度系數(shù)數(shù)，與車速有有關(guān)，按表8.6取值；是考慮CO的海拔高度系系數(shù)，按圖8.3.1取值；為相應(yīng)車型的的設(shè)計交通量量（輛/h）；為考慮CO的車型系數(shù)，，按表8-7取值；為考慮CO的縱坡-車速系數(shù)，按按表8.8取值；為車型類別數(shù)數(shù)。L為隧道長度，，m②稀釋CO到容許濃度的的新風(fēng)量計算式中：為隧道全長稀稀釋CO的需風(fēng)量；；標準大氣壓，，取取101.325；是隧址設(shè)計氣氣壓；；是標準氣溫K，取273；為隧道道夏季季的設(shè)設(shè)計氣氣溫K。是CO設(shè)計濃濃度。。2、按稀稀釋煙煙霧濃濃度計計算新新風(fēng)量量煙霧排排放量量是以以柴油車車作為計計算依依據(jù)，，當(dāng)交交通流流組成成柴油車車比例例大到到某一一限度度以后，，煙霧霧危害害超過過CO⑴煙霧排排放量量計算算其中：：是是隧隧道全全長煙煙霧排排放量量（））；；為煙霧霧基準準排放放量輛輛km)，可取取2.5輛km)；含義是是每輛輛中型型貨車車行1km排放濃濃度為為1m-1的煙霧霧2.5m3為考考慮慮煙煙霧霧的的車車況況系系數(shù)數(shù)，，對對高高速速公公路路、、一一級級公公路路取取1.0，對二、、三、四四級公路路取1.2~1.5；是考慮煙煙霧的海海拔高度度系數(shù)，，按圖8.3.2取值；為考慮煙煙霧的縱縱坡-車速系數(shù)數(shù)，按表表8.3.4取值；是考慮煙煙霧的車車型系數(shù)數(shù)，按表表8.3.5取值；是柴油車車車型類類別系數(shù)數(shù)；⑵稀釋煙霧霧到容許許濃度所所需的新新風(fēng)量計計算所需新鮮鮮風(fēng)量按按下式計計算為隧道全全長稀釋釋煙霧的的需風(fēng)量量（））；為煙霧設(shè)設(shè)計濃度度（））3需風(fēng)量的的取值9.4通風(fēng)方式式及其選選擇1、概述⑴通風(fēng)風(fēng)方式通風(fēng)方式式車道空間間的空氣氣流動自然通風(fēng)風(fēng)自然風(fēng)機械通風(fēng)風(fēng)交通風(fēng)(活塞風(fēng))一般不穩(wěn)穩(wěn)定交通量有有關(guān)(車速等)縱向通風(fēng)橫向通風(fēng)半橫向通風(fēng)風(fēng)組合通風(fēng)⑵如何選擇通通風(fēng)方式●確定所所需風(fēng)量●考慮自自然通風(fēng)是是否滿足●選擇通通風(fēng)方式⑶通風(fēng)方式選選擇與多種種因素有關(guān)關(guān)●隧道類型：：山嶺隧道、、城市隧道道、水底隧隧道●交通量：近期、遠遠期、某年年限的交通通量●經(jīng)濟問題：工程費、、維修費和和養(yǎng)護費●地質(zhì)、氣候候和周圍環(huán)環(huán)境的影響響：大斷面開開挖的可行行性2、自然通風(fēng)風(fēng)自自然風(fēng)風(fēng)的變化是是復(fù)雜而不不穩(wěn)定的，，用它來作作為通風(fēng)計計算的依據(jù)據(jù)，其可靠性自然然很差。但是作為為機械通風(fēng)風(fēng)時的輔助助作用，卻不應(yīng)忽視視，至少可以以調(diào)節(jié)通風(fēng)風(fēng)機的轉(zhuǎn)數(shù)數(shù)，有利于于節(jié)能。2、自然通風(fēng)風(fēng)⑴⑴自自然風(fēng)壓阻阻力是自然風(fēng)阻阻力（））；為隧道入口口損失系數(shù)數(shù)，可取0.6；是隧道壁面面摩阻損失失系數(shù)；0.02L是隧道長度度；是自然風(fēng)作作用引起的的洞內(nèi)風(fēng)速速（）），可取取2~3；為空氣密度度（）），可取取1.2；為隧道斷面面當(dāng)量直徑徑，為為隧道凈空空斷面積，，為為隧道斷面面周長。⑵交通風(fēng)壓阻阻力交通風(fēng)力可可按下式計計算：其中：是是交通通通風(fēng)力；是是隧隧道內(nèi)與同同向向的車輛數(shù)數(shù)；為為隧道內(nèi)與與反反向的車輛輛數(shù)；是是隧道設(shè)設(shè)計風(fēng)速m／s；為與與同同向的各工工況車速；；為與與反向向的各工況況車速；為為汽車車等效阻抗抗面積（汽汽車正投影影面積）。。⑶通風(fēng)阻抗力力式中：（））。是隧道設(shè)計計風(fēng)速m／s；⑷隧道內(nèi)壓力力平衡條件件為射流風(fēng)機機群總升壓壓力（N/m2）⑸射流風(fēng)機所所需臺數(shù)計計算在滿足隧道道設(shè)計風(fēng)速速條件下，，射流風(fēng)機機臺數(shù)為：：為每臺射流流風(fēng)機升壓壓力：是射流風(fēng)機機出口面積積；是是射流風(fēng)機機出口速度度；射流流風(fēng)機位置置摩阻損失失折減系數(shù)數(shù)；3、是否設(shè)置置通風(fēng)機的的經(jīng)驗判定定⑴雙向交交通隧道（雙向交通通）⑵單向交通隧隧道（單向交通通）式中：L為隧道長度度（m）；N為設(shè)計交通通量（輛/h）4、縱向通風(fēng)風(fēng)縱向式通風(fēng)風(fēng)是從一個洞洞口直接引引進新鮮空空氣，由另另一洞口把把污染空氣氣排出的方方式，與自自然通風(fēng)的的原理是相相同的4、縱向通風(fēng)風(fēng)⑴射流式通風(fēng)風(fēng)：在車道空空間上方吊吊設(shè)射流風(fēng)風(fēng)機，用以以升壓●對于雙雙向交通，，適用于1000m以下的隧道道；●對于單單向交通，，可達3000m?！駜?yōu)點：設(shè)備備費少、經(jīng)經(jīng)濟；●缺點：：噪音大⑶有豎井的縱縱向式通風(fēng)風(fēng)：縱向式通風(fēng)風(fēng)是最簡單單的通風(fēng)方方式，它以以自然通風(fēng)風(fēng)為主，不滿足需要要時，用機機械通風(fēng)加加以補充，，是經(jīng)濟合合理的。但是，通通風(fēng)所需動動力與隧道道長度的立立方成正比比。如果在在隧道中間間設(shè)置豎井井就可以克克服這個缺缺點。常常用豎井井對長隧道道進行分段段?！耠p向交交通，適用用于3000m以上的隧道道；●單向交交通，適用用于5000m以上的隧道道；5、橫向通風(fēng)風(fēng)⑴半橫向向通風(fēng)(送風(fēng)式半橫橫向、排風(fēng)風(fēng)式半橫向向)送風(fēng)式半橫橫向通風(fēng)是半橫向通通風(fēng)的標準準型式，新新鮮空氣經(jīng)經(jīng)送風(fēng)管直直接吹向汽汽車的排氣氣孔高度附附近，對排排氣直接稀稀釋，這對對后續(xù)車很很有利。污污染空氣是是在隧道上上部擴散，，經(jīng)過兩端端洞門排出出洞外。⑵全橫向通風(fēng)風(fēng)這種通風(fēng)方方式同時設(shè)置送送風(fēng)管道和和排風(fēng)管道道，隧道內(nèi)基基本上不產(chǎn)產(chǎn)生沿縱向向流動的風(fēng)風(fēng)，只有橫橫方向的風(fēng)風(fēng)流動。⑶混合式通風(fēng)風(fēng)混合式通風(fēng)風(fēng)沒有固定定的格局，它是根據(jù)據(jù)某些特殊殊的需要，，由上述幾幾種基本通通風(fēng)型式組組合而成的的。其組合合方式有許許多種，但但應(yīng)符合經(jīng)經(jīng)濟實用原原則。隧道類型通風(fēng)方式隧道長度m

單向行車隧道縱向通風(fēng)方式射流風(fēng)機式集中送排風(fēng)式500~20002000~4000半橫向通風(fēng)方式1500~3000橫向通風(fēng)方式2000~4000

雙向行車隧道縱向通風(fēng)方式射流風(fēng)機式集中送排風(fēng)式500~1000500~2000半橫向通風(fēng)方式1000~3000橫向通風(fēng)方式2000~4000各通風(fēng)方式式的適用長長度6、通風(fēng)方式式選擇⑴影響通通風(fēng)方式選選擇的因素素●隧隧道道長長度度：是是影影響響隧隧道道通通風(fēng)風(fēng)方方式式選選擇擇的的最最主主要要的的因因素素。。隧隧道道越越長長，，對對隧隧道道通通風(fēng)風(fēng)的的安安全全性性和和可可靠靠性性要要求求越越高高●隧道交通條件件隧道交通條件件指隧道內(nèi)為為單向行車還還是雙向行車車以及隧道的的交通量◎一般單向向行車的隧道道采用縱向和和半橫向通風(fēng)風(fēng)較好，能利利用自然風(fēng)和和活塞風(fēng)；◎交通量大大的隧道一方方面有害氣體體排放量大，，另一方面安安全要求高，，應(yīng)選用橫向向通風(fēng)或半橫橫向通風(fēng)方式式。●隧道所處地層層的地質(zhì)條件件隧道所處地層層的地質(zhì)條件件好，隧道施施工比較容易易，費用低，，這時選用橫橫向通風(fēng)方式式；如果圍巖巖條件差，則則可能由于隧隧道施工困難難，以及施工工費用高而影影響到橫向通通風(fēng)的使用。?！袼淼浪幪幍貐^(qū)的地形形和氣象條件件⑵通風(fēng)方式選擇擇的原則合理通風(fēng)方式式是安全可靠靠性高，建設(shè)設(shè)安裝方便，，投資小，隧隧道內(nèi)環(huán)境好好，對災(zāi)害的的適應(yīng)能力強強，運營管理理方便，運營營費用低的通通風(fēng)方式。隧道通風(fēng)方式式的選擇是一一項十分復(fù)雜雜而艱巨的工工作。在選擇擇通風(fēng)方式時時，一定要認認真，要有科科學(xué)和經(jīng)濟兩兩個頭腦，要要對國家和人人民負責(zé)。⑶通風(fēng)機機的選選擇通風(fēng)機機的選選擇包