高海拔低等级公路隧道洞内环境控制技术研究

摘要

我国地势呈现西高东低的走势，大致可以分为三大阶梯。随着我国交通运输行业的大力发展，我国公路网也逐渐地向西部山区延伸，因此出现了一大批高海拔公路隧道。随之而来的便是一系列的高海拔公路隧道运营通风难题，高海拔公路隧道低氧和低气压空气环境下的安全和舒适性标准、高原低交通量情况下的交通风计算、高海拔低压环境下的风机效率等问题在隧道运营通风中显得尤为突出。 为了解决高海拔低等级公路隧道运营通风过程中所遇到的上述问题，本文结合高海拔低等级公路隧道的实际情况，对隧道内空气环境的CO浓度控制标准、VI浓度控制标准、换气频率控制标准、交通车辆在隧道内行驶时对隧道空气流场的影响情况以及射流风机在低压环境下的升压效率和纵向工作长度等内容进行了系统的研究，建立了高海拔低等级公路隧道运营通风控制技术，本论文主要研究工作和成果包括以下三个方面： 1、调研分析了海拔高度对CO毒性和人反应时间的影响，并给出了海拔高度修正后的CO 浓度限值，结合不同海拔高度和车速下的安全停车视距给出了高原公路隧道洞内 VI 浓度控制标准，提出了考虑自然风和交通风的换气临界条件和换气控制标准。 2、通过采用 CFD 动网格模拟车辆通过隧道时对隧道内流场的影响，探明车辆运动向空气传递的动能主要是以隧道横向和纵向涡流的形式逐渐消散，分析车辆在隧道行驶对隧道空气所产生影响的范围。 3、明确射流风机升压效率及隧道纵向通风沿程阻力系数随海拔的变化情况，并分析了不同风机纵向间距情况下对后方风机纵向工作段长度的影响。 通过对高海拔公路隧道运营通风控制技术的研究，为高海拔公路隧道运营通风设计提供了依据，保证公路隧道通风系统的正常运转，在确保人员安全的同时也避免了能源的浪费。本着以人为本的宗旨，为其他类似的高海拔公路隧道运营通风提供了安全可靠的环境友好型技术支持和参考。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2.1 高海拔公路隧道运营通风环境控制标准研究现状

1.2.2 公路隧道交通风研究现状

1.2.3 高海拔射流风机效率研究现状

1.3.1 主要研究内容

1.3.2 研究技术路线

第2章 高海拔条件下大气环境的特点

2.1 高海拔大气环境特征

（1）温度随海拔的变化

（2）含氧量随海拔的变化

（3）空气密度随海拔的变化

（4）大气压随海拔的变化

2.2 高海拔环境对人体健康的影响

2.3 高海拔环境对交通量的影响

2.4 高海拔环境对污染物排放量的影响

2.5 本章小结

第3章 高海拔公路隧道运营洞内环境安全及舒适控制标准

3.1 高海拔公路隧道运营通风CO浓度控制标准

3.2 高海拔公路隧道运营通风烟雾浓度控制标准

3.2.1 安全停车视距的影响因素

3.2.2 基于安全停车视距的VI浓度控制标准

3.3.1 地下工程通风换气控制因素及标准调研

3.3.2 公路隧道运营通风换气控制因素

3.3.3 公路隧道运营通风换气临界条件及控制标准

3.4 本章小结

第4章 高海拔公路隧道小交通量交通风计算方法

4.1 公路隧道交通风介绍

4.2.1 动网格计算理论基础

4.2.2 交通风计算模型

4.3 车辆通过隧道对隧道空气流场的影响

4.4 车辆通过隧道在隧道纵向的影响范围

（1）小型车

（2）大型车

4.5 本章小结

第5章 高海拔公路隧道射流风机效率的研究

5.1 射流风机模拟技术

5.2 射流风机升压效率随海拔的变化

5.2.1 位置摩阻损失折减系数对射流风机升压效率的影响

5.2.2 空气密度对射流风机升压效率的影响

5.3 海拔高度对射流风机纵向工作长度的影响

5.3.1 隧道纵向通风沿程阻力系数随海拔高度的变化

5.3.2 隧道射流风机纵向工作长度

5.4 纵向安装间距对射流风机纵向工作长度的影响

5.5 本章小结

结论与展望

致 谢

参考文献

攻读硕士学位期间参加的科研项目