短竖井及射流风机位置对城市隧道通风效果的影响研究

摘要

城市道路隧道高峰交通量大且所处地理位置特殊,其封闭空间限制机动车尾气的扩散,从而危害行车人员健康和行车安全;同时隧道四周多为居民区、商业区和文化区,从环境保护的角度考虑应对隧道内污染物浓度及隧道出口污染物的排放总量作出严格限制。开设短竖井的纵向通风模式可以有效利用活塞风、降低隧道建设成本、节约能源、实现污染物的沿程分流排放,在众多公路隧道通风方案中优势显著。但是现行设计规范对此通风模式无相关参数可供参考,有必要对其通风基本特征进行研究。
　　本文建立了竖井型纵向通风模式下隧道各段和各个竖井气体流动情况以及隧道内污染物浓度分布的数学计算模型,并利用实验数据验证了计算模型的正确性。在竖井型纵向通风模式下,对改变通风竖井与射流风机的相对布置位置时各竖井的通风状况、隧道内污染物浓度分布规律及污染物分流情况进行了计算研究。结果表明,在通风竖井及射流风机数目相同条件下,竖井集中布置在隧道后部隧道出口污染物浓度最低,其值比竖井集中布置在隧道前部和中部分别小17.5％和15.5%;竖井集中布置在隧道中部隧道内污染物平均浓度最低,其值比竖井集中布置在隧道前部和后部分别小35.5%和19.9%。进风竖井布置情况确定时,只改变排风竖井布置位置对隧道出口CO浓度分布影响很小;隧道出口污染物排放总量都随着排风竖井与隧道入口距离的增加,呈现先减小再增大的趋势,存在一个排风竖井位置,使得污染物总分流率最大。排风竖井和射流风机布置情况确定时,进风竖井布置越靠近隧道出口,对降低隧道出口处污染物浓度、减少隧道出口污染物排放总量越有利。
　　另外,文中建立了一套基于对方案的技术合理性、安全性、经济合理性和运营服务水平进行多因素权重赋值的通风方案评价体系。

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第一章 绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外研究现状

1.3课题的提出

1.4课题研究内容

第二章 城市隧道竖井通风数学模型

2.1隧道通风基础理论

2.2城市隧道竖井通风数学的模型

2.3竖井型城市隧道通风效果评价标准

第三章 隧道通风模型实验

3.1隧道空气运动假设

3.2模型实验相似性理论

3.3相似准则

3.4隧道模型实验系统

3.5隧道模型实验测量

3.6数学模型的验证

第四章 竖井与射流风机位置对通风效果的影响研究

4.1计算模型描述

4.2不开设通风竖井隧道内污染物分布规律

4.3竖井均匀布置射流风机位置对隧道通风效果的影响

4.4竖井集中布置射流风机位置对隧道内CO浓度分布的影响规律

4.5排风竖井布置位置对隧道通风效果的影响

第五章 城市隧道竖井通风方案设计及优选

5.1城市隧道纵向通风方案设计

5.2隧道通风方案评价体系

5.3隧道竖井通风设计方案优选实例

第六章 结论及展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

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