城市道路隧道顶部竖井通风效果的优化研究

摘要

近年来，随着我国城市交通事业的发展，隧道建设规模越来越大。隧道通风需要同时保证城市道路隧道内外的空气质量符合标准要求。目前，纵向通风形式已成为隧道通风方式中的主流。但是，在城市长隧道中采用纵向射流通风，常常导致隧道出洞口污染物总量超标。为了解决隧道出洞口污染问题和节约能源，竖井型通风模式在城市道路隧道中得到了很好的应用。
　　 针对竖井型通风模式，本课题通过实验分析了隧道交通阻滞时竖井的通风效果，实验结果表明：竖井单纯依靠低速车辆产生的交通风力作为动力源时，进、排风不稳定，通风量和分污率较低。采用射流风机与竖井相结合的通风方式可以保证竖井稳定通风，提高分污率，降低隧道内污染物浓度。在这种通风模式下，本文采用模型试验和数值模拟方法，进一步分析了影响竖井通风效果的主要因素一车辆阻塞比和车速，得出：阻塞比越大，竖井通风周期的进、排风时间延长，进、排风量增加。车速与竖井的通风周期时间成二次方关系。为了加强竖井处的排风效果，本文又对通风竖井的结构形式进行了优化，得出：45°斜竖井底部下游侧边加设单个45°导流板，导流板的高度底边在隧道建筑界限上的20cm处，其长度与隧道宽度相等时，竖井的排风效果最好，且不影响隧道内通风效果。针对竖井群，其通风效果与其在隧道顶部的集中位置密切相关。研究结果表明：以增加竖井群的总进风量，降低隧道内污染物浓度为目的时，竖井群宜集中设置在隧道入口附近；以增加竖井群的总排风量，减小隧道出洞口污染物排放总量为目的时，竖井群宜集中设置在隧道出口附近。