城市特长水下公路隧道组合式通风方案研究

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1、国内图书分类号：U453.5密级：公开国际图书分类号：656西南交通大学研究生学位论文城市特长水下公路隧道组合式通风方案研究年级二零一四级姓名王影申请学位级别工学硕士专业供热、供燃气、通风及空调工程指导教师冯炼教授二零一八年五月ClassifiedIndex:U453.5U.D.C:656SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisThestudyoncombinedventilationschemeforurbanspeciallongunderwaterroadtunnelGrade:2014Candidate:WangYingA

2、cademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:Heating,Ventilation&AirConditioningEngineeringSupervisor:Prof.FengLianMAY.2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要城市特长水下公路隧道一方面由于长度较长，汽车污染物排放量大，导致隧道需风量大，隧道内排污困难；另一方面由于隧道处于城区，隧道内排出的污染物会对洞外大气环境造成严重影响。因此，在通风方案研究时，需要同时满足隧道内和隧道外的环境要求。隧道顶部自然通风口的设置不仅有利于减少机械通风系统配

3、置，而且对分散洞外环境污染至关重要，顶部开口结合机械通风的组合式通风方案能使隧道通风更加理想化，目前国内外对于特长公路隧道采用顶部开口和机械通风组合式方案的研究及经验积累仍较少。因此本文依据流体力学相关原理和通风网络理论方法，采用Fortran语言编制了公路隧道运营通风计算程序，并参考武汉某隧道建立了城市特长水下公路隧道通风一维数值计算模型，对顶部开口结合全射流纵向通风方案、仅设置单竖井分段纵向通风方案、顶部开口结合单竖井分段纵向通风方案的通风效果，以及相关参数对各组合式方案通风效果的影响进行了研究，结果表明：（1）在初始设计条件下，顶部开口结合全射流纵向通风方案不能满足原隧道内

4、的通风要求。通过改变隧道参数，当移动顶部开口段位置至距隧道入口约600m-4500m处、更改风口前隧道长度至≤4500m左右或增大隧道断面积至>81m2左右时，顶部开口结合全射流方案才能满足隧道内通风要求。（2）当仅采用单竖井分段纵向通风方案时，单竖井分流型排出式方案也不能满足原隧道内的通风要求；竖井送排式方案能够满足原隧道内的通风要求，最佳竖井位置为距隧道入口5200m处。此时，隧道内车辆排放污染物总量的78.7%从隧道出洞口排出，对洞口周边环境造成严重影响。（3）当采用顶部开口结合单竖井分段纵向通风方案时，顶部开口结合单竖井分流型排出式方案不能满足原隧道内的通风要求；顶部开口

5、结合竖井送排式方案能够满足原隧道内的通风要求，最佳竖井位置为距隧道入口4800m处。此时，竖井口排污率为12.2%，隧道出口排污率为14.6%，剩下73.2%的污染物由隧道顶部大量自然通风口分流排出，极大地分散了污染物排出隧道后对隧道外环境的污染。关键词：城市特长水下公路隧道；顶部开口结合全射流；竖井分段；组合式通风方案西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractOntheonehand,becausethelengthoftheurbanspeciallongunderwaterroadtunnelislong,thepollutantemissionoftheveh

6、icleislarge,whichleadstoalargeamountofrequiredairflowinthetunnelandthedifficultpollutiondischargeinthetunnel.Ontheotherhand,thepollutantsdischargedinthetunnelwillhaveaseriouseffectontheatmosphereenvironmentoutsidethetunnelsincethetunnelislocatedinthecity.Therefore,inthestudyofventilationschem

7、e,itisnecessarytosatisfytheenvironmentalrequirementsbothinsideandoutsidethetunnel.Thenaturalventilationatthetopofthetunneliscriticalfordispersinglocalpollutionoutsidethetunnel.Combinedventilationschemewithtopopeningandmechanicalventilationcan