[发明专利]用于特长公路隧道闭式通风系统的下游隧道长度极值确定方法

说明书

本发明公开了一种用于特长公路隧道闭式通风系统的下游隧道长度极值确定方法，包括如下步骤：1）计算净化后循环风流的烟尘流量，2）计算净化后循环风流与隧道短道的并联风流汇合时的烟尘浓度，3）计算新增的下游风流烟尘流量，4）计算下游风流的烟尘浓度，5）计算下游隧道长度极值；下游隧道长度极值公式表明：当下游隧道的长度大于下游隧道长度极值时，下游风流的烟尘浓度超过容许浓度，下游隧道内的车辆不安全。本发明能迅速快捷确定出特长公路隧道闭式可控循环通风下游隧道长度的极值，确保下游隧道内车辆行驶安全。

技术领域

本发明属于隧道防灾减灾技术领域，具体涉及一种用于特长公路隧道闭式通风系统的下游隧道长度极值确定方法。

背景技术

公路隧道是半陷或者浅埋的狭长空间，治理隧道内行驶的汽车所产生的烟尘等污染物，一直是业界关注的重要问题。一般采用机械通风的方法，稀释烟尘和CO等污染物，污风排至隧道外环境，并且属于直流式系统方案。长距离或者特长距离公路隧道的通风系统，必须配合通风竖井，才能满足隧道内稀释污染物的用风需求。特长公路隧道通风具体涉及竖井开挖位置、通风机、射流风机群和风道等影响因素的优化，是行业内的前沿问题。

目前，将外界新鲜空气引入隧道，稀释车辆排放的污染物，然后将污风排出洞外，这是能耗高的传统隧道通风。采用竖井分段送风，引入外界新鲜空气，稀释特长隧道内的污染物，并确保其浓度在安全值以内，最后，通过分段竖井排出污风；KwaGS和夏永旭等实践了常用的竖井分段送排风隧道通风系统。对于隧道中行车形成的交通风，方磊和Wang等应用模型试验的方法，得出了送风口与隧道行车方向宜取6°，而排风口与隧道行车方向的夹角应不大于30°；继而，方磊等明确指出通风井送排式纵向通风系统一直存在土建费用及运行能耗大的问题。针对通风井工程造价高或者无设置条件的特长隧道，利用上下行线通风负荷不均匀特性，Berner等首次提出了双洞互补通风；利用模型实验和数值仿真，张光鹏验证和校核了设计参数，并把双洞互补式通风应用于锦屏隧道中；通过实验实测，王亚琼等深入研究了双洞互补式通风下的隧道内流场，进一步论证了该通风方式的可行性，并且一般情况下双洞互补通风方式适用于4km～7km的公路隧道。但是，特长隧道通风成本高和竖井开挖位置受地质、城市规划制约等问题，依然突出，并且用于特长公路隧道闭式可控循环通风的下游隧道长度极值确定方法尚未形成。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够迅速快捷完成闭式循环通风系统实施的预评估的用于特长公路隧道闭式通风系统的下游隧道长度极值确定方法。

本发明采用的技术方案是：一种用于特长公路隧道闭式通风系统的下游隧道长度极值确定方法，所述的特长公路隧道闭式通风系统包括设置于隧道旁通隧洞且平行于隧道的循环风道，隧道入口至循环风道的引风段之间是上游隧道，循环风道的引射段至隧道出口之间是下游隧道，循环风道通过其两端的引风段和引射段与隧道连通，上游隧道与下游隧道之间是隧道短道；循环风道内设有除尘器；

包括如下步骤：

1)计算净化后循环风流的烟尘流量，其计算公式如公式(1)：

Q_η(VI)＝δ₁Q(1-η)＝δ₁·e·Q_r(1-η)＝C·L₁·e·(1-η) (1)

式中：Q_η(VI)为循环风流的烟尘流量，m²/s；δ₁为上游风流的烟尘浓度，m^-1；C为烟尘流量综合影响因子，m/s；L₁为上游隧道长度，m；Q_r为从隧道入口引入的外界新鲜风流风量，m³/s；Q为流入除尘器循环风流的风量，m³/s；e为分风比，无量纲数；η为除尘器烟尘除去效率，％；

2)计算净化后循环风流与隧道短道的并联风流汇合时的烟尘浓度：