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1、公路隧道营运通风,一、需风量 为稀释洞内被汽车尾气污染的空气，使之有害物质浓度达到规定的卫生标准。 公路隧道营运通风的需风量既为稀释洞内污染空气所需的新鲜风量。需风量与汽车动态排污量有密切关系。,1、国外汽车污染物排放法规第一阶段（1966年至1974年）是排放法规的形成阶段。日、美、欧等分别制订了国家汽车排放法规，但是在1971年之前主要是对CO、HC的限制，1971年起美国加州排放法规首先采用7工况连续采样对NOX实施控制；1973年美国联邦和日本分别采用LA-4C和10工况CVS采样增加对NOX限制；1970年欧洲经济委员会统一制定了ECE排放法规，主要对CO、HC的限制。,第二阶段（1
2、975年至1992年）是法规的加强和完善阶段。美国从1975年起，不断加强对CO、HC的限制，几乎逐年加强对NOX限制。欧洲1975年10月执行R15/01法规，只对CO、HC实施限制；1977年10执行R15/02法规，增加了对NOX的限制；1979年执行R15/03法规；1982年10月R15/04法规，将HC和NOX加在一起进行限制；1989年执行ECE-R83新法规，按发电机排量划分限值，各污染物排放限值比1982年法规限值减少了40%。,第三阶段（1993年以后）加强对HC的限制进入低污染车时期。1990年美国大幅度修订了大气清洁法，要求到2003年对汽车排放的CO、HC和NOX的限
3、值分别降低到1992年限值的50%、25%和20%。美国联邦法规规定从1992年到2003年，达到低排放车（LEV）和超低排放车（ULEV）的要求。 欧洲于1993年10月起执行ECE/MVEG-1号法规，1996年10月执行MVEG-2号法规将CO降低了20%，HC+NOX降低了约50%，2000年10月起执行MVEG-3号法规，CO、HC+NOX颗粒物的颗粒物限值分别降到1.0g/km， 0.7*g/km，0.08g/km，欧洲计划2004年执行MVEG-4号法规，达到超低排放车的要求。,2、我国汽车污染物排放标准与国际接规的实施步骤 我国1999年3月颁布的和2001年4月颁布的汽车污染
4、物排放标准及测试方法是等效采用欧盟（EU）有关防止机动车排放污染大气法律的全部技术内容，或部分技术内容。因此我国的汽车排放标准将来是与欧洲汽车排放标准接规。,我国实施现行排放标准将分为两个阶段：第一阶段从2000年至2004年实施的限值相当于欧洲1993年10月实施的ECE/MVEG-1号法规的控制水平；第二阶段从2004年至2007年实施的限值相当于欧洲1996年10月实施的ECE/MVEG-2号法规的控制水平；我国将于2007年起实施相当于欧洲2000年10月实施的ECE/MVEG-3号法规的控制水平；到2010年起实施ECE/MVEG-4号法规的控制水平。,3、我国汽车动态排污量现状研究
5、 根据TJT026.1-1999公路隧道通风照明设计规范要求，汽车排放因子中CO和VI排放量是确定通风量的主要依据。其中：基准排放量、海拔高度系数、纵坡-车速系数是影响汽车动态排污的主要参数。 研究汽车排放因子的排放量通常采用单车路试和台架试验法、隧道内实测法。主要结论如下：,1） 基准排放量： CO基准排放量为0.007 m3/km.veh； 柴油车烟雾排放量可以选取2.0。,2）汽油车CO排放量和柴油车自由加速烟雾排放量平均海拔高度修正系数,3）道路纵坡车速影响修正系数汽油车道路纵坡车速影响修正系数,4、技术进步因子的分析 我国执行汽车排放法规的时间和欧洲排放法规1、2、3号的限值，一氧化
6、碳和颗粒物下降幅度见表。 一氧化碳的下降幅度值,颗粒物的下降幅度值,目前我国公路隧道营运通风规范还没有对NOX浓度计算作出规定。,4、特长公路隧道污染物浓度设计限值 国际上确定公路隧道内污染物浓度的限值主要是从人在隧道内的健康和隧道营运安全考虑的。1）公路隧道的分类 过人隧道为允许人员在隧道内徒步巡查，检修和通过隧道。 非过人隧道为除了偶然有专业维修人员在隧道内作业外，不允许任何人员在隧道内下车活动。,2）公路隧道污染物设计浓度限值 国际常设道路协会(PIARC)对公路隧道内污染物浓度限值。 PIARC公路隧道推荐CO浓度值,PIARC柴油烟雾推荐限值,PIARC同时指出，当隧道海拨高度超过1
7、500m，必须对CO限值作相应的修正。,美国环保局给出一组低海拨高度（1500m）和高海拨高度（3600m）不同暴露时间CO浓度限值. 公路隧道内CO浓度限值,我国公路隧道通风照明设计规范（JTJ026.1-1999）对设计浓度提出的采用限值。JTJ026.1-1999 CO设计浓度,JTJ026.1-1999烟雾设计浓度K,3）秦岭终南山隧道CO设计标准限值确定汽车排放的空气污染物主要有CO、NOX、HC、CO2和颗粒物（烟雾）等。对人体健康和行为的影响各不相同。其中CO是对人体健康和人的反应能力影响最突出的。CO容易和人体血液中血红蛋白生成一氧化碳血红蛋白（简写CoHb），降低了人体血液中
8、的氧气和输氧能力，引起视力、听力下降、头痛、眩晕、动作迟动、痉挛等症状，甚至导致死亡。,推荐秦岭终南山公路隧道不同车速CO浓度设计限值,上述推荐值是根据CO浓度矩形分布条件下计算的结果，而纵向通风隧道CO浓度为三角形分布。按浓度分布面积等值效果推断，最大的浓度值应为推荐值的2倍。,5、交通流量对需风量的影响1）汽油车与柴油车比例的影响。降低汽油车CO排放量显著于降低柴油车VI 的排放量；大型柴油车数量增多也反映出汽车产业规划。所以出现以稀释VI的需风量作为设计值。2）近、远期交通量的影响。在可预见的技术进步期间内，隧道远期需风量大于近期需风量。远期需风量常决定特长隧道通风系统的土建规划。必要时
9、按隧道通行能力计算远期需风量。,6、需风量计算 按公路隧道通风照明设计规范（JTJ026.1-1999）进行运营通风需风量计算时，隧道通风主要对一氧化碳（CO）、烟雾（VI）和异味进行稀释。确定需风量时，分别对计算行车速度以下工况车速进行计算，并考虑交通阻滞状态需风量，取其较大者作为设计风量。 秦岭终南山隧道各方案需风量计算结果,二、方案通风计算按一元流理论计算，并对气体作以下基本假定：a)不可压缩。风机造成的风流静压变化；风流流速的变化；井筒深度的变化，造成的静压、动压对风流压缩性的影响都很小，不会明显影响计算结果的精度，故可将隧道内的空气假定为不可压缩体。b)恒定流。隧道通风过程中，任一坐
10、标点的机械风、交通风、自然风的风压、流速是随时间变化的，为计算简便将其视为不随时间变化、只是空间坐标的函数。c)连续介质。隧道内流动的气体被认为流入和流出任意的脱离体的质量不变。如当气体的温度变化不大时，其密度为常量，则隧道断面的流量不变。,1、A1K方案通风半横向通风方案,全横向通风方案,分段纵向通风方案,2、AK方案计算二竖井分段纵向通风方案,三竖井分段纵向通风方案,2、各方案计算结论1）A1K方案的通风方式比较 全横向通风方式所需电机功率较大，但车道风速符合规范要求,所以全横向通风方式是可行的通风方式； 半横向通风方式所需电机功率较低，土建量相对也较少，是经济的，但车道内风速已超过规范要
11、求值，不适用于本隧道方案或更长的隧道方案； 分段纵向通风方式所需电机功率较高，是不经济的，但车道内风速符合规范规定。,主要比较参数,2）A2K方案的通风方式比较 半横向通风方式虽然所需电机功率最低，但车道内风速已严重超出规范允许值，所以不能采用； 全横向通风方式需电机功率最高，是不经济的通风方式； 分段通风方式需电机功率居中，车道内风速符合规范要求，且通风所需土建量最少。,主要比较参数,3）AK方案的通风方式比较 3竖井分段纵向通风较2竖井分段纵向通风有较大的优势。首先，所需电机功率少进一半；其次，车道内风速满足规范要求；再者，通风土建量也少的多。,主要比较参数,3、纵向分段通风方案优化途径1
12、）隧道分段数，宜使每段的设计风速均为6m/s左右。考虑竖井和风道却受地形起伏的限制，尽量使隧道分段长度接近。所以应研究隧道通过地域的地势、隧道轴线平面位置、可供设置竖井斜井的地点等，并考虑施工、运营管理等多因素的影响，综合分析后拟定出隧道分段数、分段长度。,秦岭终南山隧道的地势如图所示，主峰牛背梁最高，两坡面北缓南陡，西高东低。AK方案中隧道分段时先将牛背梁分出，余下的考虑分两段主要是利用一较低的地形。,2）由图中曲线可知：隧道段内通风流量增加，车道的风阻力增加不明显，而连接风道、竖井的风阻力增加很快。增加通风量或增长隧道通风段长度，风阻力增加主要来源于竖井、连接风道。所以应利用地形条件减小竖井、连接风道的长度，减少连接风道的断面变化和弯道数量。,4）对于双线隧道，由于隧道纵坡不同、交通量不同两隧道的需风量，有时相差很大，可以考虑利用横通道使两隧道通风能力互补。5）对隧道通风系统局部的优化，包括送排风口、弯道、渐变段等的优化，轴流风机、射流风机的选配，竖井、风道分流和汇流隔板设置的研究等。,三、局部优化仿真汇流损失系数,分流损失系数,两分隔竖井中隔板高度分析,竖井送排风口压力平衡分析,谢谢！,
