长大公路隧道通风中的问题研究

【摘 要】随着全国公路网建设的不断深入，出现了越来越多的长大公路隧道，不仅对施工技术提出了更高的要求，也迫使相关单位对隧道通风问题加强了关注。针对长大公路隧道通风进行研究的目的在于明确其中存在的关键问题，优化通风设计，提升隧道通风性能，确保内部安全。本文主要从汽车排污量计算、通风方案选择、防火救灾通风以及优化通风设计几个方面进行了相应的阐述，希望可以对相关人员起到一定参考作用。

【关键词】长大公路 隧道通风 方案选择 优化设计

本文针对通风系统的相关问题展开研究讨论，切实解决当前存在的不足之处，提升隧道通风系统的整体性能，确保隧道内部通风安全。

1 计算汽车排污量

汽车排污是造成长大公路隧道内部空气质量问题的根源，由于隧道长度很大，那么其所包含的汽车数量也就很多，这些汽车所排放的尾气总量也就越大。不仅如此，根据流体力学中对流体性质的描述，隧道长度增加，使得内部空气流体的流动出现缓滞，空气流动性差导致通风能力低下，无法将汽车所排放的污染尾气有效排除隧道之外。可以说，隧道内部的汽车排污和汽车数量成正比，而通风能力和隧道长度成反比。因此，需要向隧道内部注入新鲜空气，同时排除内部的汽车尾气，优化隧道内部空气质量。而就汽车排污而言，其不仅关系到汽车自身发动机性能，也关乎到燃油质量、道路状况等。此外，经济发展推动汽车保有量持续增长，加大了长大隧道内部的车流量密度，这些都对隧道内部的空气质量产生直接影响。汽车排污量受到多方面因素的影响，汽车型号、发动机型号、运行状态、路面状况等方面的差异都会导致排污量不同。一般，在要求不高的情况下，可以通过公式V=30vn计算，其中V表示单位时间排放量，v（L）表示汽车排量，n（r/min）表示发动机转速。

2 防火救灾的问题

在设计长大隧道通风系统的时候，不仅要考虑汽车的排污量，还需加强对防火救灾问题的考量。隧道不同于开阔的公路路段，其空间狭窄、车辆密度大，是发生交通事故的主要区段。一旦发生交通事故，就可能导致火灾问题，若是火灾产生的烟气以及有毒气体不能及时排除隧道之外，就可能造成更大的安全事故。所以，在设计通风系统的时候，也必须要加强对防火救灾的思考，这也是隧道通风系统的功能之一。但是从火灾的发生角度而言，其具有随机性，因此难以提前实现防范，而且长大隧道存在很长的封闭区段，灭火逃生等方面都存在较大困难。若是不能及时处理火灾，后果难以想象。针对长大隧道长度大的特点，可以设置防火分区，对火源进行隔离；设置横向通道供涉事车辆紧急躲避；规划烟气排除通道和相关设备，尽快将烟气排除隧道之外；设置逃生通道、避难室等，保障人员安全。除了这些基础的工作之外，还需针对火灾时的风机控制、风机损坏后的协调配合、新风送入通道和速度等等，都是需要注重研究的问题。

3 通风方案选择

一般说来，长大公路隧道的通风方式可以分为纵向、半横向和全横向三种基本模式，其各有优劣，在实际的隧道通风设计中，需要在全面考量隧道实际情况的基础上，选择合理的通风系统方案。比如，要使得隧道内部具有良好的防火排烟效果和卫生状况，那么半横向和全横向的通风系统方案就比较适合，但是这种方案在建设施工、通风设备以及运营管理这些环节的成本较高。而纵向通风方案虽然在这些环节的成本较低，但是防火排烟效果相对较差，不符合其要求。但是，就当前的实际情况而言，横向通风已经在公路隧道建设中逐渐弱化，分段纵向的通风系统设计方案已经成为主流的模式。在分段纵向通风模式不断深入运用的过程中，其面临了较多问题。比如，分段长度的界定；对于特长隧道中间段通风应该如何解决；如何控制风机在火灾和救援时的状态；通风阻力应该如何减小；风机房设置在地下和地面的区别差异如何判断；静电除尘器经济效益和技术效果如何，等等。这些问题的存在，使得分段纵向通风在长大公路隧道通风系统设计中的应用始终还存在一定不足，导致通风系统的整体性能还存在很大的提升空间。

针对上述的这些问题，业界对其展开了长时间的研究，也得出了一些具体的成果。比如针对减小通风阻力的问题，可以使用大直径轴流风机达成这一目标；针对风机在火灾和救援时的状态控制，可以通过现场和数值模拟的方式提前进行设定。因此，在展开长大公路隧道通风设计时，在方案选择上可以从三个方面着手。第一，根据隧道形式和具体的参数确定通风方式，不论是纵向、横向还是混合通风，都需要依照实际情况确定。第二，在确定的方案中，进行方案的深入比较。因为在实际的隧道通风工程中，往往会确定2到3套设计方案，这时就需要从通风能力、火灾表现、经济成本、安全性能等方面展开比较，从中确定推荐方案和比较方案，再通过专家评审，从而确定最终方案。第三，在确定通风方案之后，需要结合现场实际情况进一步论证，尤其是施工可行性等，及时找出方案中不合理的地方，提前做好方案变更等。

4 优化通风方案及效果检测

在确定基本的通风方案之后，需要对其进一步优化，这也是当前长大公路隧道通风设计上存在问题的一个环节，主要表现为优化不足，导致后期变更较多。对通风方案进行优化，可以使用物理实验和数值模拟这两种方法进行，前者是通过物理模式对通风方案的效果进行实际验证，后者是通过数值分析检查通风方案的实际效果。两种方法各有优劣，在进行方案优化时，可以综合使用，以避免单一优化手段所导致的缺陷。在完成方案优化之后，就需要检测通风效果，其主要内容包括了汽车排污浓度、风压、风速、风机功率等多个方面的指标。但是效果检测中对火灾状况下的检测还存在一定问题，就是无法有效评断通风方案在火灾情况下的通风表现。这是因为火灾存在很大的随机性，而且规模难以预测，所以检测容易出现不准的情况。因此针对这一问题，需要加强对火灾等状况下通风效果的检测，确保隧道通风能力可靠。

5 结语

长大公路隧道基于自身特点，在通风上存在较多问题。因此，需要从汽车排污计算入手，逐一解决防火救灾通风需求、方案选择、方案优化以及通风效果检测等方面存在的问题，保证通风方案设计的科学合理。

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