研究自然通風在城市道路隧道中的應用

黃正明

長沙市規劃設計院有限責任公司 湖南 長沙 410000

引言

在城市道路隧道當中，通過合理采用自然通風，可以確保隧道通風系統安全運行，明顯減少隧道洞口污染物排放量，保護周邊生態環境。近些年以來，我國城市隧道工程建設規模不斷擴大，針對隧道通風設計也提出更多要求，對于設計人員而言，通過運用SES軟件與CFD軟件，更為深入的了解城市道路隧道結構特點，合理選擇通風模式，減少能源損耗。鑒于此，本文重點城市道路隧道中自然通風設計要點，主要內容如下。

1 案例概況

某城市道路隧道屬于快速路，表現為南北走向，隧道長度為1700m，采用雙向六車道，設計時速為60km/h，右線隧道出口不存在環境敏感區，隧道左線出口分布居民區，和洞口相距大約40m。

2 城市道路隧道項目自然通風設計要點分析

2.1 準確計算需風量

城市道路隧道通風設計人員通過準確預測出道路交通量與尾氣排放標準，針對左線隧道遠期需風量，進行準確的計算，具體的計算數據結果見表1。

表1 城市道路隧道需求量計算數據結果

2.2 合理制定通風方案

我國針對長度小于2km的隧道，主要采取射流風機縱向通風模式，污染物能夠順著洞口排放，針對長度超過2km的隧道，通常采取豎井-合流縱向通風模式，因為該城市道路隧道長度比較短，故通風設計人員決定采取射流風機全縱向通風模式[1]。

結合該城市道路隧道運行特點可以得知，通風設計人員通過認真分析各類平面資料，決定在左側隧道出口位置350m范圍之內進行綠化種植，并在綠化帶內部設置自然通風口，通過充分利用自然通風，可以明顯減少隧道在日常運營過程中的通風能耗，而且采取自然通風模式，能夠將周圍污染物有效分散，能夠顯著降低洞口污染物排放含量，減小污染物給隧道外部環境帶來的不利影響。

2.3 自然通風方案

在左側隧道出口位置350m范圍之內進行綠化種植，采取自然通風模式，可以提高城市道路隧道景觀效果。通風設計人員決定將通風口設在隧道寬度中間部位，隧道通風口的寬度是4m，每個通風口長度是10m，在此城市道路隧道工程項目當中，總共設置10個自然通風口，總長度是100m，可以取得較好的通風效果。

2.4 環境評價

因為該城市道路左線隧道的出口右側分布居民區，是環境敏感區，居民區和左線隧道出口間的距離不超過35m，針對左線隧道的污染物排放，通風設計人員決定采取洞口與自然通風模式，可以起到良好的分散排放效果，減小污染物給隧道洞口周圍環境帶來的不利影響，同時為了驗證此設計方案的可行性，通風設計人員利用CFD軟件，針對隧道洞口污染物的擴散范圍進行有效分析，結果表明采用此種通風模式，能夠顯著減小隧道洞口污染物的排放范圍，可以更好地保護隧道周圍環境[2]。

隧道內部的通風風速為6.8m/s，室外的風速選取冬季的平均風速，為2.1m/s，風向則按照最不利狀況進行計算，風向吹向居民區。結合城市道路汽車尾氣排放標準，以及隧道內部的車流量能夠得知，城市道路隧道內部的CO與NO2總排放量分別是12.18kg/h與2.79kg/h，因為自然通風口具有一定的分流作用，隧道洞口的CO與NO2排放量分別達到了10.36kg/h與2.68kg/h，隧道內部的通風量為496.35m3/s。結合二級通風標準可以得知，因為居民區域距離隧道洞口大約為3m左右，所以，采取自然通風與隧道洞口分散排污模式，能夠有效滿足隧道洞口周圍空氣質量標準要求。

2.5 效果分析

第一，減少城市道路隧道周圍生態環境污染。在此城市隧道項目之中，通過采取自然通風模式，可以確保隧道通風系統穩定運行，避免隧道洞口污染物大量集中排放，更好的保護城市生態環境。

第二，通過運用SES軟件與CFD軟件進行有效模擬，針對城市道路隧道自然通風方案進行可行性分析，可以減少污染物出現大面積擴散[3]。

第三，結合城市道路隧道通風特點可以得知，通過采用自然通風設計方案，并合理布置自然通風口，科學確定各個通風口的間距，不僅能夠提升排污效果，而且可以保護周圍環境，減少環境污染。

3 結束語

綜上所述，通過對城市道路隧道當中自然通風模式的具體運用進行合理分析，可以確保該城市道路隧道內部通風效果符合規定標準要求。對于隧道通風設計人員來講，要全面考慮城市道路隧道工程建設規模，有針對性地選擇通風方案，不斷提高城市道路隧道內部通風效果。