豎井型城市隧道阻滯交通狀況下自然通風模型試驗研究

流體機械 朱培根 解放軍理工大學

  以連續豎井的靜壓分布特性為基礎,采用分段模型試驗的方法,分4段搭建了南京市中山東路隧道模型,進行阻滯狀況下的交通風壓通風試驗,得到了隧道的自然通風特性,以及豎井通風的一些規律。通過建立通風量與有害氣體濃度之間關系的數學模型,研究評價隧道自然通風效果的方法,由此對中山東路隧道通風效果做出評價,得出豎井型城市隧道自然通風的相關結論。

  關鍵詞:城市隧道;豎井;阻滯交通;自然通風;模型試驗

  Abstract: The model of Zhongshandonglu tunnel is built deviding into four segments,based on the peculiarity of pressure distribution in continuous state vertical well and the method of subsectional experiment.The ventilated experiment of the transportation wind pressure on the status of block was carried on,the peculiarity of ventilation in the tunnel and some regulations of ventilation in the vertical well are obtained.The way of evaluating ventilation effect in natural ventilation tunnel is discussed through the mathematic model of the relationship of ventilation measure and harmful gas concentration.From this,the article evaluates the ventilation effect of Zhongshandonglu tunnel and finally gets the related conclusions about the use of natural ventilation in city tunnel.

  Keywords: city tunnel;vertical well;block transportation;natural ventilation;model experiment

  交通阻滯時,車速小于10km/h[1,2]。最值得關注的是汽車“走走停停”,不能形成穩定的交通風壓,此時隧道將幾乎完全利用自然壓差通風,通風效果無疑遠差于正常交通狀況。所以,對阻滯狀況下的試驗不再令模型汽車運動,以模擬阻滯時的最不利通風狀況,這對豎井型城市隧道自然通風特性與可行性至關重要[3~7]。

試驗模型設計

  為達到試驗目的,需要有2 種模型隧道。一種是沒有任何豎井的無分支隧道,而另一種模型其樣式完全符合中山東路隧道。中山東路隧道含有3 個不同長度的最不利通風段,段長分別為146m、249m、100m,每個最不利通風段的兩端均設置有5~6 組豎井。3 個最不利通風段設計模型如圖1~3 所示。

  (1) 無豎井隧道利用自然壓差通風時流場仍然是一維的。阻滯交通下,608m 長的無豎井自然通風隧道已不能滿足通風要求;

  (2) 有豎井隧道利用自然壓差通風時氣流場是三維的,暗埋段中間部位通風效果差于其它部位;

  (3) 在同等豎井個數下,最不利通風段長度越長,空氣品質越差,有害氣體濃度越高。因此,暗埋段的長度具有一個臨界值,當隧道暗埋段長度大于臨界長度時,暗埋段不能滿足通風要求;

  (4) 當中山東路隧道址地的氣候環境和實驗相近時,利用自然壓差基本能夠滿足通風要求。結合正常交通狀況下的模型試驗結論可知,頂部設有通風豎井的長大城市隧道采用自然通風能夠把有害氣體濃度控制在標準之內。

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