专利名称：：一种双洞隧道互补式网络通风的方法
技术领域：
：本发明涉及隧道通风
技术领域：
，更具体涉及一种双洞隧道互补式网络通风的方法，可应用于高速公路或城市道路长度在38km之间的特长隧道通风工程中。
背景技术：
：当前，通风方法是隧道工程建设及运营过程中至关重要的因素，关系到隧道工程运营效果、安全水平以及运营费用等。传统的公路隧道通风方法包括自然通风、全横向式通风、半横向式通风、纵向式通风和组合式通风等。自然通风，就是利用隧道内自然风流实现隧道内空气与地表大气交换，以达到隧道通风目的的一种通风方式。该方法适用隧道长度在lkm以内。全横向式通风分别设有送排风道，风流在隧道内作横向流动，这种通风方式适用于各种长度的隧道。该方式需要在隧道内设置吊顶和风井，投资大，技术难度和通风能耗较大。目前这种通风方式在过江过海等非常重要的长大隧道中应用。半横向式通风由隧道通风道送风或排风，由洞口沿隧道纵向排风或抽风，其适用隧道长度在5km以内。纵向式通风其风流沿隧道纵向流动，能够充分利用活塞风，在公路隧道中应用最为广泛。常用的纵向通风方式有射流风机纵向通风、集中迸风式纵向通风、集中排风纵向通风、分段送风、分段排风、分段送排纵向通风等方式。但是特长公路隧道往往需要设置通风竖(斜)井，因此会增加大量的土建费用和运营管理费用。组合式通风是根据工程实际情况综合各种通风方式的优点和缺点，寻找安全与经济的最佳通风方式，如纵向+半横向+全横向的通风方式、结合静电吸尘器的竖井送排式纵向通风、送排式纵向通风+点排式排烟系统的通风设计等。本发明提出一种新的隧道通风方法一一互补式网络通风法。该通风法利用了双洞隧道需风量的差异性进行通风组织。具体做法是在左右隧道之间增设横向通风道，将两条隧道联系起来，形成相对完整的通风网络，利用网络互补的原理，用空气质量较好的隧道内新鲜空气去稀释空气质量较差隧道内的污浊空气，并使两条隧道内的空气质量均满足通风要求，从而在确保隧道内空气质量的前提下大幅度降低通风系统的建设和运营费用。
发明内容本发明的目的是针对目前特长公路隧道左右线通风负荷不均衡，传统的通风方法需要在需风量较大的隧道上增设通风竖(斜)井，而需风量较小的隧道又存在较大的风量富裕得不到充分利用的问题。提出了一种双洞隧道互补式网络通风方法，在左右隧道之间合适位置增设横向通风道，将两条隧道联系起来，用空气质量较好的隧道内新鲜空气去稀释空气质量较差隧道内的污浊空气，并使两条隧道内的空气质量均满足通风要求。与传统的分段通风方式相比，取消了通风竖(斜)井，通风设备也大大减少，可加快工程进度和大幅降低土建费用和运营管理费用，具有显著的经济和社会效益。一种双洞隧道互补式网络通风的方法，其步骤如下1、开通两条用于交换空气的通风横通道在两条隧道的合适位置开通两条用于交换空气的通风横通道，将两条隧道联系起来，构成双向换气系统。可在较洁净隧道内安装上一定余量(20~50%)的风机来产生富裕的新风量，其气流从横通道进入另一隧道，用来稀释该隧道的污染空气，与此同时，污染隧道内部分污染空气从另一条横通道进入洁净隧道并排出，由此实现双洞通风系统的互补，降低了通风规模，大大减小了投资和运营成本。通风横通道具体实施方案如图1所示。2、互补式网络通风左右线设计风量的计算法本发明基于左右线最经济的设计风量，为隧道总需风量的一半，即左右线设计风量相等来确定左右线设计风量的计算方法。其步骤是-1)通风计算假定流体具用不可压縮性、连续性和稳定性。2)根据隧道污染浓度限值，计算隧道最不利情况下的需风量。3)并假定左线隧道的设计风量等于其最大允许通风量，依据双洞互补换气原理，为保证左线隧道内的空气污染浓度不超过限制值，需要利用右线隧道内的风机为其提供不足的风量，因此，右线隧道的设计风量要大于其需风量。并假定两条隧道的污染物最大浓度都等于限制值，则右线隧道的设计风量见下式式中:供风隧道设计风量；8:补风隧道设计风量^:供风隧道污染物排放量《S:补风隧道污染物排放量5-隧道内污染物浓度限值4)总的需风量一定，e^、的设计风量的取值在右线的需风量和左线最大通风量之间，进行试算，再根据两隧道总的通风功率最小，求得左右线的最经济的设计风量，一般情况下左右线设计风量相等时最经济。3、互补式网络通风风道位置的确定方法
技术领域：
：本发明给出换气风道位置的确定方法思路是通风风道的位置选取范围根据隧道左右线设计风量来确定，必须保证高染污隧道的空气不超标，最远的位置是低染污隧道的浓度等于高染污隧道的浓度。在此前提出利用前面两条的计算方法进行多次试算，最后根据"通风能耗取最小"的原则确定网络换气通风风道的位置。双洞互补式换气系统位置的确定是相当关键的，为了发挥最佳的效果，需要确定合理的安装范围。双洞互补式换气系统需安装在Lm到Ln范围内，如图2所示。对于Lm、Ln的确定可依据公路隧道通风基本理论得出3.6x私Lm—L召^m=l丄=《fi.仏.;.Zfl在确定双向换气系统的允许安装范围后，还需要确定两条横通道的间距(R2、L2)，如果间距过小，就会发生回流现象，影响系统的正常运作；如果间距过大，污染物浓度会在横通道之间发生超标现象。双向换气系统的横通道间距为50100m之间，经过浓度校核计算后如发现有污染物浓度超标的情况，可以适当调整其距离，直到满足通风要求为止。4、风道交换风量的确定本方法的基本思路是依据两条横通道换气量相等及隧道出口处污染物浓度相等的原则，得出双向换气系统交换的空气流量。为了防止两条隧道内的空气流量在通过换气系统后产生较大的波动，气流经过双向换气系统后流量不变，即两条横通道内的空气流量相等。在确定了两条隧道的设计风量以及双向换气系统具体位置的前提下，依据两条横通道换气量相等及9隧道出口处污染物浓度相等的原则，得出双向换气系统交换的空气流量Qh。如图3所示。込=&'2a1'込z'込乙q/式中Li、Ri分别为左右线的长度。5、给出通风网络的划分方案和通风网络的计算法具体方案为以通风横通道的位置为基本依据，将隧道的通风系统转化为网络图如图4所示，利用网络图确定通风网络的构成。本发明提出的网络通风的计算方法为网孔迭代校正风量法，依此可求得网络通风系统的风压和风量。根据网络通风计算的风压和风量，确定风网中的风机规模。6、通风网络的计算在正常情况下,风流在隧道中近似呈稳定连续流动，流体的流动遵守能量守恒定律，，风流都遵循3个基本规律；风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。由于隧道中有汽车的交通通风力和风机的存在，隧道风网中的风压平衡定律将修正为；IX-(z尸,=o式中:^和^分别为网孔中风机风压和自然风压，顺时针取正，逆时针取负；APr和A^分别为交通通风力和风机压力，与风流方向相同取正,与风流方向相反取负。A^为通风阻力,是局部通风阻力与摩擦阻力之和。根据风压平衡定律，在网孔①中2+户n—2+尸/'2-7+尸"-S+户v7-8+尸ml-8=尸il-2+尸i2—7+户i7—8在网孔②中在网孔③中在网孔④中2+户H2+尸W3+户ml-4+户7"l-4=尸Wl-2+尸W2-3+尸fl3-41.4在网孔⑤中10<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中'一网孔中i节点到j节点的风机风压^'-'一横通道两侧压i节点和j节点处压力差^'一通风道风机引起i点的升压力P"力一i节点到j节点的交通风压^'W—i节点到j节点的自然风压^'-/—i节点到j节点的通风阻力，包括沿程阻力和周部阻力。风流阻力分为沿程阻力和局部阻力之和。7、通风网络的压力求解对于复杂网络通风的解算，提出网孔迭代校正风量法。其关键做法是1)确定初始风量2)校正风量3)迭代计算，直到满足精度<formula>formulaseeoriginaldocumentpage11</formula>式中△Q——M(网孔号)网孔的风量校正值，IAQi值依迭代次数增加而减小，当网孔的IAQI趋于零时，网路的风量、风压即己趋于平衡，m3/s:Qi——网孔中i分支的浙近风量，Qi由初始值到真值，当在迭代过程个出现变号(由'正"变"负"或由"负"变为"正")时，说明风流方向假定错了，须立即改正过来，m3/s;《a2一网孔中各分支的渐近风压，当i分支的风流方向和圈划网孔方向相同时《"取"正"值；反之，取"负"值，Pa;'=1一一M网孔的风压平衡差。Pa;一网孔个各分支的2倍风阻乘风量的绝对值；Hi——M网孔中i分支的通风机的风压，当通风机的风流方向和圈划网孔方向相同时时，Hi取"正"值，反之，取"负"值，Pa;a——i分支上通风机风压曲线m(Qi，Hi)点的斜率；NHM——M网孔的自然风压，当NHM的方向和圈划网孔方向相同时时，Hi取"正"值，反之，取"负"值，Pa;当求出网孔风机风量Qi后，立即求出曲风机的即时工况点m(Qi，Hi)的风压Hi及其斜率a，即式中A、B、C——依风机风压曲线经拟合计算求出的三阶方程即2次方程的系数。当依式求出网孔风量校正值AQ后，立即对网孔各分支风量进行校正，即式中-a一一网孔i分支的初始风量或前次校正后的风量，m3/s;^——i分支校正后的风量，m3/s，一网孔风量校正值，当i分支风流方向和圈划网孔方向相同时取"正"，反之，取"负"号，m3/s;当进行下面网孔风量校正计算中，须注意两点凡遇到前边网孔校正计算过的分支，一律用校正后的风量(即利用"赛德尔迭代计算"的技巧)；凡前边改正过风流方向的分支，后面计算时一律用改正后的风流方向。8、通风网络风机规模的确定-根据通风基本原理可求得各网络通风段的阻力、自然风压和交通风压，并结合方程组15，得出各网络通风段所需风机提供的升压力，最终根据计算的压力和风量确定风机的台数和规格。本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果本发明的目的在于提供了一种新的特长公路隧道通风系统解决途径。当特长隧道左右洞需风量差异较大时，传统的通风方法需要在需风量较大的隧道上增加通风竖井，导致工程量和投资大幅增加，而通风量较小的隧道又存在较大的风量富裕得不到充分利用。针对特长公路隧道左右线通风负荷不均衡的情况，在左右隧道之间增设横向通风道，将两条隧道联系起来，用空气质量较好的隧道内新鲜空气去稀释空气质量较差隧道内的污浊空气，并使两条隧道内的空气质量均满足通风要求，从而取消增设的通风竖(斜)井，可大大降低土建费用和运营管理费用。图l:互补式网络通风横通道设计图图2:互补式网络通风横通道设置示意图图3:互补式网络通风设计简图图4:互补式网络通风网络图其中l一钢网门，2—活动封闭门，3—轴流风机，4一电动桁车，5—钢制风管，6—风道，7—检修钢梯，8—风机配电设备，9一防火巻帘门。具体实施例方式1、双洞隧道互补式网络通风该思路在实施时应考虑在何种情况下可以适用该发明。不同的公路隧道适用不同的通风方式。在本发明提出以前，也有其他方法可以解决隧道通风问题。只不过对于某些特定的隧道，采用本发明中的通风思路具有经济效益上的巨大优势。比如我国西部开发建设当中不少长度在46km的单坡公路隧道，由于纵坡的关系，下坡隧道通风较容易，上坡隧道内烟雾较大，通风困难。传统的思路是在上坡隧道增加竖井采用分段通风。采用本思路，在左右洞上增加通风横通道，则可以巧妙地解决通风问题，达到事半功倍的效果。湖北省麻武高速公路大别山特长公路隧道，全长5km，初步设计采用分段纵向通风方案。施工图优化时采用该发明，投资节约2300万元，年运营费节约164万元，通车15年产生经济效益4750万元。一般情况下，下列隧道在设计时适用于本发明长度在3km以上，左右线需风量差异超过50%的双向行驶公路隧道；长度在2.8~5km，左右线高峰相对错开时间较长的城市道路双洞隧道。2、互补式网络通风左右线设计风量的计算法1)通风计算假定流体具用不可压縮性、连续性和稳定性。2)根据隧道污染浓度限值，计算隧道最不利情况下的需风量。3)并假定左线隧道的设计风量等于其最大允许通风量，依据双洞互补换气原理，为保证左线隧道内的空气污染浓度不超过限制值，需要利用右线隧道内的风机为其提供不足的风量，因此，右线隧道的设计风量要大于其需风量。并假定两条隧道的污染物最大浓度都等于限制值，则右线隧道的设计风量见下式式中::供风隧道设计风量；-补风隧道设计风量《z:供风隧道污染物排放量:补风隧道污染物排放量:隧道内污染物浓度限值4)总的需风量一定，、^s的设计风量的取值在右线的需风量和左线最大通风量之间，进行试算，再根据两隧道总的通风功率最小，求得左右线的最经济的设计风量，一般情况下左右线设计风量相等时最经济。3、互补式网络通风风道位置的确定方法双洞互补式换气系统位置的确定是相当关键的，为了发挥最佳的效果，需要确定合理的安装范围。双洞互补式换气系统需安装在Lm到Ln范围内，如图2所示。对于Lm、Ln的确定可依据公路隧道通风基本理论得出Lm一—^丄-"a仏.、.a在确定双向换气系统的允许安装范围后，还需要确定两条横通道的间距(R2、L2)，如果间距过小，就会发生回流现象，影响系统的正常运作；如果间距过大，污染物浓度会在横通道之间发生超标现象。双向换气系统的横通道间距为50100m之间，经过浓度校核计算后如发现有污染物浓度超标的情况，可以适当调整其距离，直到满足通风要求为止。4、风道交换风量的确定为了防止两条隧道内的空气流量在通过换气系统后产生较大的波动，气流经过双向换气系统后流量不变，即两条横通道内的空气流量相等。在确定了两条隧道的设计风量以及双向换气系统具体位置的前提下，依据两条横通道换气量相等及隧道出口处污染物浓度相等的原则，得出双向换气系统交换的空气流量Qh。如图3所示。g=^.込式中Li、R,分别为左右线的长度。5、通风网络的划分将隧道的通风系统转化为网络图。它可清晰地表达隧道各段、各风道风流的相互关系，避开实际各通风段、连接风道的空间位置关系如图4所示。其中l、2、3、...表示节点编号，①、②、③...表示回路编号，可以看出该通风系统总共有5个回路。其中虚线为自然风压边。6、通风网络的计算在正常情况下,风流在隧道中近似呈稳定连续流动,流体的流动遵守能量守恒定律，，风流都遵循3个基本规律；风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律。由于隧道中有汽车的交通通风力和风机的存在,隧道风网中的风压平衡定律将修正为；-C+加=0式中//和^分别为网孔中风机风压和自然风压,顺时针取正,逆时针取负；APr和A^分别为交通通风力和风机压力,与风流方向相同取正,与风流方向相反取负。"为通风阻力，是局部通风阻力与摩擦阻力之和。根据风压平衡定律，在网孔①中在网孔②中巧2—7+户/'6—3+f/6—7+尸乂2-3=尸们-3+尸W6-7+户W2—7户i6-32在网孔③中尸/5-6++尸v3-4+尸"一6+尸"—4+尸附5-4=户W5-6+户W6-3+Pfi3-43在网孔中在网孔⑤中15式中PA-'—网孔中i节点到j节点的风机风压^力一横通道两侧压i节点和j节点处压力差^'一通风道风机引起i点的升压力^-'一i节点到j节点的交通风压^'-'一i节点到j节点的自然风压i节点到j节点的通风阻力，包括沿程阻力和局部阻力。风流阻力分为沿程阻力和局部阻力之和。7、通风网络的压力求解对于复杂网络通风的解算，提出网孔迭代校正风量法。其关键做法是a)确定初始风量b)校正风量c0迭代计算，直到满足精度l:《a2-1^-服m'■=1/=i式中AQ——M(网孔号)网孔的风量校正值，IAQI值依迭代次数增加而减小，当网孔的IAQI趋于零时，网路的风量、风压即已趋于平衡，m3/s;Qi——网孔中i分支的浙近风量，Qi由初始值到真值，当在迭代过程个出现变号(由'正"变"负"或由"负"变为"正")时，说明风流方向假定错了，须立即改正过来，m3/s;《"一网孔中各分支的渐近风压，当i分支的风流方向和圈划网孔方向相同时《"取"正"值；反之，取"负"值，Pa;h必'=i一一M网孔的风压平衡差。Pa;'=1一网孔个各分支的2倍风阻乘风量的绝对值；Hi——M网孔中i分支的通风机的风压，当通风机的风流方向和圈划网孔方向相同时时，Hi取"正"值，反之，取"负"值，Pa;16a——i分支上通风机风压曲线m(Qi，Hi)点的斜率；NHM——M网孔的自然风压，当NHM的方向和圈划网孔方向相同时时，Hi取"正"值，反之，取"负"值，Pa;当求出网孔风机风量Qi后，立即求出曲风机的即时工况点m(Qi，Hi)的风压Hi及其斜率d，即式中A、B、C——依风机风压曲线经拟合计算求出的三阶方程即2次方程的系数。当依式求出网孔风量校正值AQ后，立即对网孔各分支风量进行校正，即式中Q—一网孔i分支的初始风量或前次校正后的风量，m3/s;Q——i分支校正后的风量，m3/s,一网孔风量校正值，当i分支风流方向和圈划网孔方向相同时取"正"，反之，取"负"号，m3/s;当进行下面网孔风量校正计算中，须注意两点凡遇到前边网孔校正计算过的分支，一律用校正后的风量(即利用"赛德尔迭代计算"的技巧)；凡前边改正过风流方向的分支，后面计算时一律用改正后的风流方向。8、通风网络风机规模的确定根据通风基本原理可求得各网络通风段的阻力如表1所示，自然风压和交通风压如表2所示，结合方程组15，得出各网络通风段所需风机提供的升压力如表3所示，最终根据计算的压力和风量确定风机的台数和规格。表1网络通风段阻力计算表始点终点总风阻R风量阻力^1223345617<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>表2自然风压和交通风压计算表<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>工程实例1、项目概况大别山公路隧道系上海至成都高速公路湖北省麻城至武汉段上的特长隧道，是麻武高速公路上的控制性工程。隧道最大埋深约482m，平均海拔高度291m,设计行车速度为100km/h。隧道为上下行分离式，两洞轴线相距40m，隧道左线长度4901m，隧道坡度分别为+1.47%/2665，+1.97%/2243，右线隧道长度4908m，隧道坡度分别为-1.47%/2720，-1.97%/2181。预测2015年交通量13100Pcu/d，2030年35105Pcu/d。2、互补式网络通风左右线设计风量的计算经计算大别山隧道的左、右线由需风量如表4所示。表4大别山隧道需风量计算结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>由上表可看出，与传统一分段纵向式通风和不分段纯纵向式通风方案相比，双洞互补式网络通风方案有效地利用了隧道内部空间和下坡隧道的富裕通风能力。通过方案优化，左右洞总需风量由875m3/s降至780m3/s，运营工况下需风量降低了17%。即使在左洞达到最高峰的排放量，同时右线也出现交通阻塞这一极端不利条件下，需风量也仅有805m3/s。需风量降低使得大别山隧道在保证隧道内空气质量的前提下，通风系统总体规模大幅降低，运营费用下降，经济效益显著。^由上表可得:<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>3、互补式网络通风风道位置的确定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>4、风道交换风量的确定<formula>formulaseeoriginaldocumentpage19</formula>表5计算结果表<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>7、互补式网络通风横通道设计方案如图1所示8、经济性比较通过实施本项目，可以以较小的代价，在确保隧道通风效果的前提下取消通风斜井、联络风道、风机房及配套设施，大幅度降低运营费用。与斜井分段送排式通风方案相比，可以节约初期投资2290万元；平均每年减少运营费用164万元，通车15年共产生的经济效益为4750万元。与全射流纵向通风方案相比只增加初期投资10万元；平均每年减少运营费用243万元，通车15年共产生的经济效益为3535万元。具体测算如下<table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>权利要求1、一种双洞隧道互补式网络通风的方法，其步骤是A、开通两条用于交换空气的通风横通道在两条隧道的位置开通两条用于交换空气的通风横通道，将两条隧道联系起来，构成双向换气系统，在较洁净隧道内安装上风，其气流从横通道进入另一隧道，用来稀释该隧道的污染空气，污染隧道内部分污染空气从另一条横通道进入洁净隧道并排出；B、互补式网络通风左右线设计风量的计算法确定左右线设计风量的计算方法，其步骤是1)通风计算；2)根据隧道污染浓度限值，计算隧道风量；3)并设定左线隧道的设计风量等于通风量，依据双洞互补换气，利用右线隧道内的风机为其提供风量，右线隧道的设计风量大于风量，设定两条隧道的污染物最大浓度都等于限制值，则右线隧道的设计风量见下式<mathsid="math0001"num="0001"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>Q</mi><mi>A</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mi>A</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>q</mi><mi>B</mi></msub></mrow><mi>δ</mi></mfrac><mo>-</mo><msub><mi>Q</mi><mi>B</mi></msub></mrow>]]></math></maths>式中QA供风隧道设计风量；QB补风隧道设计风量qA供风隧道污染物排放量qB补风隧道污染物排放量δ隧道内污染物浓度限值4)总的风量，QA、QB的设计风量的取值在右线的风量和左线通风量之间，进行试算，再根据两隧道总的通风功率最小，求得左右线的最经济的设计风量，左右线设计风量相等；C、互补式网络通风风道位置的确定方法通风风道的位置选取范围根据隧道左右线设计风量来确定，污隧道的空气不超标，最远的位置是低染污隧道的浓度等于高染污隧道的浓度，进行试算，确定网络换气通风风道的位置；双洞互补式换气系统位置的确定，双洞互补式换气系统安装在Lm到Ln范围内，对于Lm、Ln的确定依据公路隧道通风得出<mathsid="math0002"num="0002"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>L</mi><mi>m</mi></msub><mo>=</mo><msub><mi>L</mi><mi>B</mi></msub><mo>-</mo><mfrac><mrow><mn>3.6</mn><mo>×</mo><mi>δ</mi><msub><mi>Q</mi><mi>B</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>C</mi><mi>x</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>k</mi><mn>1</mn></msub><mo>·</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>m</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><mrow><mo>(</mo><msub><mi>N</mi><mi>m</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>f</mi><mi>m</mi></msub><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>]]></math></maths><mathsid="math0003"num="0003"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>L</mi><mi>n</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mi>B</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>Q</mi><mi>A</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>L</mi><mi>A</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>L</mi><mi>B</mi></msub></mrow><mrow><msub><mi>q</mi><mi>A</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>Q</mi><mi>B</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>L</mi><mi>B</mi></msub><mo>+</mo><msub><mi>q</mi><mi>B</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>Q</mi><mi>A</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>L</mi><mi>A</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>]]></math></maths>在确定双向换气系统的安装范围后，确定两条横通道的间距R2、L2，双向换气系统的横通道间距为50～100m之间；D、风道交换风量的确定依据两条横通道换气量相等及隧道出口处污染物浓度相等，得出双向换气系统交换的空气流量，在确定了两条隧道的设计风量以及双向换气系统具体位置，依据两条横通道换气量相等及隧道出口处污染物浓度相等，得出双向换气系统交换的空气流量Qh；<mathsid="math0004"num="0004"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>Q</mi><mi>h</mi></msub><mo>=</mo><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mi>L</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>Q</mi><mi>R</mi></msub><mo>-</mo><msub><mi>q</mi><mi>R</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>Q</mi><mi>L</mi></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><mo>·</mo><mi>Q</mi><mo>×</mo><mrow><mo>(</mo><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mi>L</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>L</mi><mn>3</mn></msub></mrow><mrow><mi>L</mi><mo>·</mo><msub><mi>Q</mi><mi>L</mi></msub></mrow></mfrac><mo>-</mo><mfrac><mrow><msub><mi>q</mi><mi>R</mi></msub><mo>·</mo><msub><mi>R</mi><mn>1</mn></msub></mrow><mrow><mi>L</mi><mo>·</mo><msub><mi>Q</mi><mi>R</mi></msub></mrow></mfrac><mo>)</mo></mrow></mrow></mfrac></mrow>]]></math></maths>式中Li、Ri分别为左右线的长度；E、给出通风网络的划分方案和通风网络的计算法以通风横通道的位置为依据，将隧道的通风系统转化为网络图，利用网络图确定通风网络的构成，网络通风的计算方法为网孔迭代校正风量法，依此求得网络通风系统的风压和风量，根据网络通风计算的风压和风量，确定风网中的风机规模；F、通风网络的计算风流在隧道中近似呈稳定连续流动，流体的流动遵守能量守恒定律，风流遵循三个规律风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律，隧道中有汽车的交通通风力和风机的存在，隧道风网中的风压平衡定律将修正为；∑ΔPR-(∑Pf+∑ΔPJ+∑Pm+∑PT)＝0式中Pf和Pm分别为网孔中风机风压和自然风压，顺时针取正，逆时针取负；ΔPT和ΔpJ分别为交通通风力和风机压力，与风流方向相同取正，与风流方向相反取负，ΔpR为通风阻力，是局部通风阻力与摩擦阻力之和；根据风压平衡定律，在网孔①中Pf1-2+PT1-2+Pf2-7+PT7-8+Pv7-8+Pm1-8＝PR1-2+PR2-7+PR7-8...........................1在网孔②中Pf2-7+Pf6-3+PJ6-7+Pj2-3＝PR2-3+PR6-7+PR2-7+PR6-3..................................2在网孔③中Pf5-6+Pf6-3+Pv3-4+PT5-6+PT3-4+Pm5-4＝PR5-6+PR6-3+PR3-4............................3在网孔④中Pf1-2+PH2+PH3+Pm1-4+PT1-4＝PR1-2+PR2-3+PR3-4......................................4在网孔⑤中Pf5-6+PH7+PH6+Pm5-8+PT5-8＝PR5-6+PR6-7+PR7-8......................................5式中Pfi-j-网孔中i节点到j节点的风机风压Pvi-j-横通道两侧压i节点和j节点处压力差PHi-通风道风机引起i点的升压力PTi-j-i节点到j节点的交通风压Pmi-j-i节点到j节点的自然风压PRi-j-i节点到j节点的通风阻力，包括沿程阻力和局部阻力，风流阻力分为沿程阻力和局部阻力之和；G、通风网络的压力求解其做法是d)确定初始风量；e)校正风量；f)迭代计算，直到满足精度<mathsid="math0005"num="0005"><math><![CDATA[<mrow><mi>ΔQ</mi><mo>=</mo><mo>-</mo><mfrac><mrow><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>R</mi><mi>i</mi></msub><msubsup><mi>Q</mi><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>-</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>F</mi></munderover><msub><mi>H</mi><mi>i</mi></msub><mo>-</mo><mi>N</mi><msub><mi>H</mi><mi>M</mi></msub></mrow><mrow><mn>2</mn><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>n</mi></munderover><msub><mi>R</mi><mi>i</mi></msub><mo>|</mo><msub><mi>Q</mi><mi>i</mi></msub><mo>|</mo><mo>-</mo><munderover><mi>Σ</mi><mrow><mi>i</mi><mo>=</mo><mn>1</mn></mrow><mi>F</mi></munderover><msub><mi>α</mi><mi>i</mi></msub></mrow></mfrac></mrow>]]></math></maths>式中ΔQ——M网孔的风量校正值，|ΔQ|值依迭代次数增加而减小，当网孔的|ΔQ|趋于零时，网路的风量、风压即已趋于平衡，m3/s；Qi——网孔中i分支的浙近风量，Qi由初始值到真值，当在迭代过程个出现变号时，改正过来，m3/s；RiQi2——网孔中各分支的渐近风压，当i分支的风流方向和圈划网孔方向相同时RiQi2取正值；反之，取负值，Pa；id="icf0006"file="A2009100629670005C1.tif"wi="13"he="9"top="56"left="27"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>——M网孔的风压平衡差，Pa；id="icf0007"file="A2009100629670005C2.tif"wi="16"he="9"top="73"left="27"img-content="drawing"img-format="tif"orientation="portrait"inline="yes"/>—网孔个各分支的二倍风阻乘风量的绝对值；Hi——M网孔中i分支的通风机的风压，当通风机的风流方向和圈划网孔方向相同时时，Hi取正值，反之，取负值，Pa；α——i分支上通风机风压曲线m点的斜率；NHM——M网孔的自然风压，NHM的方向和圈划网孔方向相同时时，Hi取正值，反之，取负值，Pa；求出网孔风机风量Qi后，求出曲风机的即时工况点m的风压Hi及其斜率α，即<mathsid="math0006"num="0006"><math><![CDATA[<mrow><msub><mi>H</mi><mi>i</mi></msub><mo>=</mo><mi>A</mi><msubsup><mi>Q</mi><mi>i</mi><mn>2</mn></msubsup><mo>+</mo><mi>B</mi><msub><mi>Q</mi><mi>i</mi></msub><mo>+</mo><mi>C</mi></mrow>]]></math></maths>α＝2AQi+B式中A、B、C——依风机风压曲线经拟合计算求出的三阶方程即二次方程的系数，依式求出网孔风量校正值ΔQ后，对网孔各分支风量进行校正，即Q′i＝Qi+ΔQi式中Qi——网孔i分支的初始风量或前次校正后的风量，m3/s；Q′i——i分支校正后的风量，m3/s，ΔQi——网孔风量校正值，当i分支风流方向和圈划网孔方向相同时取正，反之，取负号，m3/s；当进行下面网孔风量校正计算中，遇到前边网孔校正计算过的分支，用校正后的风；前边改正过风流方向的分支，后面计算时用改正后的风流方向；H、通风网络风机规模的确定根据通风原理求得各网络通风段的阻力、自然风压和交通风压，并结合方程组1～5，得出各网络通风段所需风机提供的升压力，最终根据计算的压力和风量确定风机的台数和规格。全文摘要本发明公开了一种双洞隧道互补式网络通风的方法，其步骤是A.在两条隧道的合适位置开通两条用于交换空气的通风横通道，构成双向换气系统；B.双线最经济的设计风量，为隧道总需风量的一半；C.根据通风能耗最低来确定通风横通道位置；D.依据两条横通道换气量相等及隧道出口处污染物浓度相等，得双向换气系统交换的风量；E.根据通风横通道的位置划分通风网络图；F.依据风量平衡定律、风压平衡定律和阻力定律进行通风网络的计算；G.应用网孔迭代校正风量法进行通风网络的压力求解。H.根据各网络通风段所需升压力和风量确定风机的台数和规格。本发明取消了通风竖井，通风设备也大大减少，可大幅降低了土建费用和运营管理费用。文档编号E21F1/00GK101655012SQ20091006296公开日2010年2月24日申请日期2009年7月3日优先权日2009年7月3日发明者涛杨,胡彦杰,敏邓申请人:中交第二公路勘察设计研究院有限公司;武汉中交交通工程有限责任公司