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公路隧道內廢氣分布規(guī)律的研究

文檔作者：杜峰張村峰魯鋼文檔來源： 1南京工業(yè)大學材料科學與工程學院南京 2江蘇瑞豐科技實業(yè)有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年05月11日
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公路隧道 2012年第2期(總第78期)
公路隧道內廢氣分布規(guī)律的研究
杜 峰 張村峰 魯 鋼
(1南京工業(yè)大學材料科學與工程學院南京 210009；2江蘇瑞豐科技實業(yè)有限公司 南京 210009)
摘 要隧道廢氣污染是目前城市隧道面臨的主要難題。隧道污染物在隧道中的分布對隧道通風和交通的組織
有重要影響。本文通過現(xiàn)場實驗，測量了南京市玄武湖隧道內廢氣主要成分的分布情況，并測量了南京市主要隧
道中CO的分布情況，分析CO的分布規(guī)律，并對隧道的通風和交通組織提出了建議。
關鍵詞隧道廢氣CO 通風
1 引 言
城市隧道是目前各大城市解決城市交通擁堵重
要手段，但其在運行過程中也存在許多不利影響。
就通風而言，面臨的主要難題是如何解決隧道內廢
氣的污染，廢氣的排放方式與大氣環(huán)境影響、周圍區(qū)
域規(guī)劃之間的矛盾l】]。在隧道廢氣中，存在有來自
汽車尾氣的多種有毒有害成分I- ，主要包括：碳煙
(碳微粒)、碳氫化合物(CH)、CO 、SO 和NO 等，
以及來自車輛行駛過程中所產生的大量揚塵。這些
廢氣組分對隧道內的人員行車造成嚴重影響[2 ]：
司乘人員長時問接觸汽車尾氣可導致CO中毒；碳
氫化合物和NO 通過光化學反應可產生光化學煙
霧，對人的眼睛有強烈的刺激作用及其它不良影響；
碳煙和路面揚塵對人眼產生視覺障礙，容易使駕駛
人員的視線模糊，造成交通事故。
目前，國內外對隧道內廢氣的處理通常是以稀
釋有害成分濃度為目的的通風換氣法l5]。通風換氣
法以車尾氣所含各種有害成分中有礙生理的代表物
CO和有礙視距的煙塵濃度為指標，決定通風量的
大小，使隧道內空氣滿足相關規(guī)范標準的要求。常
用的通風方式包括自然通風和機械通風l6]。機械通
風按通風方式不同有全橫向通風、半橫向通風和縱
向通風三種方式。
在實際的設計過程中，通常假定隧道內CO和
煙塵均勻分布，根據(jù)隧道車流量計算產生的C()和
煙塵濃度，然后得到相關的隧道風量。實際上，由于
隧道結構、空氣流動方式和車流的影響，隧道內污染
物并非均勻分布，采用上述設計方法得到的通風量
往往與偏差較大[71。因此，對隧道污染物的分布尤
其是CO的分布情況進行實際測量，對隧道通風防
排煙的設計具有一定的指導意義。
2 南京玄武湖隧道廢氣組分分布規(guī)律
隧道廢氣組分分布受隧道內車流量、隧道通風
方式和建筑結構等影響。在通常情況下，隧道以自
然通風為主。當車流達到隧道設計的某一限值時，
隧道射流風機開啟，通過風機的通風換氣，降低隧道
污染物的濃度。
2．1 玄武湖隧道基本情況和測量布置
南京玄武湖隧道建于2002年，是南京市快速內
環(huán)交通的主要干線之一。圖1是玄武湖隧道示意
圖，隧道全長2300m，東西走向，橫跨玄武湖底部，為
雙洞雙向隧道。在隧道靠近西側出口800m處設有
岔道，與外界道路相連。每個隧道設計車道為3車
道，設計交通流量為7000輛·h一 。圖2為隧道截
面示意圖。每個隧道均為拱門型，凈高4．5m，寬
13．6m。每個隧道頂部均設有兩列射流風機用于通
風排煙。
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圖1 玄武湖隧道平面圖
· 27 ·
公路隧道 2012年第2期(總第78期)
由于每個隧道的設計車流量和隧道結構完全相
同，隨機選取了自西向東的隧道作為測量隧道，測量
地點如圖1中的A、B和C所示。其中A和C分別
距離西出口和東出口100m，B在岔道與主隧道相交
處。測量位置離地面1．0m，測量的組分包括HC，
NO 和CO。測量時間為8：00、17：00和23：O()。為
分析隧道懸浮顆粒物的變化，在c點對可吸入顆粒
物PM10也進行了測量。測量時射流風機均未開
啟。
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圖2 玄武湖隧道橫斷面圖
2．2 測量結果分析 表中的標準值是《室內空氣質量標準》給出的參考
表1給出了玄武湖隧道廢氣組分的測量結果。 值，交通流量是單個隧道的實測車流量。
表1 玄武湖隧道廢氣組分測量結果
編號 測量時間 位置 HC／mg·m一。 N0 ／mg·m 0 CO／mg·m一。 PMlo／mg·m 。 交通流量／h 1
MA 8：00 A 0．26 0．088 11．35
M B 8：00 B 0．84 0．822 16．84 3576
MC 8：00 C 0．74 1．036 25．40 0．872
AA 17：00 A O．24 0．080 2．85
AB 17：00 B 0．22 0．205 5．94 3630
AC 17：00 C 0．62 0．771 6．98 1．651
NA 23：00 A O．27 0．042 3．64
NB 23：00 B O．21 0．073 5．38
981
NC 23：00 C O．24 0．516 8．32 2．25l
標準值 0．60 0．240 10 0．15
從表1可看出，隧道廢氣組分濃度與車流量有
很大的關系。在交通高峰期，車流量大，相應的
HC，NO 和CO也具有較高的濃度。從隧道本身來
看，在交通高峰期，離隧道進口處越遠，隧道污染物
濃度越高，出口處污染物濃度比進口處高出數(shù)倍。
在車流量大致相同的情況下，污染物分布也不一定
相同。早晨上班高峰期的污染物濃度分布比下午下
班高峰期大。產生這一現(xiàn)象的原因與汽車發(fā)動機的
工作效率有關。通常情況下，經過一個夜晚的停歇，
上班時分汽車發(fā)動機的燃燒效率要低于下午下班高
峰期，其產生的污染物也相對更多。
從測量結果看，隧道中最嚴重的污染物成分還
是C0和PMIO。在上班高峰期，CO的濃度全部超
過室內空氣質量標準的上限值。采用CO作為隧道
通風的衡量指標之一，符合目前隧道組分分布的具
· 28 。
體情況。
值得注意的是，PM10的濃度分布與前述氣體
組分的分布規(guī)律恰恰相反。在深夜的交通低谷期，
其濃度具有最大值。產生這一現(xiàn)象的原因與隧道的
空氣流動有關。在車流量高峰期，汽車流動產生的
活塞風能夠將浮塵揚起，顆粒物懸浮在隧道頂部。
而當汽車流量減少時，交通產生的活塞風很小，顆粒
物無法漂浮在空氣中，只在地面附近漂浮，從而使得
測量位置處的PM10最大。
3 南京市主要隧道CO濃度分布
為進一步討論CO在隧道中的分布規(guī)律，對南
京市的主要隧道進行了全程CO濃度測量。測量從
入口開始，每間隔100m測量一次，直至出口。測量
的結果如圖3。

公路隧道 2012年第2期(總第78期)
從根本上解決隧道空氣污染對周圍環(huán)境污染的影
響，因此在現(xiàn)有隧道內安裝廢氣凈化設備或系統(tǒng)，才
是最行之有效、治標治本的方法。
對于長江隧道，其CO分布具有一定特殊性，在
入口至1000m段，其CO均很小，接近于零；在其后
的隧道段，CO濃度逐漸升高，最大值為5mg／m。。
產生這一現(xiàn)象的原因與測量時的車流分布狀況、隧
道地理位置等因素有關。
4 小結
本文對隧道廢氣成分在隧道中的分布情況進行
了實地測量，并對南京市主要隧道中的CO分布進
行了研究，結果表明：
(1)隧道中最嚴重的污染物成分是CO 和
PM10。采用C0和PM10作為隧道通風的衡量指
標之一，符合目前隧道廢氣組分分布的實際情況。
(2)交通流量是決定隧道CO濃度大小的主要
因素。對交通流量較大的隧道，CO濃度從人口到
出口迅速升高。交通流量小的隧道，CO濃度較小，
在隧道內分布較為均勻。
(3)當交通流量較大時，采用合理的通風是降低
· 30 ·
污染物濃度的有效手段之一，而在隧道內部安裝廢
氣凈化設備或系統(tǒng)則能有效解決隧道及其周圍環(huán)境
污染問題。
參考文獻
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用研究EJ3．建筑熱能通風空調，2009，Vo1．28，No．4：33
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E63 胡隆華．隧道火災煙氣蔓延的熱物理特性研究[博士學
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