短距离连续特长公路隧道通风与综合节能技术研究项目信息.doc

成果名称:短距离连续特长公路隧道通风与综合节能技术研究技术领域:桥隧工程体现形式:新技术项目名称:短距离连续特长公路隧道通风与综合节能技术研究完成单位:广东省公路建设有限公司 项目负责人:宋从军项目成员:黄伟权,王少飞,唐浩,郭军,晏育雄,吴小丽,尹亚明,张后举,王滔,张鑫敏,李文杰,卢正宇,黄伦海,宋从军,邓欣,杨颂,陈建忠,江凡,林志,张长亮,李科,张春声,赵清碧研究开始时间:2010-02-08研究结束时间:2013-03-08联系人:宋从军联系邮箱:851611626鉴定编号:粤交科鉴字201311号鉴定时间:2013-07-26短距离连续特长公路隧道通风与综合节能技术研究发布人：宋从军发布时间：2013-09-26浏览次数：290知识产权声明：项目研究成果是本团队独立进行研究工作所取得的成果，研究成果归完成单位所有，如发现本项目研究成果被恶意抄袭，本项目团队将进行法律追究。1.任务来源 2010年广东省交通厅重大工程科技项目”广东省博深高速公路建设关键技术研究“（2010-01-005）专题下的子课题。2.应用领域和技术原理 应用领域： 本项目研究成果属于隧道营运环保及综合节能技术，适用于穿越自然环境保护区、生态保护区的公路隧道。 技术原理： 以环境保护和安全节能营运为出发点，攻克环境保护区内短距离连续特长公路隧道洞口污染物扩散、减排技术及公路隧道营运综合节能技术，做到“安全”、“节能”和“环保”三者之间的均衡，为自然保护区公路隧道安全、节能、环保营运提供了理论基础和技术支撑。 3.性能指标 1.短距离连续特长隧道通风排污技术 1）提出了在上游隧道设置“排气天窗”控制窜流的工程措施；上游隧道设置“排风横洞”和下游隧道设置“送风横洞”控制窜流的工程措施。 2）提出了短距离连续特长隧道可采用土壤净化技术的尾气处理方法，有效降低NOx、CO及颗粒物的浓度，使排风空气满足环保要求。通过实验研究，得出了土壤净化技术对各种污染气体的去除效率，并提出了土壤净化系统收集隧道内污染空气不同方式的适用范围。 3）提出了通过调节上下游隧道风量的运营措施，利用现有通风系统调节上下游隧道风量，以达到下游隧道内污染物浓度满足设计标准的目的。通过研究发现调节下游隧道风量的效果和经济性优于上游隧道。 2.长大公路隧道照明节能技术 1）提出了大断面公路隧道照明系统节能设计参数及设计方法，主要涵盖大断面公路隧道高效照明系统的照明灯具布置方式及利用系数取值、新型节能光源设计参数取值以及长大公路隧道照明分期实施原则与方案。 2）提出了基于人体工效学的短隧道照明安全及节能设计方法。 上述两项照明节能技术研究成果在依托工程的应用，有效地减少了隧道照明系统功率及其供配电系统配置规模，施工图设计方案比初步设计方案总功率降低1013.49kW，节能率达45.33%，降低了初期投资和常年运营费用。 3.环境友好型长大公路隧道综合节能技术 1）建立了长大公路隧道节能减排规划管理框架体系，包括指导思想、基本原则、任务目标、关键环节、实现途径、工作重点和保障措施。提出依托工程通过综合运用结构性、技术性和管理性节能减排技术手段，能够实现运营节能20%以上。 2）根据隧道内正常运营和交通异常状况下的用电设施的重要程度以及停电将引发的政治或经济影响，提出了划分隧道内的用电负荷等级的要求，为提高隧道供电可靠性提供了理论支撑。 3）运用马尔科夫模型和串、并联模型等系列可靠性评估方法，提出了隧道供电系统可靠性评价指标。应用研究成果对依托工程公路隧道供电方案进行评估，其可靠性均属于“较好”水平。 4）通过对隧道供电系统方案进行经济性研究分析，提出的优化方案可可节省初期投资422.9万。 5）通过理论分析和数值模拟等方法给出了隧道纵坡对隧道沿程温度分布和火风压的影响规律及下坡隧道火灾工况下的通风计算参数。 4.成果关键技术介绍 （1）提出了大断面公路隧道节能减排评价方法及节能减排框架体系； （2）建立了短距离特长隧道洞口间污染空气扩散模型，提出设置“排风横洞”、“排气天窗”等污染空气防窜措施； （3）提出了大断面公路隧道照明系统节能设计参数取值及设计方法、大断面公路隧道照明灯具布置方式及灯具利用系数、隧道节能光源设计参数、长大公路隧道照明分期实施方案、基于人体工效学的短隧道照明安全及节能设计方法等隧道照明关键技术； （4）提出了斜坡隧道火灾火风压计算方法，对坡度对隧道临界风速的影响进行数值计算，探讨了“限制风速”在中长隧道火灾烟流控制中的应用方法； （5）运用马尔科夫模型和串、并联模型等系列可靠性评估方法，提出了可靠性分值与文字描述的对应关系，量化了隧道供电系统的可靠性； （6）编制了特长隧道综合节能技术指南。 5.与国内外同类技术比较 据第三方科技查新机构查新，本项目研究成果与国内外同类技术的比较如下： 1、见有隧道节能减排的文献报道，但本项目所述大断面公路隧道节能减排评价方法及节能减排框架体系，未见文献报道； 2、本项目所述大断面公路隧道照明系统节能设计参数取值及设计方法和特长公路隧道的供配电可靠性研究，公布的特长隧道综合节能技术指南，未见文献报道。 3、本项目所述短距离特长隧道洞口间污染空气扩散模型与设置“排风横洞”、“排气天窗”等污染空气防窜措施，未见文献报道。 4、见有特长隧道施工的相关文献报道，但综合本项目所述主要技术特征的自然保护区特长公路隧道环保型建造与运营节能关键技术研究，在所检文献以及时限范围内，国内外未见文献报道。 6.成果的创造性、先进性 （1）通过对隧道出口污染物扩散机理和隧道污染空气减排技术进行系统研究，并对洞外污染状况和下游隧道洞口进风空气质量状况进行评价，提出了采取排风横洞、排气天窗等手段有效控制污染空气对周边环境和对后续隧道洞口进风空气的污染影响。 （2）深入分析了公路隧道节能减排工作存在的突出问题和影响公路隧道节能减排的主要因素，并建立了长大公路隧道节能减排规划管理框架体系，包括指导思想、基本原则、任务目标、关键环节、实现途径、工作重点和保障措施。 （3）从节能减排目标、组织管理机构、节能减排制度、技术性节能、结构性节能、管理性节能等6个方面构建了公路隧道节能减排评价指标体系，为公路隧道节能减排目标的设定和实施提供了全新的理论支撑。 (4)供配电系统节能主要体现在供配电系统方案和节能设备上。隧道长短以及隧道内用电设施分布位置、用电设施特点对供配电方式起着关系性的作用，因此针对博深高速公路不同长度隧道、特长连续隧道用电设施特点进行节能研究是非常有必要的。目前电网电压波动范围大，特别是晚上，在隧道内设置照明节电设备也是有必要的，其节能效果研究也应进一步的开展。 （5）通过基于人体工效学的隧道照明安全及节能研究，建立了大断面公路隧道节能型照明设计指标及营运控制方法该成果的应用将会更有利于隧道照明节能和交通安全。 7.作用意义 鉴于自然保护区生态环境的稀缺性与脆弱性，以及安全节能环保营运的高要求性，在短距离隧道群串流排污控制、营运期综合节能规划与应用、供配电与照明降耗等方面形成技术集群突破，建立自然保护区特长公路隧道环保型运营节能关键技术体系。通过项目研究，最大限度提高隧道营运的安全和节能环保性，并对同类工程产生良好的科技示范作用。 8.推广应用前景与措施 本课题开展了短距离连续特长公路隧道通风与综合节能技术的系统研究，系统性的研究了短距离连续特长隧道洞口污染物扩散、短距离连续特长隧道污染空气窜流和回流控制技术、隧道污染空气净化技术、长大公路隧道综合节能规划、长大公路隧道照明节能技术、长大公路隧道通风节能技术、长大公路隧道供配电节能技术等关键技术问题，解决了隧道通风、照明及其供配电系统的合理设置，降低了依托工程的工程投资，减少了运营费用，为公路隧道通风、照明的安全、节能运营管理提出了参考方案。促进了公路隧道通风节能设