中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 王東偉中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司 茍紅松中鐵第六勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司 戴 新

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人口的增長(zhǎng)，城市交通非常繁忙，加上地下建筑的興起，使得城市隧道越發(fā)普及[1]，城市隧道不僅可以緩解城市交通壓力，而且可以極大縮短線路里程，減小對(duì)周圍環(huán)境和人民生產(chǎn)、生活的影響[2]。然而，隨著隧道建設(shè)長(zhǎng)度、交通量和復(fù)雜程度的不斷增大，運(yùn)營(yíng)通風(fēng)已成為保障隧道使用功能、防災(zāi)與救援功能等的重要措施之一[3]。

城市道路隧道多建在城市中心區(qū)，為了滿足交通疏解的需求，除了主線隧道外,通常還會(huì)設(shè)置多條匝道。隧道通風(fēng)系統(tǒng)有多個(gè)支路，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)較為復(fù)雜，常規(guī)的通風(fēng)計(jì)算方法對(duì)多匝道的隧道并不適用[4]。

王艷等人以營(yíng)盤路隧道為例研究了多匝道公路隧道通風(fēng)系統(tǒng)風(fēng)網(wǎng)特點(diǎn)[5]；陳玉遠(yuǎn)采用SES軟件，解決了多匝道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算的難題[4]；袁浩庭等人研究了城市地下隧道分(合)流匝道通風(fēng)阻力特性[6]。目前對(duì)多匝道隧通風(fēng)系統(tǒng)的研究主要集中在通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)的解算和通風(fēng)阻力特性上，而對(duì)多匝道隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)、洞口污染物排放濃度的實(shí)測(cè)工作開展得較少。本文以南昌紅谷隧道為例，通過需風(fēng)量計(jì)算、通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模擬及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，并通過污染物擴(kuò)散預(yù)測(cè)分析，總結(jié)多匝道城市道路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)中有關(guān)洞口污染物排放的經(jīng)驗(yàn)，供同行參考。

1 工程概況

紅谷隧道連接南昌市紅谷灘新區(qū)與東岸老城區(qū)(見圖1)，為目前國(guó)內(nèi)最大的內(nèi)河沉管隧道，隧道采用互通立交形式與東岸路網(wǎng)銜接，匝道較多、接線復(fù)雜，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)相互影響。工程運(yùn)營(yíng)期廢氣污染源主要為機(jī)動(dòng)車排放的尾氣，所含的成分有200余種化合物，但主要為CO、NOx、碳?xì)浠衔锖涂晌腩w粒物PM10。本文評(píng)價(jià)因子定為NO2和CO。

2 隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及方案

2.1 主要設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)

1) 隧道外空氣環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)。

隧道外空氣環(huán)境參數(shù)取GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見表1。

表1 隧道外空氣環(huán)境參數(shù) mg/m3

2) 室外氣象參數(shù)。

夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度為32.7 ℃，冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度為5.3 ℃；年平均溫度為17.6 ℃；夏季室外平均風(fēng)速為2.2 m/s，冬季室外平均風(fēng)速為2.6 m/s。

3) 尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

綜合考慮各類型車輛的保有量、在用車的排放標(biāo)準(zhǔn)及車型組成等因素，隧道內(nèi)汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)按環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的在用機(jī)動(dòng)車綜合排放因子選取[7]。運(yùn)營(yíng)初期按國(guó)Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，近期按50%國(guó)Ⅲ、50%國(guó)Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算，遠(yuǎn)期按50%國(guó)Ⅳ、50%國(guó)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算。由于采用的計(jì)算模型不同，本文計(jì)算采用的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)有別于國(guó)標(biāo)及世界道路協(xié)會(huì)(Permanent International Association of Road Congresses，PIARC)2012R05EN報(bào)告中有關(guān)隧道需風(fēng)量計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)。

4) 大氣污染物排放限值。

隧道洞口污染物濃度應(yīng)滿足環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，如果無法滿足，應(yīng)設(shè)置排風(fēng)塔集中排放污染氣體。排風(fēng)塔高度應(yīng)滿足GB 16297—1996《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》的要求(見表2)。

表2 NOx污染物排放限值

對(duì)于隧道需風(fēng)量計(jì)算，國(guó)內(nèi)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中缺少NOx等污染物基準(zhǔn)排放量數(shù)據(jù)，僅對(duì)隧道內(nèi)NO2設(shè)計(jì)濃度有規(guī)定(20 min內(nèi)的平均設(shè)計(jì)體積分?jǐn)?shù)取1.0×10-6)，因此，無法準(zhǔn)確計(jì)算隧道內(nèi)和洞口污染物濃度及排放速率。如果需要預(yù)測(cè)隧道洞口NO2的濃度分布，或根據(jù)排放速率確定排風(fēng)塔的建設(shè)高度，則須借助世界道路協(xié)會(huì)(PIARC)等的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

5) 交通量預(yù)測(cè)。

根據(jù)2013年完成的隧道交通影響評(píng)價(jià)，隧道預(yù)測(cè)高峰小時(shí)標(biāo)準(zhǔn)車交通量初期(2018年)為2 988輛/h，中期(2024年)為5 040輛/h，遠(yuǎn)期(2032年)為5 136輛/h。隧道內(nèi)僅限通行非?；奋囕v，車型組成見表3。

2.2 隧道主要設(shè)計(jì)參數(shù)

隧道主線封閉段長(zhǎng)度為北線2 415 m、南線2 480 m；隧道內(nèi)行車速度主線按50 km/h、匝道按30 km/h設(shè)計(jì)。

表3 隧道內(nèi)通行車型組成占比 %

隧道主線斷面積為61 m2，匝道斷面積為47 m2，道路凈空高4.5 m。

2.3 隧道通風(fēng)方案

隧道東岸采用互通立交形式與東岸道路銜接，隧道匝道較多，分合流點(diǎn)位于江中，隧道兩岸暗埋段兩側(cè)高層建筑物較多，其中東岸沿江中大道東側(cè)有濱江1號(hào)建筑(高167 m)，江西省水利廳(高80 m)；中山西路南側(cè)有近水花園小區(qū)(高100 m)，隧道下游1 km有滕王閣景區(qū)；西岸怡園路兩側(cè)均為高層住宅小區(qū)。排風(fēng)塔高度需在100 m以上，實(shí)施困難且嚴(yán)重影響周圍景觀。

隧道進(jìn)出匝道較多，采取分散排放、多點(diǎn)疏散的理念，采用全縱向射流通風(fēng)方式。

3 隧道通風(fēng)洞口污染物擴(kuò)散計(jì)算

3.1 隧道污染物源強(qiáng)度計(jì)算

根據(jù)JTG B03—2006《公路建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)規(guī)范》，氣態(tài)污染物排放源強(qiáng)度計(jì)算公式如下：

(1)

式中Qj為j類氣態(tài)污染物排放源強(qiáng)度，mg/(m·s)；Ai為i型車預(yù)測(cè)年的小時(shí)交通量，輛/h；Eij為汽車專用公路運(yùn)行工況下i型車j類污染物在預(yù)測(cè)年的單車排放因子，mg/(輛·m)。

車輛尾氣中的NOx主要由NO、NO2組成，燃料高溫燃燒后最初排放的NOx中NO約占95%。PIARC2012報(bào)告中明確指出，只有在行駛車輛中柴油車比例較少的隧道中，NO2的貢獻(xiàn)值才低于10%[8]。但NO在有氧環(huán)境下被氧化成NO2，其轉(zhuǎn)化平衡條件與環(huán)境溫度、壓力和時(shí)長(zhǎng)有關(guān)，故很難確定NO2在氮氧化物中的含量。GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中，污染物濃度限值中NO2為氮氧化物的80%，本文計(jì)算以此為NO2排放因子的轉(zhuǎn)換依據(jù)。

通過計(jì)算得出隧道污染物排放源強(qiáng)度，見表4。

表4 隧道污染物排放源強(qiáng)度計(jì)算值 mg/(m·s)

3.2 隧道洞口污染物擴(kuò)散模式

隧道洞口污染空氣排放受通風(fēng)方式、交通狀況、洞口氣象條件和洞口建筑形式等因素的影響。隧道出口污染模式TOP模式的計(jì)算表達(dá)為[9]

(2)

式中S(x)為距洞口x處污染物的平均質(zhì)量濃度，mg/m3；S0為廢氣在出洞口處的質(zhì)量濃度，mg/m3；x為距洞口的水平距離，m；Fv為洞口出口截面積，m2；a、m為不同試驗(yàn)條件和測(cè)點(diǎn)位置得出的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

(3)

(4)

m=0.487+0.15v0-0.039 5u

(5)

Δt=t0-tu

(6)

式(3)～(6)中C0為隧道進(jìn)口污染物質(zhì)量濃度，mg/m3；L為隧道長(zhǎng)度，m；V為隧道風(fēng)量，m3/s；u為洞口環(huán)境風(fēng)速，m/s；v0為洞口排出氣流速度，m/s；t0為洞口排出氣體溫度，℃；tu為洞口處環(huán)境溫度，℃；θ為排出氣流方向與環(huán)境主導(dǎo)風(fēng)向的交角，°。

3.3 洞口空氣環(huán)境敏感點(diǎn)

項(xiàng)目范圍內(nèi)環(huán)境空氣敏感點(diǎn)主要分布在隧道出口，西岸敏感點(diǎn)為江信國(guó)際花園、濱江豪園等，東岸敏感點(diǎn)有近水花園、贛粵高速公路公司等，距離項(xiàng)目較近，環(huán)境空氣敏感點(diǎn)見表5。

表5 洞口環(huán)境空氣敏感點(diǎn)

3.4 隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算

項(xiàng)目匝道較多，通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜，關(guān)乎主線及各匝道通風(fēng)量分配。本文應(yīng)用SES軟件，對(duì)各行車速度工況進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)解算(如圖2、3所示)，計(jì)算不同車速下隧道風(fēng)量分配情況，從而計(jì)算各洞口污染物的排放量。同時(shí)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，獲取實(shí)際工況隧道洞口風(fēng)量分配，各車速工況隧道出口風(fēng)量分配見表6。

注：λ為隧道沿程阻力系數(shù)，數(shù)字代表節(jié)點(diǎn)編號(hào)，“○”代表通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算節(jié)點(diǎn)，“□”代表通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算特征段。圖2 隧道南線通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模型

圖3 隧道北線通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)模型

由表6可以看出，根據(jù)隧道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)解算出的隧道通風(fēng)量均大于設(shè)計(jì)需風(fēng)量(隧道合計(jì)風(fēng)量與設(shè)計(jì)需風(fēng)量對(duì)比)，隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面風(fēng)速在3.4 m/s以上，滿足隧道運(yùn)營(yíng)通風(fēng)所需風(fēng)量、風(fēng)速要求。由于D匝道長(zhǎng)度較短，無交通或行車速度較低時(shí)，在交通通風(fēng)力和H匝道內(nèi)射流風(fēng)機(jī)升壓力的作用下，D匝道氣流反向。

表6 隧道不同車速下隧道出口風(fēng)量測(cè)試值及模擬值

表6中測(cè)試和模擬無交通工況為隧道非運(yùn)營(yíng)狀態(tài)、射流風(fēng)機(jī)全部開啟時(shí)的各洞口通風(fēng)量，由于隧道通風(fēng)阻力和風(fēng)機(jī)總升壓力等假設(shè)條件相似，測(cè)試和模擬無交通工況的風(fēng)量接近，模擬計(jì)算的其他車速工況下的通風(fēng)量可作為下一步洞口污染物濃度預(yù)測(cè)的輸入條件。

另外，從2018年運(yùn)營(yíng)的交通流量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來看，全年小時(shí)平均交通量達(dá)5 001輛/h，已達(dá)到中期客流水平，2019年上半年交通量已經(jīng)超過遠(yuǎn)期客流，運(yùn)營(yíng)采取早晚高峰時(shí)段各開啟射流風(fēng)機(jī)60 min的方式，隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)到的CO體積分?jǐn)?shù)最大值為5.49×10-6，平均值為2.9×10-6，遠(yuǎn)低于設(shè)計(jì)值(100×10-6)。因此，對(duì)于主要行駛小型客車的城市道路隧道，需風(fēng)量計(jì)算時(shí)基準(zhǔn)排放量取值不宜過高。

我國(guó)已于2005年7月1日開始實(shí)施汽車尾氣排放Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，輕型汽車CO的排放標(biāo)準(zhǔn)為2.2 g/(輛·km)，相當(dāng)于0.001 76 m3/(輛·km)，考慮劣化系數(shù)后為0.002 11 m3/(輛·km)。該工程計(jì)算需風(fēng)量時(shí)，CO基準(zhǔn)排放量以2000年0.007 m3/(輛·km)作為基準(zhǔn)值，按照2%的年遞減率折減，隧道建成近期2024年汽車尾氣排放量為0.004 3 m3/(輛·km)，前者為后者的49.1%。而2018年1月1日起，全國(guó)已執(zhí)行國(guó)Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)，CO的排放量遠(yuǎn)低于公路隧道通風(fēng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的推薦值。因此，設(shè)計(jì)以行駛輕型車為主的城市隧道通風(fēng)系統(tǒng)時(shí)，若CO基準(zhǔn)排放量取值偏高，會(huì)導(dǎo)致需風(fēng)量計(jì)算偏大，實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)射流風(fēng)機(jī)冗余較多。以CO為對(duì)象，對(duì)比國(guó)標(biāo)和PIARC2012標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)期2032年的計(jì)算結(jié)果可知，采用PIARC2012標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的需風(fēng)量?jī)H為國(guó)標(biāo)的1/4～1/3。因此，對(duì)于僅通行輕型車輛的城市道路隧道，CO基準(zhǔn)排放量2000年數(shù)據(jù)可取0.004 m3/(輛·km)。

4 洞口污染物擴(kuò)散結(jié)果分析

4.1 不同風(fēng)量對(duì)敏感點(diǎn)的環(huán)境影響分析

由模擬計(jì)算及實(shí)測(cè)的風(fēng)量分配結(jié)果來看，隧道內(nèi)無交通或車輛低速行駛與實(shí)測(cè)時(shí)開啟風(fēng)機(jī)數(shù)量接近，風(fēng)量分配與實(shí)測(cè)結(jié)果相近。由于低速車輛行駛時(shí)隧道內(nèi)污染物濃度較高，TOP模式以此為基礎(chǔ)進(jìn)行計(jì)算，分析各匝道洞口的污染物擴(kuò)散對(duì)敏感建筑的影響。

以當(dāng)?shù)啬昶骄鶞囟?7.6 ℃，隧道內(nèi)溫度32 ℃，室外平均風(fēng)速2.5 m/s，軸線與自然風(fēng)交角θ為30°預(yù)測(cè)污染物濃度。根據(jù)環(huán)境空氣特征因子監(jiān)測(cè)結(jié)果，CO和NO2本底質(zhì)量濃度分別取2、0.03 mg/m3；隧道污染物排放源強(qiáng)度取2024年對(duì)應(yīng)CO、NO2值，預(yù)測(cè)不同通風(fēng)量條件下，距離洞口不同位置的污染物地面濃度，結(jié)果見表7、8。

表7 隧道西岸洞口地面污染物質(zhì)量濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

表8 隧道東岸洞口地面污染物質(zhì)量濃度預(yù)測(cè)結(jié)果

從表7、8可以看出：

1) 隧道洞口處污染物濃度最大，相同通風(fēng)量條件下，距洞口越遠(yuǎn)，污染物地面濃度越低，CO、NO2的時(shí)均濃度在距離洞口20 m外小于GB 3095—2012《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)濃度限值。

2) 出洞口處的廢氣濃度S0隨著通風(fēng)量的增大而減小，表明隧道內(nèi)通風(fēng)量V越大，稀釋能力越強(qiáng)。而通過洞口TOP擴(kuò)散模式計(jì)算可知，在一定風(fēng)量范圍內(nèi)，洞內(nèi)污染物的平均濃度S(x)隨通風(fēng)量V的增大而增大。對(duì)于多匝道隧道通風(fēng)而言，在主隧道污染物源強(qiáng)度一定的條件下，某一匝道分?jǐn)偟娘L(fēng)量越多，其含有污染物的總量也越大，對(duì)應(yīng)的場(chǎng)所地面濃度也就越高。

3) 相同風(fēng)量、相同水平距離條件下，對(duì)比不同匝道之間的污染物預(yù)測(cè)濃度，可以得出西岸北主線出口的污染物濃度明顯高于其他匝道，主要原因是相較于東岸各匝道，西岸出口匝道只有2個(gè)，而北主線出口風(fēng)量分配比例相對(duì)較大，對(duì)應(yīng)洞口的污染物源強(qiáng)度較大?？梢姺蛛x匝道越多，每處洞口污染物排放源強(qiáng)度就越小，洞口附近污染物排放濃度也就越低。

4.2 隧道出洞口污染物濃度測(cè)試結(jié)果分析

為了更清楚地了解預(yù)測(cè)模式的準(zhǔn)確性，以及是否能用于后期項(xiàng)目的隧道洞口環(huán)境預(yù)測(cè)，同時(shí)需要進(jìn)行哪些參數(shù)修正，以紅谷隧道為對(duì)象，對(duì)隧道東、西岸距離環(huán)境敏感點(diǎn)較近的幾個(gè)主要出洞口附近污染物濃度分布情況進(jìn)行了測(cè)試。測(cè)試條件如表9、10所示。測(cè)試時(shí)間為隧道早晚高峰交通時(shí)段。預(yù)測(cè)濃度的輸入條件為交通阻滯時(shí)(10 km/h)對(duì)應(yīng)各匝道的模擬通風(fēng)量；隧道內(nèi)外溫差為5 ℃(汽車排熱量在隧道內(nèi)累積,夏季隧道交通擁堵時(shí)，平均每km溫升可達(dá)2.5～5.0 ℃[10])，接近測(cè)試時(shí)段的隧道內(nèi)外溫差；預(yù)測(cè)室外風(fēng)速同測(cè)試風(fēng)速；軸線與自然風(fēng)交角θ為30°。測(cè)試儀器選用高精度多功能泵吸式氣體分析儀，測(cè)試原理為電化學(xué)和紅外光譜吸收，測(cè)試精度CO為0.01×10-6，NO2為0.001×10-6。

表9 隧道西岸洞口污染物預(yù)測(cè)與測(cè)試濃度對(duì)比

表10 隧道東岸洞口污染物預(yù)測(cè)與測(cè)試濃度對(duì)比

表9、10中測(cè)試數(shù)據(jù)為隧道敞口段上側(cè)沿縱向1.5 m高處氣體濃度，由預(yù)測(cè)和測(cè)試結(jié)果可知：

1) 污染物濃度的預(yù)測(cè)值和測(cè)試值相差不大，除E匝道部分測(cè)點(diǎn)外，實(shí)測(cè)結(jié)果均低于預(yù)測(cè)值，TOP模式可以作為類似工程預(yù)測(cè)隧道洞口污染物濃度的簡(jiǎn)單計(jì)算公式。預(yù)測(cè)模式的氣態(tài)污染物排放源強(qiáng)度Qj可按在用車綜合排放因子中50%國(guó)Ⅳ、50%國(guó)Ⅴ的排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行折算。

2) 洞口預(yù)測(cè)氣體濃度隨著預(yù)測(cè)距離的增大而逐漸減小，而預(yù)測(cè)點(diǎn)污染物濃度受地面道路交通污染物排放的疊加影響，并沒有明顯的遞減趨勢(shì)。NO2的測(cè)試濃度在距離洞口100 m前后反而有所回升，此處在隧道洞口接地點(diǎn)位置，測(cè)試點(diǎn)距離污染源點(diǎn)較近，測(cè)試濃度有所增加。預(yù)測(cè)時(shí)應(yīng)考慮城市隧道U形槽對(duì)預(yù)測(cè)點(diǎn)濃度的影響，隧道線路接地點(diǎn)外側(cè)污染物預(yù)測(cè)濃度應(yīng)進(jìn)行修正。

3) 對(duì)比東、西岸隧道洞口污染物預(yù)測(cè)結(jié)果可知，環(huán)境風(fēng)速越小，污染物縱向衰減的速度越慢，測(cè)試結(jié)果也呈現(xiàn)同樣的趨勢(shì)。西岸北主線和H匝道洞口環(huán)境風(fēng)速相對(duì)較小，距離洞口50～75 m范圍內(nèi)，NO2濃度可能會(huì)出現(xiàn)局部超標(biāo)的現(xiàn)象，實(shí)測(cè)結(jié)果中除洞口外均能滿足環(huán)境空氣質(zhì)量的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)要求，但與限定值較為接近。

4.3 隧道洞口敏感點(diǎn)的環(huán)境影響分析

通過對(duì)隧道洞口敏感建筑物附件污染物預(yù)測(cè)和布點(diǎn)監(jiān)測(cè)，分析CO、NO2對(duì)評(píng)價(jià)區(qū)域環(huán)境敏感點(diǎn)的影響情況，同時(shí)與實(shí)際監(jiān)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比，分析兩者之間出現(xiàn)差異的原因。

表11給出了隧道高峰期阻塞工況下(10 km/h)隧道通風(fēng)量對(duì)應(yīng)的洞口敏感區(qū)域CO、NO2預(yù)測(cè)和測(cè)試濃度及占標(biāo)率?？梢娊艊?guó)際花園、濱江豪園、粵贛高速公路公司等敏感建筑污染物小時(shí)最大濃度均達(dá)標(biāo)，西岸主線洞口處的江信花園占標(biāo)率較高。從測(cè)試結(jié)果來看，東岸E匝道洞口處的近水花園特征污染物的占標(biāo)率遠(yuǎn)高于預(yù)測(cè)值，該結(jié)果與前節(jié)分析結(jié)論相同。

在輸入條件基本相同的情況下，E匝道的預(yù)測(cè)和測(cè)試結(jié)果相差懸殊。圖4為2019年5月監(jiān)測(cè)到的當(dāng)月隧道日平均交通量與預(yù)測(cè)交通量的對(duì)比。

從圖4可見，各匝道實(shí)測(cè)和預(yù)測(cè)交通量分配趨勢(shì)基本吻合，隧道西岸N主線出口交通量最大，污染物預(yù)測(cè)和實(shí)際占標(biāo)率均較大。而E匝道預(yù)測(cè)交通量明顯低于實(shí)測(cè)值，預(yù)測(cè)交通量少，該匝道通風(fēng)網(wǎng)絡(luò)計(jì)算所得風(fēng)量也較少，致使污染物預(yù)測(cè)值偏低。

表11 隧道洞口敏感建筑物污染物預(yù)測(cè)結(jié)果

圖4 隧道交通量實(shí)測(cè)與預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)比

另外，如果除去環(huán)境風(fēng)速對(duì)A匝道洞口污染物擴(kuò)散的有利因素，西岸隧道洞口污染物排放壓力明顯大于東岸分離匝道洞口，這一點(diǎn)基本與圖4交通量趨勢(shì)相吻合。因此，隧道東岸采取分離匝道疏導(dǎo)交通，對(duì)于隧道洞口污染物排放極為有利。同時(shí)由于D、S1匝道洞口沿大堤敷設(shè)，距敏感建筑較遠(yuǎn)，地勢(shì)空曠，污染物擴(kuò)散較快，對(duì)敏感建筑影響有限。D匝道的正常交通量大，交通通風(fēng)力也大，該匝道出洞口風(fēng)量就大，污染物排放能力強(qiáng)。另可通過射流風(fēng)機(jī)的誘導(dǎo)作用，增加S1匝道的誘導(dǎo)風(fēng)量，以降低E、H匝道洞口的風(fēng)量分配，減少對(duì)洞口外側(cè)敏感建筑的影響。

近年來，降低集中排風(fēng)塔高度已成為城市隧道建設(shè)的重要課題，采用凈化除塵設(shè)備去除污染物。但是對(duì)于隧道大風(fēng)量、低濃度、常溫常壓下處理NOx的特點(diǎn)成為隧道凈化技術(shù)的難點(diǎn)，整套凈化除塵設(shè)備初投資較高，占用機(jī)房面積較大，運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用較高，目前國(guó)內(nèi)少數(shù)項(xiàng)目正嘗試采用該技術(shù)處理污染空氣。采用分散排放形式相比集中排放更為有利。分散排放可以采用在隧道出洞口暗埋段設(shè)置多個(gè)排風(fēng)口，將集中排放的廢氣分散在多個(gè)低矮風(fēng)井排放，降低單個(gè)排風(fēng)井的污染物總量及濃度。

從以上分析結(jié)果可以看出，多匝道分離洞口排放也可以作為分散排放的一種形式，調(diào)節(jié)分離匝道風(fēng)量分配比例，減少距離敏感建筑物較近出洞口的通風(fēng)量，可有效降低敏感建筑附近的污染物濃度，以達(dá)到環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。

5 結(jié)論

1) 對(duì)于以小型客車通行為主的城市道路隧道，需風(fēng)量計(jì)算時(shí)采用的CO基準(zhǔn)排放值不宜過高。

2) 從隧道洞口環(huán)境預(yù)測(cè)及實(shí)測(cè)結(jié)果來看，洞口20 m以外CO濃度可達(dá)到環(huán)境空氣質(zhì)量的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而NOx濃度易超標(biāo)。NOx的排放限值往往會(huì)成為隧道需風(fēng)量計(jì)算和排風(fēng)塔高度的控制因素，在國(guó)內(nèi)隧道通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及標(biāo)準(zhǔn)制定上應(yīng)引起足夠的重視。

3) 多匝道分離洞口排放可作為分散排放的一種形式，通過誘導(dǎo)交通組織和調(diào)節(jié)分離匝道風(fēng)量分配比例，減少距離敏感建筑物較近出洞口的通風(fēng)量，可有效降低敏感建筑附近的污染物濃度，達(dá)到環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)要求。