雅西高速泥巴山隧道長達(dá)10公里，采用三區(qū)段四斜井送排風(fēng)模式，通風(fēng)系統(tǒng)常用總功率達(dá)到6522千瓦，耗能巨大，隧址區(qū)位于氣候分隔帶處，兩端氣象條件差異明顯，斜井井口和井底高差達(dá)420米，自然風(fēng)對通風(fēng)系統(tǒng)影響顯著，雅西高速泥巴山隧道將自然風(fēng)加以利用，具有很大的經(jīng)濟意義和社會意義。

(相關(guān)資料圖)

項目介紹

雅西高速公路是北京至昆明高速公路（G5）在四川境內(nèi)的重要組成部分，起于雅安市雨城區(qū)對巖鎮(zhèn)，止于涼山彝族自治州冕寧縣瀘沽鎮(zhèn)，道路全長240公里。其中雅西高速公路泥巴山隧道長10公里，為上下行分離的雙洞單向交通隧道。在通風(fēng)系統(tǒng)原設(shè)計中，依據(jù)設(shè)計規(guī)范自然風(fēng)作為阻力來考慮取2.5米/秒，通風(fēng)系統(tǒng)未考慮利用隧道自然風(fēng)的節(jié)能風(fēng)道的設(shè)計。隧道采用三區(qū)段四斜井送排式通風(fēng)，進(jìn)口（雅安）端采用地下風(fēng)機房，出口（瀘沽）端采用地面風(fēng)機房；通風(fēng)系統(tǒng)常用總功率達(dá)到6522千瓦，按50%時段開啟通風(fēng)系統(tǒng)預(yù)測年耗電2856萬千瓦時。

可行性調(diào)查

由于泥巴山是雅安市南北不同的自然地理和氣候的主要分界線，南北隧道進(jìn)出口氣候差異較大。泥巴山北坡（進(jìn)口）屬于迎風(fēng)坡，泥巴山南坡（出口）屬于背風(fēng)坡，南坡的氣溫比北坡高，氣候較為干燥，風(fēng)速大，日照多，氣象條件滿足利用隧道自然風(fēng)通風(fēng)條件。

隧道自然風(fēng)壓是指在隧道自然風(fēng)作用下形成的洞內(nèi)風(fēng)速，是洞口兩端氣壓差、洞內(nèi)外溫度差、洞口大氣自然風(fēng)等共同作用的結(jié)果，主要受洞外環(huán)境因素--超靜壓差、洞口環(huán)境因素--風(fēng)墻式壓差、洞內(nèi)環(huán)境因素--熱位差影響。

由于泥巴山隧道外氣象因素和隧道內(nèi)環(huán)境因素是實時變化的，為了反映泥巴山隧道內(nèi)自然風(fēng)變化的真實情況，獲得各區(qū)段風(fēng)速的頻率分布，項目組在隧道兩端洞口及斜井地面洞口處共建立了4座長期氣象觀測站，進(jìn)行了485天監(jiān)測，共得到93120組氣象數(shù)據(jù)。通過監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)自然風(fēng)風(fēng)速小于保證率風(fēng)速時，通風(fēng)系統(tǒng)可以滿足運營的要求；當(dāng)自然風(fēng)風(fēng)速大于保證率風(fēng)速時，通風(fēng)系統(tǒng)失效，需要采取其他措施（開啟風(fēng)機）；隧道內(nèi)自然風(fēng)由與行車方向同向為正向，與行車方向反向為負(fù)向；送風(fēng)豎井內(nèi)送風(fēng)為正，排風(fēng)為負(fù)；排風(fēng)豎井內(nèi)排風(fēng)為正，送風(fēng)為負(fù)。

根據(jù)采集的全年氣溫、壓力、風(fēng)速等數(shù)據(jù)，得知隧道內(nèi)自然風(fēng)風(fēng)速隨時間呈現(xiàn)正負(fù)交替有規(guī)律的變化，并且自然風(fēng)為動力的概率約占50%，因此可針對動力部分加以利用，以達(dá)到節(jié)能減排目的。

實施方案

通過前文對泥巴山隧道自然風(fēng)分析，確定利用自然風(fēng)通風(fēng)控制原則為當(dāng)自然風(fēng)風(fēng)向與通風(fēng)方向一致時，若風(fēng)速大于設(shè)計風(fēng)速，完全利用自然風(fēng)通風(fēng)；若風(fēng)速小于設(shè)計風(fēng)速，開啟部分風(fēng)機（由自然風(fēng)阻為0計算出開啟風(fēng)機數(shù)目），部分利用自然風(fēng)通風(fēng)；當(dāng)自然風(fēng)風(fēng)向與通風(fēng)方向反向時，開啟全部風(fēng)機，自然風(fēng)作為阻力考慮。

泥巴山隧道原設(shè)計進(jìn)口（雅安）端排風(fēng)道面積分別為左洞24.64平方米，右洞17.96平方米，考慮到節(jié)能較短，且局部風(fēng)阻較大，隔斷門的安裝空間及施工等因素，進(jìn)口（雅安）端左洞排風(fēng)道的節(jié)能風(fēng)道面積取為30平方米，中間設(shè)置40厘米厚的隔板，寬6.4米，高5米；進(jìn)口（雅安）端右洞排風(fēng)道的節(jié)能風(fēng)道面積為18平方米，寬4米，高4.5米。節(jié)能風(fēng)道土建費用總造價約為154.2萬元。

隧道自然風(fēng)控制主要包括分時段控制和實時控制。分時段控制策略即對全年24個時段進(jìn)行分析，分別針對左右的3個區(qū)段的自然風(fēng)的風(fēng)向、大小與設(shè)計風(fēng)速的大小關(guān)系制定自然風(fēng)利用控制策略。實時控制是根據(jù)隧道內(nèi)實際自然風(fēng)風(fēng)速情況，對通風(fēng)設(shè)備實時控制。按照該時刻實際的自然風(fēng)風(fēng)速，進(jìn)行實時節(jié)能通風(fēng)控制。

利用該節(jié)能模式泥巴山隧道按照時段控制最低可節(jié)能13.28%，實時控制時最大可節(jié)能50.5%，運營11年來實際已經(jīng)節(jié)約能耗2.35億千瓦時，減少消耗2.89萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

【審核：曹晶磊】

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