隧道工程

汽车废气含 CO、烟雾、铅磷硫化合物等气态与悬浮物，行驶扬尘亦污染洞内空气。隧道封闭、与大气交换受限，污染物易积聚：CO 威胁生命，烟雾粉尘降低能见度危及行车安全。

改善洞内空气质量的途径：①发展无污染车辆（长远）；②净化过滤装置（目前大面积尚不经济实用）；③引入新鲜空气稀释有害物（现阶段实用方法）。通风设计是总体设计重要组成部分，勘察阶段即应补充交通、环境、地形地质等调查。

通风设计需弄清交通量与车种组成等以预测远期交通；并调查排污环境影响、风塔位置噪声，以及风机房、竖斜井定位所需地质地形。主要问题包括：有害物容许浓度、需风量算法、自然通风能力、机械通风方式与设备选型经济性。

通风需风量应按稀释 CO 与稀释烟雾分别计算，取较大值作为设计风量。柴油车 CO 排放可为汽油车的$1/10\sim 1/100$，但丙烯醛、$SO_2$等刺激物更多（可高 3 倍以上）且烟雾大。

CO 与血红蛋白亲和力约为氧的 200～300 倍，形成 CO-Hb 导致缺氧；无色无臭、密度近空气，感官难察觉。常以 CO-Hb 饱和率约 10% 为安全参考；同浓度下静坐、步行、劳动达到该阈值的时间依次缩短。

CO 设计浓度$\delta$主要与隧道长度及通风方式有关。表例：纵向通风，$L\le 1000\,\mathrm{m}$取$300\times 10^{-6}$，$L\ge 3000\,\mathrm{m}$取$250\times 10^{-6}$；全横向/半横向相应为$250$与$200\times 10^{-6}$。人车混用隧道长度不宜超过 2000 m，且全/半横向设计浓度宜再降低$100\times 10^{-6}$。

烟雾降低能见度；另需关注丙烯醛、$SO_2$等刺激性物质。丙烯醛有强烈刺激臭，强烈刺激眼与呼吸道；$SO_2$易溶于水生成酸，低浓度即可致咳，高浓度可迅速窒息。柴油烟雾危害在车流柴油比例高时往往超过 CO。

按稀释 CO 计算时，应考虑远期排放与交通量；各车速工况计算，并以拥堵车速约$20\,\mathrm{km/h}$为基准之一，取最大值为设计风量。全长 CO 排放量

其中基准排放$q_{CO}$常取$0.01\,\mathrm{m}^{3}/(\mathrm{veh}\cdot\mathrm{km})$。

稀释 CO 至容许浓度的需风量

式中$\delta$为 CO 设计浓度；$p_0=101.325\,\mathrm{kN/m}^{2}$，$T_0=273\,\mathrm{K}$；$p,T$为现场设计气压与夏季气温。车密度系数$f_d$随车速降低而增大（如$60\,\mathrm{km/h}$为 1，$20\,\mathrm{km/h}$为 3）。

柴油车比例较高时烟雾危害可超过 CO。烟雾排放

基准$q_{VI}$常取$2.5\,\mathrm{m}^{3}/(\mathrm{veh}\cdot\mathrm{km})$；需风量$Q_{req(VI)}=Q_{VI}/K$，$K$为烟雾设计浓度$(\mathrm{m}^{-1})$。