雅西高速泥巴山隧道长达10公里，采用三区段四斜井送排风模式，通风系统常用总功率达到6522千瓦，耗能巨大，隧址区位于气候分隔带处，两端气象条件差异明显，斜井井口和井底高差达420米，自然风对通风系统影响显著，雅西高速泥巴山隧道将自然风加以利用，具有很大的经济意义和社会意义。

项目介绍

(资料图)

雅西高速公路是北京至昆明高速公路（G5）在四川境内的重要组成部分，起于雅安市雨城区对岩镇，止于凉山彝族自治州冕宁县泸沽镇，道路全长240公里。其中雅西高速公路泥巴山隧道长10公里，为上下行分离的双洞单向交通隧道。在通风系统原设计中，依据设计规范自然风作为阻力来考虑取2.5米/秒，通风系统未考虑利用隧道自然风的节能风道的设计。隧道采用三区段四斜井送排式通风，进口（雅安）端采用地下风机房，出口（泸沽）端采用地面风机房；通风系统常用总功率达到6522千瓦，按50%时段开启通风系统预测年耗电2856万千瓦时。

可行性调查

由于泥巴山是雅安市南北不同的自然地理和气候的主要分界线，南北隧道进出口气候差异较大。泥巴山北坡（进口）属于迎风坡，泥巴山南坡（出口）属于背风坡，南坡的气温比北坡高，气候较为干燥，风速大，日照多，气象条件满足利用隧道自然风通风条件。

隧道自然风压是指在隧道自然风作用下形成的洞内风速，是洞口两端气压差、洞内外温度差、洞口大气自然风等共同作用的结果，主要受洞外环境因素--超静压差、洞口环境因素--风墙式压差、洞内环境因素--热位差影响。

由于泥巴山隧道外气象因素和隧道内环境因素是实时变化的，为了反映泥巴山隧道内自然风变化的真实情况，获得各区段风速的频率分布，项目组在隧道两端洞口及斜井地面洞口处共建立了4座长期气象观测站，进行了485天监测，共得到93120组气象数据。通过监测数据发现，当自然风风速小于保证率风速时，通风系统可以满足运营的要求；当自然风风速大于保证率风速时，通风系统失效，需要采取其他措施（开启风机）；隧道内自然风由与行车方向同向为正向，与行车方向反向为负向；送风竖井内送风为正，排风为负；排风竖井内排风为正，送风为负。

根据采集的全年气温、压力、风速等数据，得知隧道内自然风风速随时间呈现正负交替有规律的变化，并且自然风为动力的概率约占50%，因此可针对动力部分加以利用，以达到节能减排目的。

实施方案

通过前文对泥巴山隧道自然风分析，确定利用自然风通风控制原则为当自然风风向与通风方向一致时，若风速大于设计风速，完全利用自然风通风；若风速小于设计风速，开启部分风机（由自然风阻为0计算出开启风机数目），部分利用自然风通风；当自然风风向与通风方向反向时，开启全部风机，自然风作为阻力考虑。

泥巴山隧道原设计进口（雅安）端排风道面积分别为左洞24.64平方米，右洞17.96平方米，考虑到节能较短，且局部风阻较大，隔断门的安装空间及施工等因素，进口（雅安）端左洞排风道的节能风道面积取为30平方米，中间设置40厘米厚的隔板，宽6.4米，高5米；进口（雅安）端右洞排风道的节能风道面积为18平方米，宽4米，高4.5米。节能风道土建费用总造价约为154.2万元。

隧道自然风控制主要包括分时段控制和实时控制。分时段控制策略即对全年24个时段进行分析，分别针对左右的3个区段的自然风的风向、大小与设计风速的大小关系制定自然风利用控制策略。实时控制是根据隧道内实际自然风风速情况，对通风设备实时控制。按照该时刻实际的自然风风速，进行实时节能通风控制。

利用该节能模式泥巴山隧道按照时段控制最低可节能13.28%，实时控制时最大可节能50.5%，运营11年来实际已经节约能耗2.35亿千瓦时，减少消耗2.89万吨标准煤。

【审核：曹晶磊】

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