摘要 通風(fēng)技術(shù)是21 世紀(jì)公路隧道發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,但目前國內(nèi)的通風(fēng)計(jì)算仍以手工為主,工作效率較低,不便于多方案的評價(jià)比選。文章介紹了一套隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)軟件(VDSHT) [ 2 ] ,它不僅可以進(jìn)行各種縱向、半橫向、全橫向和混合通風(fēng)方式的計(jì)算,而且可以進(jìn)行多種通風(fēng)方案的評價(jià)比選。
近年來,我國的公路隧道建設(shè)事業(yè)已取得了長足的進(jìn)步,單洞延長超過500 km , 其中建成的大于3 000 m 的特長隧道有近20 多座,正在建設(shè)的秦嶺終南山隧道長度達(dá)18 004 m 。隨著公路隧道的日益長大化,通風(fēng)技術(shù)作為21 世紀(jì)公路隧道發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,已日益受到廣泛的關(guān)注。目前,對公路隧道通風(fēng)的一維計(jì)算已經(jīng)有了一套完整的計(jì)算理論,但由于國內(nèi)通風(fēng)計(jì)算大多依靠手工進(jìn)行,軟件化程度比較低。為此,作者在現(xiàn)有通風(fēng)計(jì)算理論的基礎(chǔ)上, 利用可視化語言(DEL PHI) ,編制了一套公路隧道通風(fēng)綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)(VDSHT) ,可進(jìn)行各類通風(fēng)方式的計(jì)算并完成多方案評價(jià)及比選[ 2 ] 。
1 VDSHT 設(shè)計(jì)思路
VDSHT 的設(shè)計(jì)思路是依據(jù)公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的一般流程,首先完成隧道通風(fēng)量的計(jì)算,然后進(jìn)行隧道通風(fēng)方式的選擇及計(jì)算,最后對隧道通風(fēng)方案進(jìn)行評價(jià)并完成多方案比較。
VDSHT 主要包含三大功能模塊:通風(fēng)量計(jì)算模塊、通風(fēng)計(jì)算模塊和通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊。其計(jì)算流程見圖1 。
VDSHT 的特點(diǎn)
VDSHT 程序寄托在Windows 平臺上, 具有Windows 程序的一貫特色:標(biāo)準(zhǔn)一致的用戶界面,人機(jī)交互式輸入輸出,鼠標(biāo)自由點(diǎn)取等。除此以外, VDSHT 程序本身還具有以下特點(diǎn):
1. (1) 采用面向?qū)ο缶幊?使得用戶對系統(tǒng)的干預(yù)能力加強(qiáng)。同時(shí)充分利用了Windows 本身的資源,減少了程序代碼的重復(fù)開發(fā)。在程序編制中采用對象的鏈接和嵌入技術(shù),與其它Windows 程序能夠互相調(diào)用,使程序更加靈活。
(2) VDSHT 的編制充分利用了Delphi 語言的數(shù)據(jù)庫和計(jì)算功能,在程序中主要建立了兩大類數(shù)據(jù)庫;一類是射流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)庫;另一類是局部損失系數(shù)數(shù)據(jù)庫。風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)庫主要包括目前常用的風(fēng)機(jī)類型,局部損失系數(shù)數(shù)據(jù)庫主要借鑒流體力學(xué)計(jì)算中提供的相關(guān)系數(shù)。
(3) 利用Delphi 語言與Excel 的數(shù)據(jù)接口,使得程序的輸入輸出更具直觀性,操作更加簡單。
公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)軟件(VDSHT) 的編制及特點(diǎn)
通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊是在經(jīng)濟(jì)評價(jià)的基礎(chǔ)上,對選取的所有通風(fēng)方案同時(shí)進(jìn)行技術(shù)和服務(wù)水平評價(jià),給出具體的評價(jià)指標(biāo)。它使得對隧道通風(fēng)方案的評價(jià)不僅從經(jīng)濟(jì)擴(kuò)展到技術(shù)和服務(wù)水平,提高了評價(jià)的科學(xué)性和一致性,而且免除了手工運(yùn)算的強(qiáng)度和差錯(cuò)。
(2) 各模塊邏輯關(guān)系
在公路隧道通風(fēng)綜合設(shè)計(jì)程序(VDSHT) 的三大模塊間,通風(fēng)量計(jì)算模塊是整個(gè)通風(fēng)計(jì)算的基礎(chǔ), 通風(fēng)量的確定對整個(gè)隧道通風(fēng)的土建及設(shè)備費(fèi)用和隧道開通后的運(yùn)營費(fèi)用有著極其重要的影響,所以在通風(fēng)量計(jì)算中保證各計(jì)算參數(shù)取值的合理性是非常重要的。
通風(fēng)計(jì)算模塊是整個(gè)通風(fēng)計(jì)算程序的核心,主要是對各通風(fēng)方式進(jìn)行計(jì)算,并得出結(jié)果。通過對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,判斷通風(fēng)方案的技術(shù)可行性,并為進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)比較和多方案比選提供依據(jù)。
通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊是整個(gè)程序的結(jié)論部分,主要功能是對通風(fēng)方案進(jìn)行多方面綜合評價(jià),并對多個(gè)通風(fēng)方案進(jìn)行比較。
4 各計(jì)算模塊簡介
(1) 風(fēng)量計(jì)算模塊風(fēng)量計(jì)算模塊中的相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)符合現(xiàn)行的《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(2000) 標(biāo)準(zhǔn),可與通風(fēng)計(jì)算模塊相互進(jìn)入,圖3 為通風(fēng)量計(jì)算模塊計(jì)算界面。
(2) 通風(fēng)計(jì)算模塊
通風(fēng)計(jì)算模塊包含若干個(gè)獨(dú)立的子模塊,每一個(gè)子模塊代表一類通風(fēng)方式。通風(fēng)計(jì)算模塊可以與通風(fēng)量計(jì)算模塊和方案評價(jià)比選模塊互相進(jìn)入。通風(fēng)計(jì)算模塊中的各子模塊均具有相應(yīng)的界面,這些界面包括全射流通風(fēng)計(jì)算界面、集中送風(fēng)式通風(fēng)計(jì)算界面、分段縱向式通風(fēng)計(jì)算界面、半橫向通風(fēng)計(jì)算界面、全橫向通風(fēng)計(jì)算界面、混合式通風(fēng)計(jì)算界面等。其中分段縱向通風(fēng)方式可以計(jì)算到12 個(gè)豎井,隧道長度超過20 km 。混合通風(fēng)方式包括縱向-半橫向和縱向-橫向兩種混合通風(fēng)方式。圖4 為縱向分段式通風(fēng)計(jì)算界面,圖5 為半橫向通風(fēng)計(jì)算模塊。
圖6 為混合式通風(fēng)計(jì)算界面。
(3) 通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊
通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊可進(jìn)行通風(fēng)方案評價(jià)以及多方案的比選,評價(jià)、比選的結(jié)果輸出形式包括表格形式、圖形格式等,并能將結(jié)果以Excel 文件格式圖7 通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊界面進(jìn)行存儲。數(shù)據(jù)輸入采用Excel 數(shù)據(jù)文件輸入形式,數(shù)據(jù)文件即是通風(fēng)計(jì)算模塊計(jì)算的結(jié)果。圖7是通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊的界面。
(4) 通風(fēng)計(jì)算輔助界面
通風(fēng)計(jì)算輔助模塊包括射流風(fēng)機(jī)位置輸入模塊、豎井參數(shù)輸入模塊、風(fēng)道參數(shù)輸入模塊以及結(jié)果輸出模塊。結(jié)果輸出模塊中包括多種結(jié)果顯示方式,并與Excel 相連接,可以將計(jì)算結(jié)果輸出至Ex2 cel 。數(shù)據(jù)輸入可從界面直接輸入,也可以利用文件進(jìn)行間接輸入。圖8 為射流風(fēng)機(jī)位置輸入界面,圖9 為豎井參數(shù)輸入界面,圖10 為計(jì)算結(jié)果輸出界面,包括隧(風(fēng)) 道風(fēng)速、風(fēng)壓、濃度、風(fēng)機(jī)配置等,圖11 為生成的Excel 結(jié)果文件。
5 結(jié)束語
利用VDSHT 對以往通風(fēng)計(jì)算實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)算[ 2～7 ] ,由計(jì)算結(jié)果與原設(shè)計(jì)的一致性, 證明了VDSHT 的實(shí)用性和正確性。
實(shí)現(xiàn)公路隧道通風(fēng)方案設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序化, 是進(jìn)行隧道通風(fēng)方案設(shè)計(jì)和多方案比選的必要手段。公路隧道通風(fēng)綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)(VDSHT) 不僅實(shí)現(xiàn)了公路隧道通風(fēng)計(jì)算以及通風(fēng)方案比選的計(jì)算機(jī)程序化,而且提高了通風(fēng)方案評價(jià)比選的科學(xué)性和一致性,降低了勞動強(qiáng)度,減少了差錯(cuò)幾率。
原作者：王守慧
近年來,我國的公路隧道建設(shè)事業(yè)已取得了長足的進(jìn)步,單洞延長超過500 km , 其中建成的大于3 000 m 的特長隧道有近20 多座,正在建設(shè)的秦嶺終南山隧道長度達(dá)18 004 m 。隨著公路隧道的日益長大化,通風(fēng)技術(shù)作為21 世紀(jì)公路隧道發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一,已日益受到廣泛的關(guān)注。目前,對公路隧道通風(fēng)的一維計(jì)算已經(jīng)有了一套完整的計(jì)算理論,但由于國內(nèi)通風(fēng)計(jì)算大多依靠手工進(jìn)行,軟件化程度比較低。為此,作者在現(xiàn)有通風(fēng)計(jì)算理論的基礎(chǔ)上, 利用可視化語言(DEL PHI) ,編制了一套公路隧道通風(fēng)綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)(VDSHT) ,可進(jìn)行各類通風(fēng)方式的計(jì)算并完成多方案評價(jià)及比選[ 2 ] 。
1 VDSHT 設(shè)計(jì)思路
VDSHT 的設(shè)計(jì)思路是依據(jù)公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)的一般流程,首先完成隧道通風(fēng)量的計(jì)算,然后進(jìn)行隧道通風(fēng)方式的選擇及計(jì)算,最后對隧道通風(fēng)方案進(jìn)行評價(jià)并完成多方案比較。
VDSHT 主要包含三大功能模塊:通風(fēng)量計(jì)算模塊、通風(fēng)計(jì)算模塊和通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊。其計(jì)算流程見圖1 。
VDSHT 的特點(diǎn)
VDSHT 程序寄托在Windows 平臺上, 具有Windows 程序的一貫特色:標(biāo)準(zhǔn)一致的用戶界面,人機(jī)交互式輸入輸出,鼠標(biāo)自由點(diǎn)取等。除此以外, VDSHT 程序本身還具有以下特點(diǎn):
1. (1) 采用面向?qū)ο缶幊?使得用戶對系統(tǒng)的干預(yù)能力加強(qiáng)。同時(shí)充分利用了Windows 本身的資源,減少了程序代碼的重復(fù)開發(fā)。在程序編制中采用對象的鏈接和嵌入技術(shù),與其它Windows 程序能夠互相調(diào)用,使程序更加靈活。
(2) VDSHT 的編制充分利用了Delphi 語言的數(shù)據(jù)庫和計(jì)算功能,在程序中主要建立了兩大類數(shù)據(jù)庫;一類是射流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)參數(shù)數(shù)據(jù)庫;另一類是局部損失系數(shù)數(shù)據(jù)庫。風(fēng)機(jī)數(shù)據(jù)庫主要包括目前常用的風(fēng)機(jī)類型,局部損失系數(shù)數(shù)據(jù)庫主要借鑒流體力學(xué)計(jì)算中提供的相關(guān)系數(shù)。
(3) 利用Delphi 語言與Excel 的數(shù)據(jù)接口,使得程序的輸入輸出更具直觀性,操作更加簡單。
公路隧道通風(fēng)設(shè)計(jì)軟件(VDSHT) 的編制及特點(diǎn)
通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊是在經(jīng)濟(jì)評價(jià)的基礎(chǔ)上,對選取的所有通風(fēng)方案同時(shí)進(jìn)行技術(shù)和服務(wù)水平評價(jià),給出具體的評價(jià)指標(biāo)。它使得對隧道通風(fēng)方案的評價(jià)不僅從經(jīng)濟(jì)擴(kuò)展到技術(shù)和服務(wù)水平,提高了評價(jià)的科學(xué)性和一致性,而且免除了手工運(yùn)算的強(qiáng)度和差錯(cuò)。
(2) 各模塊邏輯關(guān)系
在公路隧道通風(fēng)綜合設(shè)計(jì)程序(VDSHT) 的三大模塊間,通風(fēng)量計(jì)算模塊是整個(gè)通風(fēng)計(jì)算的基礎(chǔ), 通風(fēng)量的確定對整個(gè)隧道通風(fēng)的土建及設(shè)備費(fèi)用和隧道開通后的運(yùn)營費(fèi)用有著極其重要的影響,所以在通風(fēng)量計(jì)算中保證各計(jì)算參數(shù)取值的合理性是非常重要的。
通風(fēng)計(jì)算模塊是整個(gè)通風(fēng)計(jì)算程序的核心,主要是對各通風(fēng)方式進(jìn)行計(jì)算,并得出結(jié)果。通過對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析,判斷通風(fēng)方案的技術(shù)可行性,并為進(jìn)一步的經(jīng)濟(jì)比較和多方案比選提供依據(jù)。
通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊是整個(gè)程序的結(jié)論部分,主要功能是對通風(fēng)方案進(jìn)行多方面綜合評價(jià),并對多個(gè)通風(fēng)方案進(jìn)行比較。
4 各計(jì)算模塊簡介
(1) 風(fēng)量計(jì)算模塊風(fēng)量計(jì)算模塊中的相關(guān)計(jì)算數(shù)據(jù)符合現(xiàn)行的《公路隧道通風(fēng)照明設(shè)計(jì)規(guī)范》(2000) 標(biāo)準(zhǔn),可與通風(fēng)計(jì)算模塊相互進(jìn)入,圖3 為通風(fēng)量計(jì)算模塊計(jì)算界面。
(2) 通風(fēng)計(jì)算模塊
通風(fēng)計(jì)算模塊包含若干個(gè)獨(dú)立的子模塊,每一個(gè)子模塊代表一類通風(fēng)方式。通風(fēng)計(jì)算模塊可以與通風(fēng)量計(jì)算模塊和方案評價(jià)比選模塊互相進(jìn)入。通風(fēng)計(jì)算模塊中的各子模塊均具有相應(yīng)的界面,這些界面包括全射流通風(fēng)計(jì)算界面、集中送風(fēng)式通風(fēng)計(jì)算界面、分段縱向式通風(fēng)計(jì)算界面、半橫向通風(fēng)計(jì)算界面、全橫向通風(fēng)計(jì)算界面、混合式通風(fēng)計(jì)算界面等。其中分段縱向通風(fēng)方式可以計(jì)算到12 個(gè)豎井,隧道長度超過20 km 。混合通風(fēng)方式包括縱向-半橫向和縱向-橫向兩種混合通風(fēng)方式。圖4 為縱向分段式通風(fēng)計(jì)算界面,圖5 為半橫向通風(fēng)計(jì)算模塊。
圖6 為混合式通風(fēng)計(jì)算界面。
(3) 通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊
通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊可進(jìn)行通風(fēng)方案評價(jià)以及多方案的比選,評價(jià)、比選的結(jié)果輸出形式包括表格形式、圖形格式等,并能將結(jié)果以Excel 文件格式圖7 通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊界面進(jìn)行存儲。數(shù)據(jù)輸入采用Excel 數(shù)據(jù)文件輸入形式,數(shù)據(jù)文件即是通風(fēng)計(jì)算模塊計(jì)算的結(jié)果。圖7是通風(fēng)方案評價(jià)比選模塊的界面。
(4) 通風(fēng)計(jì)算輔助界面
通風(fēng)計(jì)算輔助模塊包括射流風(fēng)機(jī)位置輸入模塊、豎井參數(shù)輸入模塊、風(fēng)道參數(shù)輸入模塊以及結(jié)果輸出模塊。結(jié)果輸出模塊中包括多種結(jié)果顯示方式,并與Excel 相連接,可以將計(jì)算結(jié)果輸出至Ex2 cel 。數(shù)據(jù)輸入可從界面直接輸入,也可以利用文件進(jìn)行間接輸入。圖8 為射流風(fēng)機(jī)位置輸入界面,圖9 為豎井參數(shù)輸入界面,圖10 為計(jì)算結(jié)果輸出界面,包括隧(風(fēng)) 道風(fēng)速、風(fēng)壓、濃度、風(fēng)機(jī)配置等,圖11 為生成的Excel 結(jié)果文件。
5 結(jié)束語
利用VDSHT 對以往通風(fēng)計(jì)算實(shí)例進(jìn)行驗(yàn)算[ 2～7 ] ,由計(jì)算結(jié)果與原設(shè)計(jì)的一致性, 證明了VDSHT 的實(shí)用性和正確性。
實(shí)現(xiàn)公路隧道通風(fēng)方案設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)程序化, 是進(jìn)行隧道通風(fēng)方案設(shè)計(jì)和多方案比選的必要手段。公路隧道通風(fēng)綜合設(shè)計(jì)系統(tǒng)(VDSHT) 不僅實(shí)現(xiàn)了公路隧道通風(fēng)計(jì)算以及通風(fēng)方案比選的計(jì)算機(jī)程序化,而且提高了通風(fēng)方案評價(jià)比選的科學(xué)性和一致性,降低了勞動強(qiáng)度,減少了差錯(cuò)幾率。
原作者：王守慧
