研究对象：海太过江通道越江段位于长江南支上段徐六泾河段。隧道穿越位置北岸位于海门市境内，南岸位于太仓市境内。隧道建筑总长约11.2km，盾构段9315m。本研究可为海太过江通道的运营期温度控制及通风策略提供支撑，相关成果发表在本领域SCI期刊Buildings（JCR Q2）上，https://doi.org/10.3390/buildings13071804（第一作者为高军教授）。目前该工程已完成设计优化，进入施工阶段。

图 1 海太隧道地理位置图

研究背景：当汽车通过隧道时向隧道内排出污染空气的同时也将燃油废热排出，此为隧道内最主要的热量来源，约占80%；其他热量来源约占20%，如照明、通风、交控等附属设备散热。释放进入隧道内的热量，一部分传递给周围的土壤，一部分由活塞风作用或机械通风作用向前带动经由通风竖井或者隧道出口排出，一部分引起隧道内空气的温升。当隧道长、车流量大时，由于纵向通风的距离较大，行驶机动车产生的热量积聚在隧道内，以至于在隧道通风方向空气温度不断升高，在隧道靠近出口后半程的温度会很高，隧道内温度升高会导致热舒适、安全运营围护结构损坏等诸多问题。

  研究相关结论：

  （1）利用上海长江隧道运营期的温度监测数据验证海太过江通道数值模型的准确性。于2月23日在上海长江隧道内布置了温度自记仪，因为上海市疫情封城的原因，仪器于6月9日回收，回收时，仪器尚有电。首先整理2月23日-6月8日的数据，由于自记仪的数据记录时间间隔是5分钟，为便于作图分析，将测点的数据做了日平均，同时保留了测点在当日的最高温度。发现隧道内的温度累积效应随室外温度的升高而减小，在冬季时，隧道由入口至出口的温升最高可达12℃，而到了春季，该温升基本降低至5℃以下，某些天温升甚至只有2-3℃。同时，我们还发现冬季隧道内的温度大幅高于上海崇明地区的逐日均温，而在进入春季后，部分时间的隧道内温度甚至低于隧道外的空气温度，说明隧道在冬季具有保温的作用，而到了春夏季之后，由于隧道围护结构与其外部的水和土壤换热，降低了隧道内部壁温，从而间接降低了隧道内的空气温度。

图 2 冬季测试现场测试图

图3 夏季测试现场测试图

（2）为了得到夏季上海长江隧道内的温度分布情况，本研究于7月12日夜间再次布置了温度自记仪，仪器于8月1日回收，期间仪器工作正常。进一步整理了7月12日-8月1日的数据，采用了与冬季数据处理相同的方式。发现夏季隧道内的沿程温升基本在2-4℃之间，与7月12日夜间的现场实测数据趋势一致，若进一步结合隧道内当日的最高温度监测数据（5min间隔数据，仅在下午交通高峰时期短暂出现），则隧道内沿程最高温升约为5.5℃，隧道内的最高温度出现在上海市7月日均温度最高的7月14日，为39℃。考虑到海太隧道比上海长江隧道要长近2km，其温度累积效应要比长江隧道更加明显，因此海太隧道在近景年交通量下出现模拟结果中6-7℃的温升是较为合理的，可以进一步印证本项目中模拟结果计算的可靠性。由于上海长江隧道在7月运营中并未开启隧道通风系统，可以预见的是，当通风系统打开后，实测温度将出现进一步降低。

图 4 冬、春季隧道内温度自记仪记录结果

（3）通过实测验证的数值模型模拟了隧道通风量与各断面温度的关系，拟合了可由风量预测隧道出口温度的经验公式。通过模拟计算给出了通风量满足温度控制要求（各断面平均低于45℃）的设计限值（约760m³/s），证明初步设计风量（870m³/s）可以满足控温要求。在80km/h的设计时速下及其对应的设计通风量下，隧道断面温度在2040年之后逐渐稳定在41.5℃左右，同时堵车工况下30km/h车速隧道内温度也在40℃以下。即在设计方提供的隧道设计风速下，近期和远景交通量下的隧道内温度并未超限。且汽车以80(30)km/h的速度通过隧道时，经过断面平均温度高于40℃路段的时间＜1min（=0）。利用上述结果得出了基于隧道通风量和隧道射流风机转速的两套超长水底温度预测模型，可以满足在设计期间及运营期间按照隧道的温度控制要求进行通风系统的设计及运行管理，实现隧道温度控制的精确化、数字化。

图5 冬季模拟与实测空气温度对比

图6 隧道某断面温度分布

图6 隧道温度分布预测模型（基于通风量和风机运行频率）