水电站地下厂房爆破施工烟尘扩散规律模拟研究

刘 存，郭芹庆，杨 庆，马博洋，李浩天，徐荣吉，许淑惠

(1.中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司，北京 100024；2.北京建筑大学 环境与能源工程学院，北京 100044)

0 前 言

水电站地下洞室进行施工时，会因爆破产生大量粉尘及有害气体，当粉尘及有害气体积聚时，会对施工环境及现场施工人员的身心安全造成极大的威胁[1-2]。规范规定CO在空气中最高容许浓度为0.002 4%，换算为质量分数为2.33×10-5，粉尘达标浓度为2 mg/m3[3-4]。本文根据Fluent模拟软件以山东某水电站工程为模型，结合现场施工条件，模拟粉尘及有害气体在洞室中产生扩散的过程，并从模拟结果中分析爆破后粉尘及有害气体的运移规律。

1 数值模型选取

1.1 物理模型

山东某地下水电站厂房开挖爆破第二层为物理模型，末端设置为爆破面，进行1:1建模，采用压入式通风，根据规范[5]计算可知，施工过程风机提供风量为 292 524 m3/h，新风通过直径为1.4 m的风管从通风洞洞口经通风洞廊道通入厂房，风管距地面10.9 m，爆破后产生的CO与粉尘等废物废气通过通风洞排出，通风洞总长1 059 m，截面为门洞型宽6.5 m，高7.5 m，厂房长185 m，截面为门洞型宽26.8 m，高12.5 m，厂房模型如图1所示。

图1 厂房模型示意(单位：m)

1.2 模拟模型

模型采用fluent软件进行数值模拟，选用双方程模型中的标准k-ε模型。其中设置组分传输模型及欧拉-拉格朗日的离散相模型(DPM)，用欧拉观点描述连续相流场即巷道内通风，用拉格朗日观点描述离散相即爆破产生粉尘。模拟软件中同时设置组分传输模型，由于其他有害气体相比CO数量级较少[6]，因此将有害气体设为CO进行模拟分析。……