隧道火灾状况下利用联络通道疏散人群的可行性研究

利用PHOENICS模拟了两种纵向风速下隧道内火灾烟气的发展情况,分析了人员疏散方向离火源点不同距离处烟气的温度和浓度分布。提出了利用联络通道来疏散部分人群的方法,得出了使联络通道内无烟的纵向通风速度,为提出全面的地铁区问隧道火灾人员疏散模式提供有益参考。     

取消地铁联络通道防火门的可行性分析

建立地铁区间通风及防排烟模型,分析取消地铁联络通道防火门对区间正常运营环境和火灾烟气控制的影响规律。结果表明:取消地铁区间联络通道防火门对区间正常运营的平均环境温度影响很小,约为0.3%～1%。取消防火门降低了区间排烟风速,但通过制定合理的烟气控制模式,仍可满足区间纵向临界风速的要求。基于环境控制理论,取消地铁区间联络通道防火门是可行的。     

地铁区间隧道及联络通道气流组织特性试验研究

选取地铁某线9个区间隧道冷态通风试验,研究联络通道防火门打开前、后隧道内部气流组织变化,判断真实火灾发生时烟气的蔓延范围,评估人员疏散的安全性。某一区间联络通道的全部防火门打开后,试验隧道主断面风速一般仍然满足2 m/s的最低要求,联络通道风向和风速受其与风机距离、列车阻塞位置影响;"假想火灾烟气"所流经的联络通道全部为补风,阻止了烟气向相邻隧道的蔓延,所有工况均不会对人员的安全疏散造成威胁。可采用电路比拟法分析空气流动,有助于判定联络通道的气流组织特性。定义了归一化风机相对距离,可作为预测联络通道防火门打开后风向的判据。     

地铁长区间隧道排烟模式节能性分析

针对地铁长区间隧道中着火列车停在中间竖井处的火灾情况,搭建1∶10比例的隧道模型并开展火灾实验,研究烟气自然填充时不同竖井高度、机械通风时不同纵向风速和不同竖井排烟风速下隧道内的顶棚温度分布、人眼特征高度处温度分布和CO浓度分布规律,得出最佳的排烟模式。结合经济投入对比分析,选择既满足排烟效果又经济节能的排烟方式。结果表明,排烟时采用最低的竖井高度10 m,不开启竖井排烟设施,只通过竖井前后的纵向通风速度v1=1.6 m/s,v2=2.5 m/s排烟,此时的节能效果最优。研究结果可为地铁长区间隧道的排烟节能优化提供一定的参考。     

地铁区间隧道火灾通风模式的数值模拟

针对列车中部着火且停靠在区间隧道中部的地铁隧道火灾情况,提出了一种改进的纵向通风模式,即疏散平台下先送风、再采用传统的纵向通风,并进行了数值模拟.模拟结果表明,时单线矩形区间隧道,在10 MW的火源强度下,当疏散平台下送风风口组间距为10m且隧道风机风量为50 m3/s时(或风口组间距不超过30 m且隧道风机风量为70m3/s时),可以满足安全消防的温度指标、能见度指标和CO浓度指标.同时模拟得出区间隧道两端纵向通风的临界风速在2.4～2.8 m/s之间.     

区间隧道火灾临界风速和温度特性

为了研究地铁区间隧道火灾临界风速和温度变化规律,建立了西安某地铁站区间隧道模型,采用FDS模拟软件对不同纵向通风条件下烟气流动和温度分布进行模拟。介绍模型的基本参数,根据Froude相似性原理建立了各个燃烧参数的相似性关系。利用FDS模拟不同火灾功率、不同通风速度时的温度和烟气速度分布。对比分析5、6、7、8、9、10 MW火灾功率下的临界风速变规律化并提出预测模型。结果表明:纵向通风风速设为3m/s时对防止9 MW以下的火源功率火灾烟气回流效果明显;热释放速率不大于10 MW时,隧道火灾中烟气温度不大于250℃,火源下风侧烟气流动速度不大于4 m/s。     

高海拔双向行车公路隧道火灾控烟风速研究

雀儿山隧道为高海拔双向行车公路隧道,发生火灾后需要兼顾火灾点两侧人员的疏散,烟气控制较单向行车隧道复杂。采用FDS软件对雀儿山隧道进行火灾三维数值模拟,研究了高海拔双向行车公路隧道火灾时的烟气流动规律和能见度分布规律。研究结果表明:高海拔隧道火灾烟气流动比低海拔隧道速度快;纵坡隧道发生火灾时,若不采取任何控烟措施,烟流在火风压效应的作用下会从高洞口排出,而烟流沿下坡方向的蔓延距离仅在10 m左右,火灾烟气沿火灾点两侧蔓延极不对称;当隧道高洞口控制风速过大或横通道内控制风速过小时,易出现烟气蔓延对称性不佳或烟气窜入横通道,故二者应合理取值;当隧道高洞口施加0.5 m/s的风速、横通道施加1.0 m/s的风速时,烟气在火灾点两侧基本呈对称蔓延,且火灾两侧的能见度也基本对称;建议类似于依托工程的单洞双向行车公路隧道火灾疏散救援阶段,隧道高洞口风速控制在0.5 m/s左右、横通道内风速控制在1.0 m/s左右,以利于人员逃生。     

海底公路隧道火灾数值模拟

利用FDS对某海底公路隧道进行研究,分析典型火灾条件下,纵向通风对热烟气逆流距离、隧道顶部温度以及隧道内横通道风流变化的影响。结果表明,在0.25 m/s的火灾初期通风条件下,热烟气逆流距离和火源附近拱顶温度超过安全临界温度的范围随火灾规模增大而增大;在3 m/s的灭火期通风条件下,两者随着纵向通风风速增加而减小;隧道内横通道风速先增大,后减小。     

多匝道公路隧道烟气控制方案研究

以南昌市某公路隧道为例,采用FDS数值模拟多匝道公路隧道的烟气流动规律,研究多匝道公路隧道的烟气控制方案。针对不同火灾场景设置了10组全尺寸模拟实验,分析坡度、弯曲度、匝道对烟气蔓延的影响。结果表明:火源功率为20 MW时,三车道隧道中部车道发生火灾时危险性最大;纵向风速为2.5m/s时,能有效控制烟气回流。在隧道坡度、弯曲度和多匝道耦合作用下,控制烟气回流的临界风速为3.5 m/s。在着火匝道火源上游设置挡烟垂壁能有效控制烟气向相邻匝道蔓延。     

海底特长隧道利用横通道控烟技术研究

摘 要：为了解决特长海底隧道发生火灾时的排烟问题,提出利用服务通道和联络横通道辅助送风的通风方案。利用火灾动力学模拟软件（FDS）,建立隧道火灾通风模型,通过研究通风排烟时服务隧道内补风量与横通道开启数量对火灾烟气的控制效果,确定通风系统的技术参数。结果表明：火灾发生时,事故隧道内纵向通风风速2 m/s,同时开启火源上游3 个横通道,并在服务隧道两端各施加1.3 m/s 纵向通风风速,既可将烟气控制在火源一侧,同时不影响人员安全疏散,其控烟效果与通风网络解算结果一致。采用横通道辅助送风的通风方案,控制特长海底隧道内火灾烟气蔓延是具有理论可行性的。     

火灾时隧道内烟流流动状态试验研究

通过大比例火灾模型试验,研究火灾时隧道内烟流流动状态、烟流速度变化以及通风对烟流流动状态的影响。试验模型隧道长100m,内径1.8m。火源采用燃烧床盛放油料模拟,试验中设定了A、B、C三个火灾规模用以模拟实际隧道火灾场景。试验结果表明,点火后,隧道内火区、火区下游烟流速度在2～8min内增加很快,明显大于点火前风速,且其增幅随通风风速、火灾规模的不同而变化。同时,随着火势的逐渐减弱隧道内烟流速度也逐渐减小,并趋于初始风速。试验结果建议对于一般的限制或禁止油罐车通行的隧道,火灾时,隧道内应尽快建立起2～3m/s的纵向风流以抑止烟气的逆流。     

纵向通风与竖井自然排烟下隧道火灾烟气特性实验研究

中国逐渐发展成为世界上隧道和地下工程最多的国 家,其长隧道数量和长度跻身世界前列。据统计,火灾中85%的 人员死亡是由热烟气造成的,目前隧道中采用较为广泛的排烟系 统有纵向排烟系统、集中排烟系统和横向排烟系统,而针对长隧道 来说,我国广泛采用的是竖井式纵向通风,因此,研究纵向通风与 竖井排烟综合效应下隧道火灾烟气流动特性及温度分布规律具有 重要意义。本文建立了1：10 缩尺寸竖井隧道模型,主隧道长度 16.5 m,宽度1.3 m,高度0.65 m;竖井通过排烟横通道与主隧道 连接,排烟横通道设置在主隧道侧面中部,尺寸为1.2 m 长、0.6 m 宽、0.4 m 高;竖井横截面为半径0.6 m 的1/4 圆,高4.6 m。在 竖井隧道模型中开展了一系列油池火实验,选取2 种方形燃烧池 （20 cm×20 cm、23 cm×23 cm）作为火源,设置2 个纵向火源位置 （位置A：火源中心线与排烟横通道中心线距离0.375 m;位置B： 火源中心线与排烟横通道中心线距离1.375 m）,7 种纵向通风风 速（0,0.18,0.27,0.35,0.44,0.52,0.69 m/s）,定量分析不同工 况下温度分布及烟气逆流长度。研究结果表明：当无纵向通风时, 火焰与隧道地板垂直,且呈轴对称形态;当有纵向通风时,火焰向 下游偏移,且纵向通风风速越大,火焰向下游偏移越明显;当纵向 通风风速为0 m/s 时,由于竖井的存在,火源上、下游两侧烟气温 度分布并非对称,火源下游（竖井侧）烟气温度下降速度较快,与单 洞隧道烟气温度分布明显不同;随纵向通风风速增加,烟气逆流长 度和烟气温度减小,而最大温度偏移距离整体呈增加趋势;当无量 纲纵向通风风速v′＜0.19 时,主隧道最大温升△Tmax 与Q2/3/ Hef 5/3 呈正比,而当无量纲纵向通风风速v′＞0.19 时,主隧道最大 温升△Tmax 与Q? /(vb1/3Hef 5/3)呈正比,但常数系数均小于Li 等预 测模型中的常数系数;竖井隧道内无量纲纵向烟气温度分布符合 Fan 和Ji 等建立的纵向温度衰减模型,衰减系数k′在1.36~1.63 范围内变化,但其值明显大于单洞隧道纵向温度衰减系数k′;另 外,当火源位于位置A 时,最大烟气温度低于火源位于位置B 时 的最大烟气温度,无量纲纵向烟气温度衰减速度慢于火源位于位 置B 时衰减速度。     

公路隧道超长距离纵向排烟试验研究

为研究5 km以上公路隧道超长距离全射流纵向排烟可行性与有效性,依托全长6 015 m的羊鹿山隧道,在不利于排烟的左线隧道（单向下坡）内开展20 MW现场火灾全射流纵向排烟试验。试验期间自然风速为1.0~1.6 m/s,与通风排烟方向相反,表现为排烟阻力。研究表明：左洞内开启6组射流风机时,洞内沿程风速约为3.5 m/s,开启12~15组风机时,下坡隧道内沿程风速约为5.5~7.0 m/s;20 MW油盘火试验从点火开始到烟气全部排出洞外的时间约为30 min。根据现场火灾排烟试验,对于羊鹿山隧道,在保证人员安全的情况下,采用全射流纵向排烟是可行的。     

大纵坡双向行车公路隧道火灾控制风速研究

城万二级公路白芷山隧道和八台山隧道为双向行车的大纵坡公路隧道,火灾后烟流控制难。采用火灾动力学计算软件FDS对其进行了火灾三维数值模拟,分析了仅火风压作用及0.5 m/s、1 m/s和-0.5 m/s控制风速作用下的烟流扩散和能见度的分布规律。结果表明:在大纵坡隧道中,火灾后仅靠火灾效应能引起火灾烟流的流动,其流动的规律是烟流从火源点流向高洞口方向,火灾烟流能完全从高洞口排出,而烟流向火源点下坡方向的蔓延距离仅在100 m左右;当风速为0.5 m/s时,烟流在火源两侧基本呈对称状蔓延;下坡方向的隧道中的烟流也因风速较小,产生的扰动比较小,这种烟流控制是最为合理,有利于灾害情况下逃生。因此,建议将白芷山隧道和八台山隧道的火灾控制风速取为0.5 m/s左右,且该速度应为自然风速、火风压引起的风速和风机提供风速的合速度。     

设排烟道隧道的烟气逆流长度与临界风速研究

隧道火灾是运营公路隧道的主要灾害。为有效控制隧道火灾,采用理论分析和数值模拟相结合的方法研究了设排烟道隧道的火灾烟气逆流长度与临界风速。以国内常见的双车道隧道尺寸建立模型,分析了排烟速率和纵向通风速率对烟气逆流长度的影响,提出了临界风速的预测模型。并将其通风效果与常规未设排烟道的纵向通风做了比较。结果表明:未设排烟道时,纵向风速还未达到临界风速时,火灾下游烟气的层化状态就已破坏。设排烟道能及时排出火灾产生的烟气,有利于保持烟气的层化状态,有效改善火灾时的隧道环境,为火灾下游人员的疏散救援提供了有利条件。同时,设置排烟道有利于减小逆流长度和临界风速。随着排烟速率的增大,相应的临界风速呈指数函数递减的特性。     

灭火救援专业知识智能匹配算法

摘 要：基于当下灭火救援领域中的突发事件,提出灭火救援专业知识智能匹配算法,该算法基于自然语言处理和注意力机制计算案件描述和消防预警信息之间的语义关系,从而实现相关灭火救援专业知识的匹配。首先基于自然语言处理的方法学习句粒度级别的语义信息,然后基于注意力机制学习词粒度级别的语义信息,最后基于两个级别语义信息的交互,根据信息之间局部差异推断两个句子之间的关系。试验结果表明：该算法具有优异的性能,能够同时从词和句两个粒度上更准确地理解句子,实现基于案件描述的灭火救援专业知识智能匹配。     

纵向通风与侧壁开口竖井自然排烟协同作用下烟气运动模拟

为探究山岭隧道火灾烟气运移特性,采用数值模拟的方法,选取两种典型火源功率(20 MW及50 MW),分析不同纵向风速下火源位置对隧道顶棚下方沿程温度分布规律、烟气运移速率及竖井内烟气质量流量的影响规律.研究结果表明,纵向风速低于3m/s时,不同火源位置时,火源上游沿程温度均随纵向风速增加逐渐降低,而下游沿程温度随纵向风...     

Performance validation of a hybrid ventilation strategy comprising longitudinal and point ventilation by a fire experiment using a model-scale tunnel

We examined the exhaust performance of a hybrid ventilation strategy for maintaining a safe evacuation environment for tunnel users in a tunnel fire. The hybrid ventilation strategy combines the longitudinal ventilation strategy with the point ventilation strategy which is a type of transverse ventilation strategy. The model tunnel developed by this study was scaled to 1/5 the size of a full-scale tunnel. The model-scale experiment was performed taking into consideration Froude's law of similarity. Measurement items were the distribution of temperature and concentration of smoke inside the tunnel, longitudinal wind velocity, mass flow of smoke in the point ventilation duct, and the heat release rate of the fire source. The following main conclusions were obtained. The smoke height was constant even when varying the extraction rate of smoke from the ceiling vent. The backlayering length and critical velocity of the smoke flow in the hybrid strategy could be predicted by the methodology developed by using the longitudinal strategy. The hybrid strategy maintained a safe evacuation environment on both sides of the tunnel fire.     

隧道火灾一氧化碳浓度及温升分布试验研究

为了掌握长大公路隧道内的火灾行为,提升特长公路隧道的火灾安全性,进行了水平通道中不同纵向通风强度下,一氧化碳浓度和温升空间分布关系的1∶6大尺寸火灾模型试验,并与Newman的研究结论进行了对比。试验在长66 m,宽1.5 m,高1.3 m的模型隧道中进行的。研究结果发现,Newman的研究结论并不适用于所有通风条件。一氧化碳浓度和温升的纵向分布和竖向分布都不尽相同。在纵向分布方向,烟流的温升随着远离火源的纵向距离的增加而显著衰减,然而一氧化碳浓度却并没有随着纵向距离的增加而发生改变。一定强度的纵向通风使得温升沿纵向的衰减率变得缓慢,然而,纵向通风对一氧化碳浓度的纵向分布特性影响甚微。在无纵向通风的情况下,相对于温升来讲,一氧化碳浓度随高度减小而衰减的速率明显比温升要慢。然而,随着纵向通风风速的增加,一氧化碳浓度和温升的竖向分布呈现出了很好的相似性。     

Experimental studies on fire-induced buoyant smoke temperature distribution along tunnel ceiling

Twelve tests were conducted to study the distribution of smoke temperature along the tunnel ceiling in the one-dimensional spreading phase, two tests in a large-scale tunnel and the other ten in full scale vehicular tunnels. The fire size and the height above the floor, the tunnel section geometry and longitudinal ventilation velocity varied in these tests. Experimental results showed that when the fire size was larger, the smoke temperature below the ceiling was higher, but it decayed faster while traveling down the tunnel. The longitudinal ventilation velocity seemed to take much influence on the smoke temperature decay speed downstream. A “barrier effect” was shown for the smoke temperature distribution of the upstream back layering. The smoke temperatures measured were higher upstream than downstream before the “barrier”, and were much lower and decreased faster along the tunnel ceiling after the “barrier”. The temperature and the traveling velocity of the upstream smoke flow decreased largely when the longitudinal ventilation velocity increased a bit. The dimensionless excess smoke temperature distributions along the tunnel ceiling in all tests fell into good exponential decay. But the decay speed along the tunnel seemed to be much larger in the large-scale tunnel than that in full-scale tunnels. The measured data on ceiling jet temperature decay along the tunnel was compared with predictions of Delichatsios's model, a model built based on small-scale tests, with hydraulic diameter introduced. Results showed that Delichatsisos’ model over estimated the decay speed of ceiling jet temperature for the downstream flow. However, good agreement was achieved between the measured data and the model predictions for the upstream back layering. All the experimental data presented in this paper can be further applied for verification of numerical models, bench-scale results and building new models on ceiling jet temperature distribution.