高速公路隧道通风系统的烟气扩散模拟与应急响应策略

2024-05-09王砺镝

黑龙江科学 2024年4期

王砺镝

(中咨泰克交通工程集团有限公司,北京 100083)

应急响应是在突发事件或灾害发生后采取迅速、有序的行动来保障人民生命财产安全及社会稳定的一系列措施,及时有效的应急响应可最大限度减少人员伤亡及财产损失,维护社会的正常秩序。应急响应策略的创新是社会发展的需要,传统的应急响应方式及手段已无法满足复杂多变的灾害形势及应对需求,需不断创新和完善应急响应策略,提升国家整体应急管理水平,适应新形势及新挑战。应急响应是国家安全体系的重要组成部分,加强应急响应能力对于提升国家整体安全水平至关重要。

高速公路隧道是现代交通基础设施的重要组成部分,但在突发火灾时,烟气扩散对人员逃生及救援工作带来了巨大威胁,因此隧道通风系统研究与应急响应策略的制定尤为重要。本研究通过分析烟气扩散模拟方法及应急响应措施提高高速公路隧道通风系统的安全性及应急响应能力。

1 高速公路隧道通风系统的设计与烟气扩散模拟

1.1 设计原则与要点

高速公路隧道通风系统设计原则如下：①安全性原则。保证通风系统设计符合相关安全标准及规范,确保隧道内空气质量良好,减少事故发生的风险。②通风效果原则。根据隧道长度、交通流量及车辆种类等因素合理确定通风量。通风系统应提供足够的风量及压力,使隧道内的空气及时更换,排除尾气、烟雾及污染物等有害气体。③烟气控制原则。考虑到火灾等特殊情况,通风系统应具备烟雾控制能力,防止烟雾向通行区域扩散,提供可靠的逃生通道,保证人员安全撤离。④节能环保原则。通风系统的设计应尽量减少能源消耗,采用高效的通风设备及技术,提高通风系统的能效比,同时考虑废气处理,减少对环境的污染。⑤监测与控制原则。通风系统设计应配备监测装置,实时监测隧道内的空气质量、温度及湿度等参数。应具备自动控制功能,根据监测数据对通风设备进行智能调节,提高系统效率及运行稳定性。⑥维护和管理原则。应考虑维护及管理的便利性,设备布局合理,方便检修及更换。制定相应的维护计划及管理制度,确保通风系统的长期稳定运行[1]。

1.2 烟气扩散模拟方法与模型

烟气扩散模拟方法与模型是用于研究隧道火灾情况下烟雾传播规律的一种工具。常见的烟气扩散模拟方法有物理模拟、数值模拟及统计模拟等。物理模拟方法是通过实验室和现场试验来研究烟气扩散规律,可直接观察到烟雾的扩散过程,但受到试验条件及尺度效应的限制。数值模拟方法是利用计算机模拟烟气扩散过程,根据流体力学及热传导等物理原理建立数学模型,通过求解模型方程预测烟雾传播范围及浓度分布。数值模拟方法可考虑各种因素的综合影响,具有较高的准确性。常用的数值模拟软件有FDS(Fire Dynamics Simulator)和CFD(Computational Fluid Dynamics)等。统计模拟方法是基于概率统计理论,结合实测数据进行分析及推断。通过采集火灾发生前后的气象条件、烟雾浓度等数据,建立统计模型,通过模拟实验进行验证及修正。适用于缺乏详细气象及火灾参数数据的情况,但对模型的精度要求较高。无论是哪种烟气扩散模拟方法,都需要准确输入参数,如初始火源温度、烟气产生速率、通风条件等[2]。

1.3 烟气扩散模拟在高速公路隧道通风系统中的应用

烟气扩散模拟在高速公路隧道通风系统中具有重要的应用价值。烟气扩散模拟可帮助设计高速公路隧道通风系统。通过建立数值模型预测烟雾在隧道内的传播范围及浓度分布,从而确定通风系统的布置及参数设置,确保在火灾发生时能够及时排出烟雾,保证隧道内的可见度及空气质量,提高人员疏散的安全性。烟气扩散模拟可评估优化现有的通风系统,通过实测数据及模型验证对现有通风系统进行分析及改进,增加通风设备数量及布置,调整通风风速及风向等参数,提高通风效果及火灾应急响应能力。烟气扩散模拟还可用于高速公路隧道火灾风险评估,通过建立统计模型,考虑各种影响因素,如火源位置、通风条件等,预测火灾发生的可能性及后果,为隧道火灾防控提供科学依据。烟气扩散模拟在高速公路隧道通风系统中的应用可帮助设计及改善通风系统,提高火灾应急响应能力,为火灾风险评估提供支持。这些应用能够提升高速公路隧道的安全性及使用效益,减少火灾带来的损失及风险。

2 高速公路隧道通风系统的应急响应策略

2.1 紧急状况下的通风系统切换与调整

在高速公路隧道中,通风系统的应急响应策略可确保紧急状况下及时有效排除烟雾,保证隧道内的可见度及空气质量,提高人员疏散的安全性。高速公路隧道通风系统的应急响应策略包括通风系统的切换与调整、与其他系统的联动及备用系统设置,以下是具体的应急响应策略：①通风系统切换。通常在隧道中设有常规模式与火灾模式两种通风模式。在正常情况下使用常规模式,通过调整通风风速及方向来保持隧道内的空气流通。火灾发生时,通风系统自动切换到火灾模式,增加通风风速以排出烟雾。②通风系统调整。根据火灾的位置、数量及火源强度情况调整通风系统参数。例如,增加通风设备工作量,转换通风风速及风向,以便更快地排除烟雾。调整通风风口位置及开度,优化烟雾排出路径及速度。③通风系统应与其他系统进行联动,提高应急响应效果。例如,与火警报警系统联动,当火警报警系统发出信号时,通风系统可自动增加通风风速,调整通风方向。与照明系统联动,确保隧道内的照明设备能够正常工作,提供足够的光线。通风系统还应考虑应急电源及备用系统。在紧急情况下,如果主电源出现故障,应备有电源维持通风系统的正常工作。备用系统还应具备自动切换功能,确保在主系统出现故障时能够及时切换到备用系统,维持通风系统的连续运行。

2.2 烟气扩散应急响应组织与流程

隧道发生火灾时,烟气扩散是重要问题,需有相应的组织与流程来进行烟气扩散应急响应。建立一个完善的应急响应组织体系,包括指挥部、值班人员及救援队伍等。指挥部应设立在距离火灾现场较远的安全地点,负责制定应急响应策略及决策,统一协调各方救援行动。需明确烟气扩散应急响应具体流程。一旦接到火灾报警,指挥部要迅速启动应急响应程序。立即通知隧道内的人员及时撤离,按照预定撤离路线行动。通知救援队伍前往现场展开救援行动。在应急响应过程中应注意以下几点：对隧道出入口进行封闭,防止更多的烟气进入隧道。通过通风系统的调整将烟气排出隧道,根据烟气扩散情况调整通风风口位置及开度,最大限度排除烟雾。进行现场疏散及救援,在隧道内部设立安全疏散标志及疏散通道,引导人员迅速撤离。救援队伍要快速进入隧道进行搜索及救援行动,确保被困人员的安全。应急响应结束后,需进行事故调查总结。通过对火灾原因、救援过程及效果的分析,总结经验教训,提出改进措施,提高烟气扩散应急响应效率及效果。烟气扩散应急响应组织与流程包括建立完善的应急响应组织体系,明确具体的应急响应流程,注意隧道封闭、通风调整、现场疏散及救援等工作。这些措施能够帮助快速、有效地响应烟气扩散,确保隧道火灾救援工作顺利进行。

2.3 应急响应策略应用与效果

某市发生了一起地铁火灾,烟气迅速扩散,造成大量乘客被困。当地立即启动了应急响应机制,根据预案组织救援行动。指挥部迅速调拨消防、医疗、救援等救援队伍到达现场。通过公共广播系统通知地铁乘客及时撤离,引导人员按照指定路线疏散。针对烟气扩散问题,按照预案进行了通风调整,通过调节通风系统及开启疏散门,尽量将烟气排出隧道,减少乘客的危险。在现场救援过程中,救援队伍积极展开搜索及救援工作。遵循救援步骤,利用装备设施进行逐户搜救,确保每个被困乘客都能得到及时救助。经过紧张的救援工作,成功救出被困乘客,减少了人员伤亡及财产损失。当地对此次火灾进行调查总结,提出加强地铁火灾应急响应改进措施。可以看出,应急响应策略在实际中的应用效果是显著的。及时启动应急响应机制,组织救援队伍到达现场,可减少救援时间,最大限度保护被困人员的安全。通过合理的通风调整可有效排除烟气,减少人员危险。救援过程中的专业技能及配备设施能够提高救援效率,确保救援工作的顺利进行。应急响应策略的实际应用效果是非常明显的,可提高救援效率,减少人员伤亡及财产损失,为应对各种突发事件提供积极有力的保障[3]。

3 展望

3.1 烟气扩散模拟技术发展趋势

烟气扩散模拟技术是应急响应中非常重要的一项技术,通过模拟和预测烟气在空间中的传播及扩散情况,可帮助应急管理部门做出科学合理的决策,保护人员生命财产安全。随着科技的发展,烟气扩散模拟技术也在不断改进完善,具有以下发展趋势：精确性提高。传统的烟气扩散模拟技术往往基于一些假设,对复杂环境及风场变化等因素考虑不够充分,导致模拟结果可能与实际情况存在差异。未来,随着计算机技术及大数据应用的发展,烟气扩散模拟模型将更加复杂精细,能够更准确地预测烟气传播路径及浓度分布。实时性增强。传统的烟气扩散模拟技术通常需要输入大量的初始参数及环境数据,进行长时间的计算模拟,无法满足紧急情况下的实时需求。未来,烟气扩散模拟技术将结合无线传感器网络、物联网及云计算等技术,实现实时数据采集及处理,迅速响应并预测烟气动态变化。多源数据融合。目前,烟气扩散模拟技术主要依赖于气象数据及建筑物结构参数,但实际场景中还存在其他诸如人员密度、室内空气流动等因素,这些数据可对烟气扩散模拟结果产生重要影响。未来,烟气扩散模拟技术将更加注重多源数据的融合,提高模拟的准确性及可信度。可视化展示。传统的烟气扩散模拟技术通常以数据表格或二维图形的方式呈现,难以准确表达烟气扩散的全貌。未来,烟气扩散模拟技术将更加注重可视化展示,通过三维模型、虚拟现实等技术直观地展示烟气扩散情况,帮助应急管理部门做出更加准确的判断及决策。烟气扩散模拟技术将在精确性、实时性、数据融合及可视化展示等方面不断发展及完善,为应急响应提供更科学、精准的支持。

3.2 应急响应策略创新

应急响应策略的创新主要体现在技术创新、跨部门协作、社会参与及综合风险管理等方面。技术创新。随着人工智能、大数据、物联网等技术的不断发展,应急响应策略将更加依赖于智能化及自动化技术手段。例如,利用无人机进行灾区勘察及救援,利用智能传感器监测并预警灾害风险等。未来,随着技术的发展,应急响应将更加高效、智能化。跨部门协作。应急响应涉及多个部门和机构,因此加强跨部门协作将成为应急响应策略的重要方向。通过建立信息共享平台及提供统一的指挥调度系统,实现各部门间的快速响应及有效协作,跨部门协作将在应急响应中发挥更重要的作用。社会参与。社会公众作为应急响应的重要参与者,其角色将得到更多重视。通过建立公众参与机制,提供及时准确的信息及指导,动员社会力量参与应急响应工作,能够更好地发挥社会资源力量。社会公众参与将成为应急响应策略中不可或缺的一部分。综合风险管理。传统的应急响应策略主要是面对单一灾害进行应对,未来的应急响应策略将更加注重综合风险管理,即将不同类型的灾害风险进行整合、评估及管理,提高整体应对能力及资源利用效率。综合风险管理将成为应急响应策略的重要发展方向。随着技术的发展,将更好地应对各种灾害风险。