高速公路隧道通風系統(tǒng)的煙氣擴散模擬與應急響應策略

王礪鏑

(中咨泰克交通工程集團有限公司,北京 100083)

應急響應是在突發(fā)事件或災害發(fā)生后采取迅速、有序的行動來保障人民生命財產(chǎn)安全及社會穩(wěn)定的一系列措施,及時有效的應急響應可最大限度減少人員傷亡及財產(chǎn)損失,維護社會的正常秩序。應急響應策略的創(chuàng)新是社會發(fā)展的需要,傳統(tǒng)的應急響應方式及手段已無法滿足復雜多變的災害形勢及應對需求,需不斷創(chuàng)新和完善應急響應策略,提升國家整體應急管理水平,適應新形勢及新挑戰(zhàn)。應急響應是國家安全體系的重要組成部分,加強應急響應能力對于提升國家整體安全水平至關(guān)重要。

高速公路隧道是現(xiàn)代交通基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成部分,但在突發(fā)火災時,煙氣擴散對人員逃生及救援工作帶來了巨大威脅,因此隧道通風系統(tǒng)研究與應急響應策略的制定尤為重要。本研究通過分析煙氣擴散模擬方法及應急響應措施提高高速公路隧道通風系統(tǒng)的安全性及應急響應能力。

1 高速公路隧道通風系統(tǒng)的設(shè)計與煙氣擴散模擬

1.1 設(shè)計原則與要點

高速公路隧道通風系統(tǒng)設(shè)計原則如下：①安全性原則。保證通風系統(tǒng)設(shè)計符合相關(guān)安全標準及規(guī)范,確保隧道內(nèi)空氣質(zhì)量良好,減少事故發(fā)生的風險。②通風效果原則。根據(jù)隧道長度、交通流量及車輛種類等因素合理確定通風量。通風系統(tǒng)應提供足夠的風量及壓力,使隧道內(nèi)的空氣及時更換,排除尾氣、煙霧及污染物等有害氣體。③煙氣控制原則?？紤]到火災等特殊情況,通風系統(tǒng)應具備煙霧控制能力,防止煙霧向通行區(qū)域擴散,提供可靠的逃生通道,保證人員安全撤離。④節(jié)能環(huán)保原則。通風系統(tǒng)的設(shè)計應盡量減少能源消耗,采用高效的通風設(shè)備及技術(shù),提高通風系統(tǒng)的能效比,同時考慮廢氣處理,減少對環(huán)境的污染。⑤監(jiān)測與控制原則。通風系統(tǒng)設(shè)計應配備監(jiān)測裝置,實時監(jiān)測隧道內(nèi)的空氣質(zhì)量、溫度及濕度等參數(shù)。應具備自動控制功能,根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)對通風設(shè)備進行智能調(diào)節(jié),提高系統(tǒng)效率及運行穩(wěn)定性。⑥維護和管理原則。應考慮維護及管理的便利性,設(shè)備布局合理,方便檢修及更換。制定相應的維護計劃及管理制度,確保通風系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行[1]。

1.2 煙氣擴散模擬方法與模型

煙氣擴散模擬方法與模型是用于研究隧道火災情況下煙霧傳播規(guī)律的一種工具。常見的煙氣擴散模擬方法有物理模擬、數(shù)值模擬及統(tǒng)計模擬等。物理模擬方法是通過實驗室和現(xiàn)場試驗來研究煙氣擴散規(guī)律,可直接觀察到煙霧的擴散過程,但受到試驗條件及尺度效應的限制。數(shù)值模擬方法是利用計算機模擬煙氣擴散過程,根據(jù)流體力學及熱傳導等物理原理建立數(shù)學模型,通過求解模型方程預測煙霧傳播范圍及濃度分布。數(shù)值模擬方法可考慮各種因素的綜合影響,具有較高的準確性。常用的數(shù)值模擬軟件有FDS(Fire Dynamics Simulator)和CFD(Computational Fluid Dynamics)等。統(tǒng)計模擬方法是基于概率統(tǒng)計理論,結(jié)合實測數(shù)據(jù)進行分析及推斷。通過采集火災發(fā)生前后的氣象條件、煙霧濃度等數(shù)據(jù),建立統(tǒng)計模型,通過模擬實驗進行驗證及修正。適用于缺乏詳細氣象及火災參數(shù)數(shù)據(jù)的情況,但對模型的精度要求較高。無論是哪種煙氣擴散模擬方法,都需要準確輸入?yún)?shù),如初始火源溫度、煙氣產(chǎn)生速率、通風條件等[2]。

1.3 煙氣擴散模擬在高速公路隧道通風系統(tǒng)中的應用

煙氣擴散模擬在高速公路隧道通風系統(tǒng)中具有重要的應用價值。煙氣擴散模擬可幫助設(shè)計高速公路隧道通風系統(tǒng)。通過建立數(shù)值模型預測煙霧在隧道內(nèi)的傳播范圍及濃度分布,從而確定通風系統(tǒng)的布置及參數(shù)設(shè)置,確保在火災發(fā)生時能夠及時排出煙霧,保證隧道內(nèi)的可見度及空氣質(zhì)量,提高人員疏散的安全性。煙氣擴散模擬可評估優(yōu)化現(xiàn)有的通風系統(tǒng),通過實測數(shù)據(jù)及模型驗證對現(xiàn)有通風系統(tǒng)進行分析及改進,增加通風設(shè)備數(shù)量及布置,調(diào)整通風風速及風向等參數(shù),提高通風效果及火災應急響應能力。煙氣擴散模擬還可用于高速公路隧道火災風險評估,通過建立統(tǒng)計模型,考慮各種影響因素,如火源位置、通風條件等,預測火災發(fā)生的可能性及后果,為隧道火災防控提供科學依據(jù)。煙氣擴散模擬在高速公路隧道通風系統(tǒng)中的應用可幫助設(shè)計及改善通風系統(tǒng),提高火災應急響應能力,為火災風險評估提供支持。這些應用能夠提升高速公路隧道的安全性及使用效益,減少火災帶來的損失及風險。

2 高速公路隧道通風系統(tǒng)的應急響應策略

2.1 緊急狀況下的通風系統(tǒng)切換與調(diào)整

在高速公路隧道中,通風系統(tǒng)的應急響應策略可確保緊急狀況下及時有效排除煙霧,保證隧道內(nèi)的可見度及空氣質(zhì)量,提高人員疏散的安全性。高速公路隧道通風系統(tǒng)的應急響應策略包括通風系統(tǒng)的切換與調(diào)整、與其他系統(tǒng)的聯(lián)動及備用系統(tǒng)設(shè)置,以下是具體的應急響應策略：①通風系統(tǒng)切換。通常在隧道中設(shè)有常規(guī)模式與火災模式兩種通風模式。在正常情況下使用常規(guī)模式,通過調(diào)整通風風速及方向來保持隧道內(nèi)的空氣流通。火災發(fā)生時,通風系統(tǒng)自動切換到火災模式,增加通風風速以排出煙霧。②通風系統(tǒng)調(diào)整。根據(jù)火災的位置、數(shù)量及火源強度情況調(diào)整通風系統(tǒng)參數(shù)。例如,增加通風設(shè)備工作量,轉(zhuǎn)換通風風速及風向,以便更快地排除煙霧。調(diào)整通風風口位置及開度,優(yōu)化煙霧排出路徑及速度。③通風系統(tǒng)應與其他系統(tǒng)進行聯(lián)動,提高應急響應效果。例如,與火警報警系統(tǒng)聯(lián)動,當火警報警系統(tǒng)發(fā)出信號時,通風系統(tǒng)可自動增加通風風速,調(diào)整通風方向。與照明系統(tǒng)聯(lián)動,確保隧道內(nèi)的照明設(shè)備能夠正常工作,提供足夠的光線。通風系統(tǒng)還應考慮應急電源及備用系統(tǒng)。在緊急情況下,如果主電源出現(xiàn)故障,應備有電源維持通風系統(tǒng)的正常工作。備用系統(tǒng)還應具備自動切換功能,確保在主系統(tǒng)出現(xiàn)故障時能夠及時切換到備用系統(tǒng),維持通風系統(tǒng)的連續(xù)運行。

2.2 煙氣擴散應急響應組織與流程

隧道發(fā)生火災時,煙氣擴散是重要問題,需有相應的組織與流程來進行煙氣擴散應急響應。建立一個完善的應急響應組織體系,包括指揮部、值班人員及救援隊伍等。指揮部應設(shè)立在距離火災現(xiàn)場較遠的安全地點,負責制定應急響應策略及決策,統(tǒng)一協(xié)調(diào)各方救援行動。需明確煙氣擴散應急響應具體流程。一旦接到火災報警,指揮部要迅速啟動應急響應程序。立即通知隧道內(nèi)的人員及時撤離,按照預定撤離路線行動。通知救援隊伍前往現(xiàn)場展開救援行動。在應急響應過程中應注意以下幾點：對隧道出入口進行封閉,防止更多的煙氣進入隧道。通過通風系統(tǒng)的調(diào)整將煙氣排出隧道,根據(jù)煙氣擴散情況調(diào)整通風風口位置及開度,最大限度排除煙霧。進行現(xiàn)場疏散及救援,在隧道內(nèi)部設(shè)立安全疏散標志及疏散通道,引導人員迅速撤離。救援隊伍要快速進入隧道進行搜索及救援行動,確保被困人員的安全。應急響應結(jié)束后,需進行事故調(diào)查總結(jié)。通過對火災原因、救援過程及效果的分析,總結(jié)經(jīng)驗教訓,提出改進措施,提高煙氣擴散應急響應效率及效果。煙氣擴散應急響應組織與流程包括建立完善的應急響應組織體系,明確具體的應急響應流程,注意隧道封閉、通風調(diào)整、現(xiàn)場疏散及救援等工作。這些措施能夠幫助快速、有效地響應煙氣擴散,確保隧道火災救援工作順利進行。

2.3 應急響應策略應用與效果

某市發(fā)生了一起地鐵火災,煙氣迅速擴散,造成大量乘客被困。當?shù)亓⒓磫恿藨表憫獧C制,根據(jù)預案組織救援行動。指揮部迅速調(diào)撥消防、醫(yī)療、救援等救援隊伍到達現(xiàn)場。通過公共廣播系統(tǒng)通知地鐵乘客及時撤離,引導人員按照指定路線疏散。針對煙氣擴散問題,按照預案進行了通風調(diào)整,通過調(diào)節(jié)通風系統(tǒng)及開啟疏散門,盡量將煙氣排出隧道,減少乘客的危險。在現(xiàn)場救援過程中,救援隊伍積極展開搜索及救援工作。遵循救援步驟,利用裝備設(shè)施進行逐戶搜救,確保每個被困乘客都能得到及時救助。經(jīng)過緊張的救援工作,成功救出被困乘客,減少了人員傷亡及財產(chǎn)損失。當?shù)貙Υ舜位馂倪M行調(diào)查總結(jié),提出加強地鐵火災應急響應改進措施?？梢钥闯?應急響應策略在實際中的應用效果是顯著的。及時啟動應急響應機制,組織救援隊伍到達現(xiàn)場,可減少救援時間,最大限度保護被困人員的安全。通過合理的通風調(diào)整可有效排除煙氣,減少人員危險。救援過程中的專業(yè)技能及配備設(shè)施能夠提高救援效率,確保救援工作的順利進行。應急響應策略的實際應用效果是非常明顯的,可提高救援效率,減少人員傷亡及財產(chǎn)損失,為應對各種突發(fā)事件提供積極有力的保障[3]。

3 展望

3.1 煙氣擴散模擬技術(shù)發(fā)展趨勢

煙氣擴散模擬技術(shù)是應急響應中非常重要的一項技術(shù),通過模擬和預測煙氣在空間中的傳播及擴散情況,可幫助應急管理部門做出科學合理的決策,保護人員生命財產(chǎn)安全。隨著科技的發(fā)展,煙氣擴散模擬技術(shù)也在不斷改進完善,具有以下發(fā)展趨勢：精確性提高。傳統(tǒng)的煙氣擴散模擬技術(shù)往往基于一些假設(shè),對復雜環(huán)境及風場變化等因素考慮不夠充分,導致模擬結(jié)果可能與實際情況存在差異。未來,隨著計算機技術(shù)及大數(shù)據(jù)應用的發(fā)展,煙氣擴散模擬模型將更加復雜精細,能夠更準確地預測煙氣傳播路徑及濃度分布。實時性增強。傳統(tǒng)的煙氣擴散模擬技術(shù)通常需要輸入大量的初始參數(shù)及環(huán)境數(shù)據(jù),進行長時間的計算模擬,無法滿足緊急情況下的實時需求。未來,煙氣擴散模擬技術(shù)將結(jié)合無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、物聯(lián)網(wǎng)及云計算等技術(shù),實現(xiàn)實時數(shù)據(jù)采集及處理,迅速響應并預測煙氣動態(tài)變化。多源數(shù)據(jù)融合。目前,煙氣擴散模擬技術(shù)主要依賴于氣象數(shù)據(jù)及建筑物結(jié)構(gòu)參數(shù),但實際場景中還存在其他諸如人員密度、室內(nèi)空氣流動等因素,這些數(shù)據(jù)可對煙氣擴散模擬結(jié)果產(chǎn)生重要影響。未來,煙氣擴散模擬技術(shù)將更加注重多源數(shù)據(jù)的融合,提高模擬的準確性及可信度。可視化展示。傳統(tǒng)的煙氣擴散模擬技術(shù)通常以數(shù)據(jù)表格或二維圖形的方式呈現(xiàn),難以準確表達煙氣擴散的全貌。未來,煙氣擴散模擬技術(shù)將更加注重可視化展示,通過三維模型、虛擬現(xiàn)實等技術(shù)直觀地展示煙氣擴散情況,幫助應急管理部門做出更加準確的判斷及決策。煙氣擴散模擬技術(shù)將在精確性、實時性、數(shù)據(jù)融合及可視化展示等方面不斷發(fā)展及完善,為應急響應提供更科學、精準的支持。

3.2 應急響應策略創(chuàng)新

應急響應策略的創(chuàng)新主要體現(xiàn)在技術(shù)創(chuàng)新、跨部門協(xié)作、社會參與及綜合風險管理等方面。技術(shù)創(chuàng)新。隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的不斷發(fā)展,應急響應策略將更加依賴于智能化及自動化技術(shù)手段。例如,利用無人機進行災區(qū)勘察及救援,利用智能傳感器監(jiān)測并預警災害風險等。未來,隨著技術(shù)的發(fā)展,應急響應將更加高效、智能化?？绮块T協(xié)作。應急響應涉及多個部門和機構(gòu),因此加強跨部門協(xié)作將成為應急響應策略的重要方向。通過建立信息共享平臺及提供統(tǒng)一的指揮調(diào)度系統(tǒng),實現(xiàn)各部門間的快速響應及有效協(xié)作,跨部門協(xié)作將在應急響應中發(fā)揮更重要的作用。社會參與。社會公眾作為應急響應的重要參與者,其角色將得到更多重視。通過建立公眾參與機制,提供及時準確的信息及指導,動員社會力量參與應急響應工作,能夠更好地發(fā)揮社會資源力量。社會公眾參與將成為應急響應策略中不可或缺的一部分。綜合風險管理。傳統(tǒng)的應急響應策略主要是面對單一災害進行應對,未來的應急響應策略將更加注重綜合風險管理,即將不同類型的災害風險進行整合、評估及管理,提高整體應對能力及資源利用效率。綜合風險管理將成為應急響應策略的重要發(fā)展方向。隨著技術(shù)的發(fā)展,將更好地應對各種災害風險。

4 結(jié)束語

隨著交通運輸業(yè)的發(fā)展及交通量的增加,高速公路隧道安全問題日益凸顯。需要繼續(xù)加強研究,解決模擬精度、實時監(jiān)測等問題,通過不斷的努力創(chuàng)新實現(xiàn)更好的發(fā)展,為保障人民生命及財產(chǎn)安全提供更好的支持和保障。