高速公路隧道通風系統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)

應急響應是在突發事件或災害發生后采取迅速、有序的行動來保障人民生命財產安全及社會穩定的一系列措施,及時有效的應急響應可最大限度減少人員傷亡及財產損失,維護社會的正常秩序。應急響應策略的創新是社會發展的需要,傳統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。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重要。

高速公路隧道是現代交通基礎設施的重要組成部分,但在突發火災時,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的安全性及應急響應能力。

1 高速公路隧道通風系統的設計與煙氣擴散模擬

1.1 設計原則與要點

高速公路隧道通風系統設計原則如下：①安全性原則。保證通風系統設計符合相關安全標準及規范,確保隧道內空氣質量良好,減少事故發生的風險。②通風效果原則。根據隧道長度、交通流量及車輛種類等因素合理確定通風量。通風系統應提供足夠的風量及壓力,使隧道內的空氣及時更換,排除尾氣、煙霧及污染物等有害氣體。③煙氣控制原則。考慮到火災等特殊情況,通風系統應具備煙霧控制能力,防止煙霧向通行區域擴散,提供可靠的逃生通道,保證人員安全撤離。④節能環保原則。通風系統的設計應盡量減少能源消耗,采用高效的通風設備及技術,提高通風系統的能效比,同時考慮廢氣處理,減少對環境的污染。⑤監測與控制原則。通風系統設計應配備監測裝置,實時監測隧道內的空氣質量、溫度及濕度等參數。應具備自動控制功能,根據監測數據對通風設備進行智能調節,提高系統效率及運行穩定性。⑥維護和管理原則。應考慮維護及管理的便利性,設備布局合理,方便檢修及更換。制定相應的維護計劃及管理制度,確保通風系統的長期穩定運行[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律的一種工具。常見的煙氣擴散模擬方法有物理模擬、數值模擬及統計模擬等。物理模擬方法是通過實驗室和現場試驗來研究煙氣擴散規律,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。數值模擬方法是利用計算機模擬煙氣擴散過程,根據流體力學及熱傳導等物理原理建立數學模型,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。常用的數值模擬軟件有FDS(Fire Dynamics Simulator)和CFD(Computational Fluid Dynamics)等。統計模擬方法是基于概率統計理論,結合實測數據進行分析及推斷。通過采集火災發生前后的氣象條件、煙霧濃度等數據,建立統計模型,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數據的情況,但對模型的精度要求較高。無論是哪種煙氣擴散模擬方法,都需要準確輸入參數,如初始火源溫度、煙氣產生速率、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中的應用

煙氣擴散模擬在高速公路隧道通風系統中具有重要的應用價值。煙氣擴散模擬可幫助設計高速公路隧道通風系統。通過建立數值模型預測煙霧在隧道內的傳播范圍及濃度分布,從而確定通風系統的布置及參數設置,確保在火災發生時能夠及時排出煙霧,保證隧道內的可見度及空氣質量,提高人員疏散的安全性。煙氣擴散模擬可評估優化現有的通風系統,通過實測數據及模型驗證對現有通風系統進行分析及改進,增加通風設備數量及布置,調整通風風速及風向等參數,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,預測火災發生的可能性及后果,為隧道火災防控提供科學依據。煙氣擴散模擬在高速公路隧道通風系統中的應用可幫助設計及改善通風系統,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的應急響應策略

2.1 緊急狀況下的通風系統切換與調整

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

2.2 煙氣擴散應急響應組織與流程

隧道發生火災時,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。指揮部應設立在距離火災現場較遠的安全地點,負責制定應急響應策略及決策,統一協調各方救援行動。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。通過通風系統的調整將煙氣排出隧道,根據煙氣擴散情況調整通風風口位置及開度,最大限度排除煙霧。進行現場疏散及救援,在隧道內部設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。應急響應結束后,需進行事故調查總結。通過對火災原因、救援過程及效果的分析,總結經驗教訓,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、通風調整、現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

某市發生了一起地鐵火災,煙氣迅速擴散,造成大量乘客被困。當地立即啟動了應急響應機制,根據預案組織救援行動。指揮部迅速調撥消防、醫療、救援等救援隊伍到達現場。通過公共廣播系統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整,通過調節通風系統及開啟疏散門,盡量將煙氣排出隧道,減少乘客的危險。在現場救援過程中,救援隊伍積極展開搜索及救援工作。遵循救援步驟,利用裝備設施進行逐戶搜救,確保每個被困乘客都能得到及時救助。經過緊張的救援工作,成功救出被困乘客,減少了人員傷亡及財產損失。當地對此次火災進行調查總結,提出加強地鐵火災應急響應改進措施。可以看出,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。通過合理的通風調整可有效排除煙氣,減少人員危險。救援過程中的專業技能及配備設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損失,為應對各種突發事件提供積極有力的保障[3]。

3 展望

3.1 煙氣擴散模擬技術發展趨勢

煙氣擴散模擬技術是應急響應中非常重要的一項技術,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,保護人員生命財產安全。隨著科技的發展,煙氣擴散模擬技術也在不斷改進完善,具有以下發展趨勢：精確性提高。傳統的煙氣擴散模擬技術往往基于一些假設,對復雜環境及風場變化等因素考慮不夠充分,導致模擬結果可能與實際情況存在差異。未來,隨著計算機技術及大數據應用的發展,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。傳統的煙氣擴散模擬技術通常需要輸入大量的初始參數及環境數據,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,煙氣擴散模擬技術將結合無線傳感器網絡、物聯網及云計算等技術,實現實時數據采集及處理,迅速響應并預測煙氣動態變化。多源數據融合。目前,煙氣擴散模擬技術主要依賴于氣象數據及建筑物結構參數,但實際場景中還存在其他諸如人員密度、室內空氣流動等因素,這些數據可對煙氣擴散模擬結果產生重要影響。未來,煙氣擴散模擬技術將更加注重多源數據的融合,提高模擬的準確性及可信度。可視化展示。傳統的煙氣擴散模擬技術通常以數據表格或二維圖形的方式呈現,難以準確表達煙氣擴散的全貌。未來,煙氣擴散模擬技術將更加注重可視化展示,通過三維模型、虛擬現實等技術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。煙氣擴散模擬技術將在精確性、實時性、數據融合及可視化展示等方面不斷發展及完善,為應急響應提供更科學、精準的支持。

3.2 應急響應策略創新

應急響應策略的創新主要體現在技術創新、跨部門協作、社會參與及綜合風險管理等方面。技術創新。隨著人工智能、大數據、物聯網等技術的不斷發展,應急響應策略將更加依賴于智能化及自動化技術手段。例如,利用無人機進行災區勘察及救援,利用智能傳感器監測并預警災害風險等。未來,隨著技術的發展,應急響應將更加高效、智能化。跨部門協作。應急響應涉及多個部門和機構,因此加強跨部門協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一的指揮調度系統,實現各部門間的快速響應及有效協作,跨部門協作將在應急響應中發揮更重要的作用。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展方向。隨著技術的發展,將更好地應對各種災害風險。

4 結束語

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