针对频发的各类城市爆炸事故,采用事故树和贝叶斯网络相结合的综合风险评价方法构建概率模型,在分类溯源的基础上进行风险的概率测算、原因诊断和敏感节点分析.首先,按爆炸源属性将研究对象划分为粉尘爆炸、可燃性气体或液体爆炸、可燃性固体爆炸和物理爆炸四类;其次,运用专家信心权重法评估细化的 28 个根节点事件的先验概率,结合条件概率表计算顶事件发生的风险概率;再次,通过逆向推理法分析风险的形成原因.结果表明:在城市爆炸事故中可燃性气体或液体爆炸发生的概率最大,人员监管不到位、防爆知识欠缺、违规操作生产等是城市爆炸事故的关键风险因素和敏感节点;最后,根据研究结论提出风险管控预防措施,以期减少城市爆炸事故的发生.
针对传统最小点火能测试方法不适用于液体化学品气液共存工况的问题,提出了一种微量液体的蒸气最小点火能测试方法.首先设计了小容积实验装置及对应测试流程,通过样品实验确定了敏感电极间隙,并研究了样品量与搅拌对最小点火能测试的影响;测试了样品在不同温度条件下的最小点火能,结合电火花点火机理分析了样品温度与蒸气最小点火能的内在联系,为最小点火能最低值测定提供了指导;最后验证了微量方法的准确性及重复性.实验结果表明:微量测试方法能够有效测试气液共存工况下液体蒸气的最小点火能,且最小点火能测试值略高于高温蒸气工况,样品最小点火能的相对标准差小于 6.0%,重复性良好,为液体化学品的静电燃爆危险性评估提供了技术支撑.
多孔固体可燃物含水率不连续分布会对其阴燃过程产生影响,并可能会促进阴燃向明火转变.该文对自然对流条件下含水率突变的锯末材料阴燃转明火过程进行实验研究.实验样品前半部分保持干燥,后半部分含水率增加(干基含水率:11.83%～60.35%).实验结果表明,当后半部分干基含水率小于 19.30%时,阴燃能够自维持传播;当后半部分干基含水率在 20.40%～51.69%之间时,阴燃蔓延过程中会在含水率突变处形成有利于气体积聚的空隙,并发生向明火的转变;当后半部分干基含水率大于 53.57%时,不会发生转明火现象.固体内部温度和气体产物演化过程表明,含水率突变处发生阴燃转明火是高温、突变处形成的空隙和可燃气体积聚共同作用的结果.
RVVB护套线弯折处的内部导线应力有别于它处,发生过电流故障时,易在此处诱发短路故障.搭建了故障模拟电路,研究弯折角度α、电流值对短路发生过程、临界电流值、短路时间的影响.结果表明:相较于无弯折护套线,弯折的护套线发生过电流故障时,诱发短路故障的临界电流值降低了 6 A(0.750Ie),即临界电流值 I = 4.125Ie;当I≤4.125Ie 时,在所有测试角度下,护套线均不发生短路故障;当I=4.500Ie 时,护套线仅在测试角度α=77°和 84°诱发短路故障;当I≥4.875Ie 时,在所有测试角度下均诱发短路故障,护套线弯折程度越大,诱发短路所需时间越短,且当I≥6.375Ie 时,弯折角度对诱发短路时间的影响减弱,所有测试角度下诱发短路的时间趋于一致.研究结果可为电气火灾防治与调查提供基础数据.
面对城市内河存有江中岛情况,过江隧道普遍采用"W"型的纵断面形式.揭示城市"W"型过江隧道火灾烟气运动规律具有重要意义.利用火灾动力学软件(FDS),采用数值模拟方法研究了交通正常、拥堵工况下城市"W"型中长距离沉管隧道火灾烟气蔓延范围和隧道顶部温度、流速分布规律.结果表明:交通正常时,临界风速可以较好控制城市"W"型隧道内不同区间发生火灾时的烟气;交通拥堵时,沙岛段发生火灾时危险性最高,1 800 s 时烟气还有继续蔓延的趋势.交通正常时隧道顶部最高温度均小于 300℃;交通拥堵时,沙岛段隧道顶部最高温度约423℃,沉管段隧道顶部最高温度约 387℃,出入口段隧道顶部最高温度约 350℃～400℃.交通正常时,火源下游流速明显高于上游流速;交通拥堵时,火源处流速最大,随着距离增加,流速整体呈现衰减趋势,隧道顶部流速会随坡度变化波动.
城市地下综合管廊一旦发生火灾,会对城市造成很大的经济损失和社会影响.考虑到火灾的快速发展和综合管廊狭长受限的特殊空间结构,迫切需要一套准确、实时的火灾温度预测系统辅助消防救援人员制定决策和指导消防行动.建立了 5 种不同火源位置的地下综合管廊电缆火灾数值模型,结合支持向量机(SVM),根据火源位置、热释放速率、火灾发生时间以及待测点与火源之间的相对位置关系开发了一种数据驱动的温度实时预测模型,实现了地下管廊火灾场景内的纵向温度预测,提出了在火源附近数据结构的优化方案,提高了火源附近的预测准确度.该方法在预测性能和预测时间方面取得了优异的性能,展示了人工智能在火灾预测应用中的优越表现和发展前景.
为探究杂原子的存在以及热解条件对橡胶干扰汽油检验鉴定程度的影响,选取火场常见的氯丁橡胶和丁腈橡胶作为研究对象,同时结合燃烧化学理论,借助锥形量热仪模拟火场条件制备了不同热辐射强度下杂原子橡胶的热解/燃烧残留物,采用气相色谱-质谱技术分析了产物中烷烃类、烷基苯、茚满及稠环芳烃类组分的变化情况及其对汽油检验鉴定的干扰性.结果表明:氯丁橡胶和丁腈橡胶中均能检出十一烷、十三烷、十五烷、甲苯、C2 苯、C3苯、C4 苯、茚满、甲基茚满、二甲基茚、乙基茚满、萘、甲基萘和二甲基萘等特征组分,对汽油检验鉴定干扰性较大.随着热解程度的增加,氯丁橡胶和丁腈橡胶热解产物中烷烃类组分数的减少,烷基苯类组分中 C2 苯未发生变化,C3 苯和C4 苯组分的数量减少,而茚满类和稠环芳烃类组分丰度降低,且橡胶中的杂原子易与烷烃和苯及其同系物发生取代反应,最终生成含杂原子的热解产物,可作为确定杂原子橡胶存在的依据.本研究分析比较了不同热解条件下氯丁橡胶和丁腈橡胶对汽油燃烧残留物检验鉴定的干扰性,可为分析杂原子橡胶的基质干扰性及全面科学理解火场基质干扰提供科学参考.
为对比研究开放与受限条件下的电缆火灾燃烧行为,采用 CFD 数值模拟软件建立了全尺寸电缆燃烧模型,同时考虑了不同间距对电缆燃烧特性的影响,并将开放与受限条件下的计算结果进行对比,分析了两种条件下电缆火灾中各工况的温度、O2 浓度.结果表明:开放条件下的电缆燃烧主要属于燃料控制型,而受限条件下的电缆燃烧主要属于先燃料控制型,后通风控制型.在开放条件下,氧气充足,燃烧更为充分,形成的火焰高度及温度更高,更容易引燃上方可燃物体;而在受限条件下,电缆火焰受到顶板限制形成的顶棚射流,会加强火焰对电缆的热辐射作用,有助于电缆燃烧.但由于侧壁的存在,电缆燃烧过程中的空气卷吸受到了一定的限制,由于通风不足,受限空间内的 O2 浓度逐渐下降,电缆燃烧受到抑制,甚至熄灭,而随着空气的补充,电缆将可能出现复燃现象.此外,两种条件下电缆间距对燃烧的影响均较为明显,当间距较小时,燃烧电缆之间的影响显著,燃烧更为剧烈,而随着电缆间距增大,燃烧电缆间的相互热辐射减弱,更接近于单根电缆的独立燃烧,其中开放条件下相对更为明显.
为深入了解古建筑火灾事故致因因素,提高古建筑消防安全管理水平,基于事故致因理论,采用德尔菲法从人员、古建筑消防系统、古建筑防火能力、安全管理与环境五个方面确定 18 个古建筑火灾致因因素,并建立古建筑火灾事故评价指标体系.同时运用实验室决策分析法(DEMATEL)构建矩阵对古建筑火灾致因因素进行分析.一方面,通过原因度定量结果对古建筑火灾致因因素的属性进行分类,确定其属于火灾原因因素还是结果因素;另一方面,通过中心度指标评价古建筑火灾各个致因因素的重要程度.进而利用解释结构模型(ISM)将致因因素进行层级划分,构建 5 层 3 阶的多级递阶模型,分析致因因素间的耦合和交互关系.结果表明,古建筑火灾事故的发生是近邻原因、过渡原因及本质原因共同作用的结果,并针对这三方面确定古建筑火灾事故重点管控方向.同时,在古建筑消防安全管理中,应重点关注中心度较大的致因因素.
在含有残留油品的受限空间内作业时,易发生油气燃爆事故.利用两性离子型氟碳表面活性剂组分制备了具有低表面张力的抑爆剂溶液,能够在易挥发烃类液体表面自由铺展成液膜,从而对烃类液体形成液封,抑制油气挥发.利用超细雾化装置,能够将抑爆剂溶液雾化形成液体气溶胶,气力输送至受限空间内.实验验证了受限空间内液体气溶胶中的微小液滴能够沉积在残留油品的表面形成液封,同时液滴和液膜的气液界面能够吸收空间内的油气分子,从而降低空间内的油气浓度.研究证明,利用抑爆剂液体气溶胶混合物来置换含残留油品受限空间内的油气,能够将受限空间内的油气浓度长久维持在 10％LEL(Lower Explosion Limit)以下,降低空间内油气燃爆风险.
基于 Fluent对压缩空气泡沫在长距离管道中的流动特性进行了数值模拟研究,将压缩空气泡沫近似为弥散流,采用 Saplart-Allmaras模型模拟了不同管径下压缩空气泡沫以及不同泡沫原液浓度的 AFFF泡沫在长距离管道内的流动及压降变化.模拟结果表明,随着距离变化,各管径管道内压降均呈现线性变化,且随着压缩空气泡沫的流动,压降线性增大.管道管径对管内压降变化具有显著影响,管道直径越小,管道内压降越大;泡沫原液浓度对压降的影响较小,且压缩空气泡沫在长距离输送中的压力随距离线性衰减.将模拟结果与长距离输送的试验结果进行了对比,误差在 10％以内.
泡沫-细水雾在全尺寸变压器灭火实验中展现出高效灭火性能.纯水细水雾具有冷却效果好、热辐射阻隔能力强的特点,但添加泡沫灭火剂后对其冷却及热辐射阻隔特性的影响机制尚不明确.对泡沫-细水雾和纯水细水雾的冷却与热辐射阻隔特性进行了对比实验,并基于雾特性测试结果对相应性能的差异进行了分析.发现添加泡沫灭火剂后能降低水雾的粒径,从而令泡沫-细水雾的冷却和热辐射阻隔性能优于纯水细水雾.此外,泡沫灭火剂中的阻燃物质也是加速火焰熄灭的重要因素.研究结果可为变压器灭火系统选择、泡沫-细水雾系统工况参数优化等方面提供理论指导.
针对油浸式变压器的起火原因、燃烧和灭火特性,模拟变压器同时发生套管火、变压器本体火、油枕火、集油坑火等立体火灾现象,构建适用于油浸式变压器的消防灭火系统真型试验平台,设计并安装泡沫喷雾和压缩空气泡沫灭火系统.基于大量冷喷性能试验,确定了泡沫灭火系统在真型变压器上的优化布置.全尺度变压器灭火试验表明:变压器在充分燃烧阶段,其火焰最高温度可达 800℃;热辐射强度最大为 34.6(kW·m-2);采用压缩空气泡沫灭火系统,最短 35s扑灭变压器的全部火灾.该真型试验平台构建合理,达到预期试验效果,为研究油浸式变压器火灾及各类消防灭火装备的性能试验提供了研究基础.
复杂地下空间交通体系作为新型地下交通形式，车流量大且存在多个分合流点，气流组织复杂，防灾排烟难度极大。以杭州某复杂地下空间交通体系连接匝道为研究背景，提出匝道通风排烟设计方法，再选取其中二合一式连接匝道结构，采用FLUENT模拟其两种防灾排烟方案的有效性。模拟结果表明：两个连接匝道末端单独设置排烟口的设计方案可有效保证火源下游车辆和火源上游人员的逃生安全；根据分合流流速分配理论模型，在合流处只设置一个排烟口且排烟量提高40 m~3/s时，也可达到同样的防灾排烟效果，从土建成本考虑，推荐此方案，为同类型隧道结构提供借鉴。
Spot fire and flame radiation are two important causes of Wildland-Urban interface fire. Previous studies have mainly focused on one single cause. However, the ignition of fuels by firebrands (or hot particles) coupled with flame radiation is unknown due to the lack of experimental and theoretical study. In this paper, the ignition behavior of pine needle fuel bed under the coupled action of a hot particle and thermal radiation was studied for the first time, and the critical ignition conditions were analyzed. The experimental results show that the ignition risk of a hot particle coupled with thermal radiation is much higher than that of a hot particle or thermal radiation alone. Under the coupled condition, the ignition probability increases with the increase of particle temperature and radiation heat flux, and the critical radiation heat flux required for ignition decreases with the increase of particle diameter and temperature. The ignition delay time decreases as the radiation heat flux increases for different particle diameters and temperatures. The theoretical analysis revealed that there is a good linear relationship between the critical radiation heat flux required for ignition and the parameters of the hot particle d(Tp-Tsm). This study may help provide the first step to understand the ignition mechanism of fuels by the coupled effect of firebrands and flame radiation.
行李箱携带者作为公共交通枢纽一种典型的人员类型,研究其对人群运动特征的影响对于公共设施的优化具有重要意义.开展了行李箱携带人群在六种汇流角度下的紧急疏散实验,比较了不同汇流角度对行人运动速度及疏散效率的影响,获取了不同汇流角度和不同测量区域的运动基本图.结果表明:1)在实验设置下,比较不同汇流角度?(出口宽度d=3.00 m)发现,?越小(30°),人群运动速度最大(1.86 m/s)、累计疏散时间最短.随着汇流角度的增大,人群运动速度呈现降低趋势(?=180°时,人群运动速度最小(1.40 m/s)、累计疏散时间最长).表明汇流角度小的设施,有利于提高行人疏散效率;2)比较不同测量区域的基本图(汇流角度一定)发现,汇流交汇处的人群密度分布要小于离交汇处较远的测量区域;3)比较不同汇流角度的基本图(测量区域一定)发现,汇流交汇处的行人密度与流量主要分布在 1.34 m-2～2.15 m-2 与 2.00(m·s)-1～3.50(m·s)-1 之间.并且,在实验观测的密度范围内,行人流量随着人群密度的增加而上升.研究结果可为优化建筑设施设计和制定人群管理策略提供依据.
为提升水成膜泡沫(AFFF)的灭火性能,基于 AFFF泡沫液和纳米硅颗粒,制得新型三相灭火泡沫.实验研究了三相泡沫发泡性和稳定性的变化规律,分析了泡沫组成和工况参数对泡沫性能的影响规律.通过分子动力学(MD)模拟,研究了泡沫溶液中表面活性剂分子吸附对颗粒表面润湿性的影响,揭示了泡沫中颗粒与表面活性剂间相互作用对泡沫稳定性的影响机理.研究发现:随着颗粒浓度增加,泡沫稳定时间和抗烧时间显著增长,而发泡性变化不大.泡沫中颗粒表面润湿性影响颗粒与表面活性剂间的相互作用,进而影响泡沫稳定性.在亲水颗粒泡沫中,表面活性剂浓度增加能够强化二者间的协同作用,利于泡沫稳定;在疏水颗粒泡沫中,随着表面活性剂浓度增加,二者间由协同作用转变成抵抗作用.研究成果对优化三相灭火泡沫配方和提升泡沫灭火效率有指导意义.
全球城镇化进程显著提高了人民的物质生活水平和城市基础设施.然而,南北半球区域性经济发展不平衡导致全球依然有 10 亿人居住在生活水平较低和消防防治水平十分落后的非正规聚落中.近些年,国内外非正规聚落火灾频繁发生,但是有关中国大陆和台湾地区非正规聚落的火灾研究却处于初步阶段.为加深对海峡两岸非正规聚落火灾的理解和认识,通过中国大陆和台湾地区学者的合作开展了调查研究,简要概述了两岸非正规聚落的房屋类型和火灾危险性;并调研总结了两岸非正规聚落现有的火灾研究现状;根据两岸非正规聚落的成因和形态,简要总结了其火灾风险和消防问题.研究发现:中国大陆的非正规聚落主要分为棚户区、城中村、群租房、临时住所和部分少数民族传统村落等;台湾地区的非正规聚落主要分为违章使用和既有合法建筑两种形态:违章使用多见于违法分租、铁皮加盖与违法使用(农地自行盖房舍),既有合法建筑主要包括三合院、四合院、古迹历史建筑物和原住民部落等.两岸非正规聚落的房屋类型和火灾隐患具有共性,亟需开展更多的科学研究.
为提高消防站规划选址的科学性,合理调度有限的消防应急资源,提升消防应急响应效率,以湖北省某城市中心城区为研究对象,在火灾风险评估基础上,对消防站选址模型进行优化研究,构建了 MCLP-BACOP 结合覆盖模型并借助 ArcGIS软件对模型进行优化求解.研究结果表明:通过 MCLP-BACOP 结合覆盖模型计算得到的中心城区消防站选址方案在对覆盖率影响较小的情况下,可以减少消防站数量并降低成本,同时能保证高风险区重复覆盖.该模型对于火灾风险较大的城区适用性强,在考虑经济因素及现实条件下,可有效提升城区消防响应效率.
精准的火焰检测是有效避免火灾发生的关键,针对传统的火灾探测算法在公路隧道等大空间环境中存在及时性与准确性相互制约的问题,通过研究隧道火焰初期在图像中呈现的静态和动态特征,提出了一种基于红外热成像的公路隧道火灾初期火焰检测方法.利用温度阈值获取疑似火焰区域,根据红外图像在引导滤波器作用下降噪,同时利用区域增长法分割疑似火焰区域;从疑似区域中提取的特征值构成特征向量,进行数据归一化提高SVM收敛速度;利用人工蜂群算法优化参数.结果表明:ABC-SVM能够实现公路隧道火灾初期的火焰识别,检测正确率相较于 RBF方法提升了 2.26％,运行时间缩短了 2.29 ms;检测正确率相较于SVM方法提升了 0.87％,运行时间缩短了 2.22 ms.本方法可以对初期隧道火灾进行快速、有效检测,并有良好的环境适用性.
