公路隧道火灾事故污染数值模拟与分析ˉ.pdfVIP

第24卷 第1期 重庆 建筑 大学学报 Vo1．24 No．1 2002年 2月 Journa1 0f Chongqmg Jmnzhu Univer~ty Feb．2002 文章编号：lOO6—7321(2002)01—0023—06 公路隧道火灾事故污染数值模拟与分析‘ 陈树汪 (重庆变通学院 桥梁及结构工程系．重庆 400074) 摘要：建立了用于描述隧道内火灾事故污染枷的一维扩散模型。并用此模型对套路隧道火 定事故在短时阀内污染柏的流态进行了敷值模瓤和分析 通过模拟分析结果和实验统计 结果的对比。表 明了模 型的可行性 最后．路 出了污 染枷痕度计 算公式 ．以供参考。 关键词；公路隧道}又灾}污染物：敷值模拟 、 中豳分类号：U453．5 文献标识码：A “九五”计划以来．我国公路隧道建设方兴未艾．已经建成和正在设计、麓工的隧道．有上千座， 短的几十米到百余米，中等的数百米，长的数公里．甚至十几公里、几十公里。这些公路隧道有海底 隧道．如规划设计中的琼州海峡隧道，有过江隧道．如上海的外环隧道、宁波的甬江隧道，还有众多 的穿山越岭的陆地公路隧道．如长达1 9 km的秦岭隧道。正是公路隧道建设的黄金时期。公路隧道 发展迅速．但在消防安全上却存在许多不安全因素，急待研究解决。 隧道内发生火灾后产生高温和大量的有毒气体，造成巨大的人员伤亡和财产损失。据日本全国 统计，每年公路隧道发生火灾事故在4∞o～5 000起，居其他灾害事故之首。1979年日本坂隧道火 灾、1996年英法海底隧道火灾 1999年法国及意大利问的Mont Blanc隧道火灾及澳大利亚 Jauern 隧道火灾都是震惊于世的。对此，公路隧道火灾研究工作已引起了国际上的高度重视。近二三十年 来．日本、瑞士、奥地利等国纷纷进行研究和实地模拟隧道火灾试验，研究隧道火灾的危害性及其消 防对策。我国城市建设等有关部门，也针对隧道防火设计问题开始进行研究 但由于各种原因．工 作开展较缓慢。到目前为止．我国仍没有专门的公路隧道设计防火规范。因此 本文试图对短时间 内的隧道内的空气动力学行为、火源的变化及污染物的变化等通过一维对流扩散方程进行数值模 拟，井结合隧道火灾实验报告建议性给出一污染物浓度计算公式，以供参考 1 模型的描述 公路隧道中，由于洞壁的限制，污染物只能沿洞轴方向作一维扩散．虽然枵染物分布在隧道攒 断面的平面上．但它所代表的问题的性质和点源的一维扩散是相同的。因此．对于有一定长度的隧 道，其内的污染物，无论是有毒气体还是悬浮物。都可以由以下的一维对流扩散方程来描述： — 十“—五_=+“ = L‘ 十卸十+D)A~ 3+SS (1) 十 ( ’ 以 式中：c为污染物浓度；“为隧道内的纵向风速{A为隧道横断面有效通风面积} 为分子扩散系 数；目为紊流扩散系数；D为弥散系数；5s为污染物的源与漏；t为时间变量； 为距污染源的距离。 考虑公路隧道之特点，隧道横断面有效通风面积 可取为常数，并记SS／A： ，即方程(1)可 简化为： + “ = + + 刚 + (2) ·收稿日期；2001—11—19 作者简介r陈树~(1978一)。男．广西宾阳人．碰士生，主要从事公路隧道工程工作研究． 4 式中； 、却、D由经验公式事先给出 一 据研究表明．c_具有lO ～10 m。／s的数量级，E 具有lO ～1m ／s的数量级，故常可忽略 ￡ 、卸不计。而弥散系数一般为1O～203 m ／s的数量级，是不可忽略的。在方程(2)中重要的是如何 正确地给出源与漏项