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水幕系统在隧道消防安全的应用论文
摘要：:为提高城市隧道防火分隔和应急疏散的可靠性与安全性，结合城市地下隧道的特点，在联络通道处采用水幕进行防火分隔，克服了传统物理分隔的不足。数值模拟实验分析表明，火灾时，水幕在联络通道处形成一道“水墙”，能对城市地下隧道形成有效的防火分隔，实现了绿色、清洁、高效控火防烟，同时能提供可靠的应急通道。
关键词:水幕；城市地下隧道；防火分隔；数值模拟；控火防烟
城市地下隧道是城市交通的重要组成部分，然而，由于城市隧道位于地下空间，具有空间封闭，火灾荷载较多，移动火灾隐患较多，疏散和救援难度大的特点。火灾时，城市地下隧道的联络通道成为车辆和人员的重要逃生通道，其防火分隔的有效性和可靠性显得尤为重要。当前城市地下隧道多采用防火卷帘、防火门等传统物理防火分隔，在一定程度上起到阻止火灾蔓延的作用，但对应急疏散和控火仍存在一定的相互制约。针对这一问题，水幕在城市地下隧道防火分隔中具有明显优势。
1水幕系统研究模型构建
1.1水幕系统模型
《自动喷水系统灭火设计规范》规定，采用水幕作为防火分隔时,水幕设置应当满足以下条件:喷头工作压力不小于0.1MPa，喷水强度2L/（sm）；采用水幕喷头时，喷头不应少于3排；喷头布置，应保证水幕的宽度不小于6m。水幕系统出水量大，能够启动防火隔热效果，防止火灾通过其蔓延。
1.2火灾情景假设
根据城市隧道火灾事件和最不利火灾情形原则,假设隧道内大型客车发生火灾，火源功率为30mw，火源热释放速率设置为常量。采用非稳态增长模型，选用t2超快速火灾模型，火灾增长系数为0.1876。火源选择设置在水幕正前方的中间车道上，距离6m，火源设置尺寸大小为2.0m×2.0m。根据火灾救援经验和试验数据，最后确定模拟时间为300s。
1.3城市隧道物理模型建立
隧道模型为双洞六车道隧道，隔墙设有车行联络通道，联络通道处规格均为4.0×4.5m，水幕设置宽度为6m，每个联络通道处设3排喷头，管路联络通道外壁布置,用角铁固定在隧道壁上。对于30MW范围内的t2超快速火,火源下游120m距离烟气流动均已充分发展。故隧道道模型物理长度为240m。隔墙厚度为1.6m，隧道净空高度为6.5m，隧道单洞净宽度为11.2m。如图1、2对比所得:数值模拟分析结果表明，水幕能够很好地防止火灾和烟气扩散。在水幕两侧同一时间段内，水幕两侧的烟气浓度、温度存在明显差异，火灾发生侧明显高于水幕相对侧。
2结论
水幕在城市地下隧道中应用具有以下优势，并为城市地下隧道的防火分隔和应急疏散提供了兼顾的新技术。1）水幕作为防火分隔通过“水墙”作用能够有效地防止火灾蔓延，为人员和车辆疏散提供畅通的应急通道。2）水幕作为防火分隔有效地避免传统防火卷帘、防火门易损坏、寿命低的特点，明显降低城市隧道维护成本。3）水幕系统需水量大，可根据需要在相应位置设置水收集回收系统，能够进一步降低能耗，实现绿色循环发展目标，有利于推广应用的新技术。
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