摘 要

随着我国经济的迅速发展，我国航运业有着更大的发展机会。但我国现有的通航枢纽的通过能力仍旧无法满足航运市场需要，现有运能缺口也越来越大，急需采取措施，充分利用我国水利资源，在通航能力日渐饱和的山区河流枢纽地带建设船舶通航隧洞。本文以某典型通航隧道为例对船舶通航隧洞进行研究，船舶通航隧洞是一类新型的通航结构建筑物，由于其本身的半封闭结构特性，使得船舶一旦在隧洞航行过程中失火，将对船上人员生命安全及隧洞通航安全造成极大威胁。因此，本研究将对船舶通航隧洞内一类典型船舶火灾进行研究，对代表性船型在隧洞中发生的火灾采用火灾仿真模拟软件Pyrosim建立模型，得出火灾发生后隧洞内烟气、温度、CO浓度及能见度的变化情况，并得出各工况的可用安全疏散时间；使用疏散仿真模拟软件Pathfinder建立模型，对火灾发生后通航隧洞内部人员逃生的行为进行模拟，确定各工况的必需安全疏散时间，并根据安全性判据对人员能否安全疏散进行评估，以为后期有效防范隧洞内的船舶火灾安全风险并为发生火灾后人员的疏散提供支撑。最后以仿真模拟实验得出的结果为依据，对通航隧洞火灾安全管理提出了建议。

关键词：通航隧洞；船舶火灾；仿真研究；数值模拟；Pyrosim；Pathfinder；ASET；RSET；逃生疏散

Abstract

With the rapid development of China's economy, China's shipping industry has a greater opportunity for development. However, the passing capacity of China's existing navigation hubs still cannot meet the needs of the shipping market, and the gap of current transportation capacity is getting larger and larger. Therefore, it is urgent to take measures to make full use of China's water resources and build navigation tunnels for ships in the increasingly saturated mountainous river junction zone. This paper takes a typical navigable tunnel as an example to study the navigable tunnel of ship. The navigable tunnel of ship is a new type of navigable structure building. Due to its semi-closed structure, once the ship catches fire in the process of tunnel navigation, it will pose a great threat to the life safety of people on board and the safety of tunnel navigation. Therefore, this study will study a kind of typical ship fire in the navigation tunnel of the ship. The fire simulation software pyrosim is used to build the model for the fire of the representative ship type in the tunnel. The changes of smoke, temperature, CO concentration and visibility in the tunnel after the fire are obtained, and the available safe evacuation time of each working condition is obtained;the evacuation simulation software Pathfinder is used to establish the model to simulate the escape behavior of the personnel in the navigation tunnel after the fire, determine the necessary safe evacuation time of each working condition, and evaluate whether the personnel can evacuate safely according to the safety criteria, so as to effectively prevent the fire safety risk of the ship in the tunnel and provide support for the evacuation of the personnel after the fire.Finally, based on the results of simulation experiments, some suggestions for fire safety management of navigation tunnel are put forward.

Keywords:Navigation tunnel; Ship fire; Simulation research; Numerical simulation; Pyrosim; Pathfinder. ASET. RSET. Escape evacuation

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 问题的提出与研究意义 1

1.1.1 选题背景 1

1.1.2 研究意义 2

1.2国内外研究现状 3

1.2.1 隧道火灾研究方面 3

1.2.2 船舶火灾研究方面 4

1.2.3 隧道火灾人员疏散研究方面 5

1.3 研究内容及技术路线 6

1.3.1研究内容 6

1.3.2 技术方案及措施 7

1.4主要结论 8

第二章 火灾模型与疏散模型的建立 10

2.1研究对象（某通航隧洞）介绍 10

2.2 基于Pyrosim的通航隧洞船舶火灾模型的构建 11

2.2.1 火灾仿真模拟软件Pyrosim的介绍 12

2.2.2通航隧洞船舶火灾模型的构建 12

2.2.3火灾仿真模拟参数设置 12

2.3基于Pathfinder的通航隧洞火灾人员疏散模型的构建 13

2.3.1 人员疏散仿真模拟软件Pathfinder的介绍 13

2.3.2通航隧洞中船舶火灾人员疏散模型的构建 13

2.3.3疏散参数设置 14

2.3.4人员疏散模型安全性评估方法 14

第三章 通航隧洞船舶火灾模拟结果及分析 16

3.1安全性判断标准 16

3.2船舶火灾模拟结果与分析 16

3.2.1烟气扩散分析 16

3.2.2温度分析 17

3.2.3 能见度分布分析 21

3.2.4 CO浓度分布 25

3.3本章小结 28

第四章 人员疏散模拟结果及分析 29

4.1 安全性判定标准 29

4.1.1 必需安全疏散时间 29

4.1.2 可用安全疏散时间 30

4.2船舶火灾人员疏散模拟结果与分析 31

4.2.1可用安全疏散时间的确定 31

4.2.2 必需安全疏散时间的确定 32

4.3 本章小结 33

第五章 关于通航隧洞火灾安全管理的建议 34

5.1 疏散面临的问题 34

5.2建立通航隧洞火灾防控体系 35

5.2.1建立防火救灾管理体系 35

5.2.2建立避险救援体系 35

5.3本章小结 36

第六章 结论与展望 37

6.1结论 37

6.2展望 38

参考文献 39

致谢 42

第一章 绪论

1.1 问题的提出与研究意义

1.1.1 选题背景

我国有12.3万公里的内河航运和18000多公里的海岸线，这大自然馈赠的优越自然条件加快了中国航运业的发展。随着我国经济的蓬勃发展，我国航运事业的发展遇到了发展机遇。航运因具有价格低廉、货运量大、运输距离长的特点，在我国成为货运运输业中的重要运输方式之一。但我国现有通航枢纽的通过能力仍旧无法满足水路运输的需要，现有运能缺口也越来越大，急需采取措施，例如充分利用我国水利资源，在通航能力日渐饱和的山区河流枢纽地带建设船舶通航隧洞。

船舶通航隧洞是一类新型的通航结构建筑物，是为运河穿过高山峻岭而开通的通航建筑物。设置引航道与主航道以连接其两端，并设有通航船舶等待通过时需要的引航建筑物和靠泊建筑物。通航隧洞应保证隧洞的深度、宽度和通航净空满足通航的要求，船舶通航隧洞具有断面大的特点，横截面积远大于一般公路、铁路的隧道。公路隧道是当公路工程遇到高山峻岭时，通过在山中开挖隧道来使公路连贯。铁路隧道是为车辆通过而在地下修建架设铁路的建筑物。随着世界隧道技术的迅速发展，隧道正逐步向自动化、提速化、智能化方向发展，并不断提高克服地质困难和不利条件的能力和技术。