بخشی از مقاله
خلاصه
متروها یک جزء جدا نشدنی از حمل و نقل کلان شهری میباشند و نقش مهمی را در نگهداری قابلیت زیستن و حفظ محیط شهری ایفا میکنند. به دلیل تجمع زیاد افراد، مترو مکانی مناسب برای ایجاد رعب و وحشت و انجام عملیات تروریستی و خرابکاری میباشد. تهدیدهای تروریستی میتوانند به شکل یک کشتار عظیم - مثل حملات ناشی از وسایل آتش افروزی - ، حملات رادیولوژیکی - مثل بمب کثیف - ، حملات شیمیایی ترورریستی - مثل گاز سارین - و موارد دیگر آشکار گردد. با توجه به افزایش سفرهای درون شهری، سامانه حمل و نقل زیر زمینی به صورت تونلهای ریلی از اهمیت ویژه برخوردار هستند.
تهویه مناسب ایستگاه امری مهم و ضروری برای امنیت و آسایش انسان است. سیستم تهویه نصب شده در داخل ایستگاه علاوه بر ایجاد کیفیت قابل قبول هوا ، باید با تخلیه دود ناشی از انفجارهای منجر به حریق تأمین امنیت مردم را فراهم آورد. انفجار در چنین محلهای سربسته دارای سه منبع اصلی خطرناشی از ایجاد حرارت، تولید دود و کاهش اکسیژن میباشند.
این مشخصات با برخی پارامترهای دیگر نظیر شکل ساختاری محل وقوع انفجار و فاصله از منبع حرارت ترکیب شده و ممکن است در هر لحظه صدمات جبران ناپذیری را وارد نمایند. همچنین میتوان به حادثه تروریستی سال1995 با گاز سارین در مترو توکیو که بدون آتش سوزی انجام گردید اشاره کرد. در این تحقیق، ایستگاه A7متروی تهران مورد مطالعه قرار میگیرد. این ایستگاه از نوع جزیرهای بوده ودر محدوده استادیوم تختی قرار دارد. در این مقاله عملکرد مختلف سیستم تهویه و تخلیه دود برای گاز کشنده سارین بررسی می گردد.
.1 مقدمه
مسئله اساسی، مربوط به عوامل موثر در رخداد آتش سوزی و گسترش حریق و دود در تونل می باشد. آتش سوزی بر اثر ترکیب اکسیژن با یک ماده سوختنی به وجود می آید که این فرآیند تولید نور و حرارت - انرژی - می کند. در گذشته آتش سوزی های بزرگ در دنیا اتفاق افتاده است که تلفات زیادی داشته است. مواردی از آتش سوزی ها علاوه بر خسارت مالی بسیار بزرگ، باعث آلودگی بخش وسیعی از آب و هوا شده است. آمار نشان داده که حریق های بزرگ معمولا برای اولین بار و بدون پیش بینی ملموسی برای ساکنان و کارکنان رخ می دهد. در حالی که طبق بررسی ها حداقل 75 درصد این حریق قابل پیشگیری است.
آتش سوزی در ایستگاه های مترو، باعث ایجاد خطرات عمده برای سکنان آن ها و صدمه به اموال می شود. بسیاری از تحقیقات در دهه های اخیر، برای درک مکانیزم گسترش آتش سوزی در ساختمان های بزرگ انجام شده است. به دلیل مشکلاتی که در تمام عوامل موثر بر رشد و گسترش آتش سوزی در داده های ورودی برای مدل های گسترش آتش وجود دارد، این مطالعات اغلب با استفاده از یک روش احتمالی انجام شده است. عامل مهم در پیشگیری از خسارات ناشی از آتش، تهیه یک طرح خوب پیشگیری است.
در آتش سوزی تونل ها، علت اصلی مرگ و میر، دوده و گازهای کشنده از جمله عوامل خفگی مانند گاز سارین است. گاز سارین همراه با دود حاصل از آتش سوزی یک فاصله طولانی را از منطقه آتش سوزی طی می کند که برخی از تحقیقات در مورد انتشار آن، توسعه داده شده است. می توان از دیواره های هوا برای کاهش دود ناشی از آتش سوزی، مونو اکسید کربن ناشی از جابجایی آتش و گازهای سمی استفاده کرد. مقایسه نتایج بین سیستم تهویه و سیستم تخلیه نشان می دهد که سیستم تخلیه یک لایه پایدار از دود و دما در داخل ایستگاه و یک لایه دود گرم در ارتفاعات بالاتر ایجاد می کند
کنترل و تخلیه دود برای راهروها در ایستگاه های مترو سازگار با محیط زیست مهم است زیرا برای سکنان محبوس، تخلیه دود یک نگرانی محسوب می شود. به همین جهت انباشتگی دود به صورت یک موضوع کلیدی مطرح شده است و زمان تخلیه مورد نیاز باید کوتاهتر از زمان انباشتگی و تحت شرایط شلوغ همراه با بهره برداری از سیستم های مدیریت دود، باید مورد مطالعه قرار گیرد. با مقایسه زمان مورد نیاز تخلیه شبیه سازی شده و زمان لازم برای انباشتگی دود در یک ارتفاع مشخص، سیستم های خروج دود مناسب می توانند برای راهروها طراحی شده و نتایج حاصل می توانند در تهیه بهتر طرح های ایمنی آتش مفید باشند.
باید توجه داشت که مدیریت ایمنی آتش ممکن است حتی از ارائه قوانین ساخت و ساز غیر فعال و سیستم های حفاظت از آتش فعال بسیار مهم تر باشد
رویکرد اولیه طراحی ایستگاه باید برای کنترل حرکت دود در طول آتش سوزی و حفظ نواحی بحرانی اصلی - نظیر راه پله ها - از دود باشد. اگر لازم است، دود در ناحیه منشاء آتش فورا با ترکیبی از سیستم های تهویه و محدود کردن نواحی ورودی محبوس شود. چنین رویکردی شامل اتخاذ اقدامات لازم در هر محیطی که در آن آتش سوزی می تواند رخ دهد است که از این رو می تواند پر هزینه باشد
در پژوهش[5]، به شبیه سازی حریق در یکی از هتل های اصلی شهر چین تایپه پرداخته شده است که در طی آن ساکنان از خواب بیدار شده و اققدام به فرار می کنند. بعضی از آن ها بر اثر خفگی در اتاق خواب خود و یا راه چله جان خود را از دست دادند.
در پژوهش6 ، بررسی یک رخداد آتش سوزی در یک هتل که منجر به تلفات جدی در تاریخ تایوان شد، ارائه شده است. بررسی گزارش آتش سوزی به آن ها در تعیین نقطه منشاء آتش کمک زیادی کرد. داده های تجربی توسط موسسه بین الممللی استاندارد و تکنولوژی* برای یک کف پوش فومی به عنوان یک پارامتر ورودی برای شبیه سازی سوخت اولیه برای آتش استفاده شد.
در پژوهش7، با استفاده از نرم افزار پایروسیم، یک سینمای معمولی با کف شیب دار و سقف منحنی شرح و یک سناریوی آتش در یک سینما نشان داده شده است.
در پژوهش8 ، پژوهشگران از تحقیقات فنی خود از حریق در موسسه ملی استاندارد و فناوری در ایالت متحده آمریکا و از یک مدل کامپیوتری برای بازسازی رشد و گسترش حریق در تمام ابعاد پایگاه استفاده کردند.
در پژوهش9 به شبیه سازی حریق و گسترش دود در یک حالت آزمایشی و واقعی در آزمایشگاه تحقیقاتی حریق پرداخته شده است.
در پژوهش 10 نتایج عددی دو نوع سناریو آتش سوزی را برای یک مقیاس کوچک از تونل بررسی کردند. در این تحقیق شبیه سازی عددی با استفاده از نرم افزار تجاری فلوئنت انجام شد که در آن از مدل توربولانسی k- استاندارد و مدل احتراقی کسر مخلوط استفاده شد و انتقال حرارت تابشی نیز نادیده گرفته شد.
در پژوهش 11، با استفاده از کد متن بازFDS، احتراق در تونلی با طول100 متر را تحت دو سناریو متفاوت آتش سوزی شبیه سازی کردند. این ابزار شبیه سازی از مدل توربولانسیLES و مدل احتراقی کسر مخلوط بهره برده است. در این پژوهش به دلیل در دسترس نبودن داده های تجربی، نتایج حاصل از شبیه سازی عددی با روابط کلاسیک مقایسه شد و سرعت بحرانی و دمای متوسط تخمین زده شد.
در پژوهش12 ، با استفاده ازFDS میدان دما و سیال را در یک تونل مقیاس کوچک با ابعاد طول10 متر و مقطع عرضی0,14 متر مربع شبیه سازی کردند. در این پژوهش بار منبع حرارتی به طور متوسط بین 2 و13 کیلووات در نظر گرفته شد. دمای پیش بینی شده در طول سقف تونل با نتایج تجربی ارزیابی شد. در این مقاله ضمن بررسی آتش سوزی در ایستگاه مترو - مطالعه مورد ایستگاه A7 مترو تهران - فرض شده است که همراه آتش سوزی گازهای کشنده مانند گاز سارین در ایستگاه پخش شود. بنابراین عملکردهای مختلف سیستم تهویه و تخلیه دود در هنگام مواجه با آن و شعاع اثرگاز سمی در ایستگاه، بررسی شده است.
.2 روش تحقیق
بیشتر مدل های آتش برای مطالعه و تحقیق در ساختار آتش روبه پیشرفت بوده اند مانند مدل های دینامیک سیالات محاسباتی یا مدل های تئوری دیگر که معمولا برای شبیه سازی آتش به وجود آمده اند و به طور وسیعی در طراحی سیستم های مدیریت دود کاربرد دارند. پیشرفت تحقیقات دینامیک سیالات محاسباتی در مورد کاربردهای آتش در تونل ها در 10 سال اخیر بسیار کند بوده است. یک سیستم مرتبط، غیر خطی و شامل معادلات دیفرانسیل جزئی در معادلات مومنتوم به کار می رود. مدل دینامیک سیالات محاسباتی برای روی حرکت دود در نواحی دور از حریق جهت کاهش اثرات تابش حرارتی محدود شده است. [5] در مدل پیش زمینه دینامیک سیالات محاسباتی سه قسمت اصلی وجود دارد:
· جریان توربولانس در شبیه سازی شناوری که باعث افزایش حرکت است.
· جداسازی معادلات دیفرانسیل جزئی
· الگوریتم حل معادلات فشار و سرعت متوسط
با استفاده از نرم افزار پیشرفته شبیه سازی آتش، می توان طراحی تونل ها و ایستگاه های زیرزمینی را تحلیل کرد و علاوه بر آن به مقامات عالی رتبه تونل سازی و آتش نشانی ها مشاوره داد که چگونه به بهترین وجه از قوانین ساخت و ساز و حریق در حالی که فرم و عملکرد اصلی حفظ شود استفاده کنند. طرح آتش سوزی توسط نرخ انتقال حرارت و تولید گازهای سمی مشخص می شود که هر دو با توجه به نوع، مقدار و پخش مواد قابل احتراق در منشاء اصلی آتش اثر گذار خواهند بود.
