臺灣博碩士論文加值系統

長隧道若發生火災，因其地下化、密閉性，造成救援可及性差、及時性不佳及火災溫度易急遽升高，將對於用路人及應變救援人員之生命安全有著莫大之威脅。本研究將探討長隧道通風、排煙及水霧系統整合後對於隧道內火災效應之影響。本研究以數值模擬軟體(FDS)分析我國蘇花公路之觀音隧道及谷風隧道，設計火源包括1.一台滿載可燃貨物之大貨車2.兩輛大客車及五輛小客車追撞起火，分別於420秒及480秒達最大熱釋放率100 MW，並評估兩種火災情境 (1)自由燃燒情境及(2)通風、排煙及水霧系統皆作動情境。初始風速為2.5 m/s，噴流式風機於60秒開啟，並於120秒內達3 m/s；排煙系統於60秒時啟動，並通過火源下游排煙風門吸入濃煙，總和排煙量達360 m3/s；水霧系統於240秒開啟，其放水流量達6 L/min‧m2。透過火災性能驗證基準指標之項目佈設溫度、CO濃度、可視度及輻射熱測點量測分析。模擬結果顯示「通風、排煙及水霧系統」皆開啟之狀況下，將有效抑制隧道火災風險，降低溫度、CO濃度及熱通量，並提高上游區域之可視度。因此，通風、排煙及水霧系統可為撤離人員提供安全的環境、提高消防員的安全性及避免火勢蔓延並保護隧道結構。

Long tunnel fires are very dangerous due to high temperature, difficulty for people to evacuate, challenges for fire fighters to assess to the tunnel fires, etc. This study investigated numerically the effects of ventilation, smoke exhaust and water mist systems on long tunnel fires of Guan-Yin and Gu-Feng tunnels in Su-Hua road. The design fires included a large truck fire and two buses and five cars, reaching a maximum heat release rate of 100 MW in 420 s and 480 s, respectively. Two fire scenarios were evaluated: (1) free-burning, and (2) with ventilation, smoke exhaust and the water mist systems. The speed of ventilation was 2.5 m/s before 60 s and reached 3 m/s in 120 s. The smoke exhaust system was activated at 60 s, and reached 360 m3/s through a downstream duct. The water mist system of 6 L/min‧m2 was switched on at 240 s. The temperature, CO concentration, visibility, and radiant heat flux were measured.

The results show that the ventilation, smoke exhaust system and water mist systems can effectively reduce the risk of the tunnel fires, decreasing the temperature, CO concentration and heat flux, and increasing the visibility of the upstream region. Thus, the ventilation, smoke exhaust and water mist systems could produce a safe environment for evacuees, enhance the safety of fire fighters, avoid fire spread and protect the tunnel structure.

目錄
摘要...... i
Abstract.... ii
表目錄.... vii
圖目錄.... ix
一、緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 研究方法與步驟 4
1.3研究內容 5
1.4工作流程 8
二、文獻回顧 9
2.1隧道火災特性 9
2.2隧道通風排煙設備設置與啟動模式 11
2.3隧道火災之臨界風速 14
2.4隧道水霧系統 15
2.5.1 水霧系統基本事項與放水區域 18
2.5.2水霧系統放水時機與時間 19
2.6通風及水霧情境下縮小尺度隧道火災實驗 21
2.7通風及水霧情境下數值模擬隧道火災 23
2.8全尺寸隧道火災實驗 24
三、實驗設計與方法 27
3.1模擬情境 27
3.1.1電腦數值模擬軟體 32
3.2隧道模型說明 36
3.2.1通風系統及排煙系統之初始設定與邊界條件 38
3.2.2 水霧系統之設置 42
3.3火源設定 44
3.3.1一輛大貨車火災 46
3.3.2兩輛大客車及五輛小客車火災 48
3.3.2火源位置 51
3.4隧道內堵車情境 53
3.4.1火災發生於觀音隧道南下4+899SB處 53
3.4.2火災發生於觀音隧道南下10+003SB處 54
3.4.3火災發生於谷風隧道南下11+060SB處 54
3.5網格尺寸分析與格點配置 56
3.6 火災對人體的危害 60
3.7測點規劃 63
3.8用路人避難至距火場任一位置所需之時間(Treq) 65
四、模擬結果與分析 68
4.1 一輛大貨車火災情境模擬(觀音隧道南下4+899SB) 68
4.1.1 隧道模擬歷時分析 69
4.1.2 用路人避難安全性驗證 78
4.1.3 消防救援可及性 89
4.1.4 隧道結構完整性 91
4.1.5 火勢延燒 93
4.2 兩輛大客車及五輛小客車火災情境模擬(觀音隧道南下4+899SB) 95
4.2.1 隧道模擬歷時分析 96
4.2.2 用路人避難安全性驗證 106
4.2.3 消防救援可及性 117
4.2.4 隧道結構完整性 119
4.2.5 火勢延燒 120
4.3一輛大貨車火災情境模擬(觀音隧道南下10+003SB) 125
4.3.1 隧道模擬歷時分析 126
4.3.2 用路人避難安全性驗證 135
4.3.3 消防救援可及性 146
4.3.4 隧道結構完整性 148
4.3.5 火勢延燒 149
4.4兩輛大客車及五輛小客車火災情境模擬(觀音隧道南下10+003SB) 151
4.4.1 隧道模擬歷時分析 152
4.4.2 用路人避難安全性驗證 162
4.4.3 消防救援可及性 173
4.4.4 隧道結構完整性 175
4.4.5 火勢延燒 176
4.5 一輛大貨車火災情境模擬(谷風隧道南下11+060SB) 181
4.5.1 隧道模擬歷時分析 182
4.5.2 用路人避難安全性驗證 192
4.5.3 消防救援可及性 203
4.5.4 隧道結構完整性 205
4.5.5 火勢延燒 206
4.6兩輛大客車及五輛小客車火災情境模擬(谷風隧道南下10+060SB) 208
4.6.1 隧道模擬歷時分析 209
4.6.2 用路人避難安全性驗證 219
4.6.3 消防救援可及性 231
4.6.4 隧道結構完整性 233
4.6.5 火勢延燒 234
五、 結論與建議 240
參考文獻 243

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