运用事件树法定量评估某商贸城火灾直接财产损失研究

运用事件树法定量评估某商贸城火灾直接财产损失研究

【摘要】 本文选取某商贸城作为评估对象，采用事件树法对其火灾财产损失进行了定量评估。结果表明采用事件树法，进行人员财产高度密集场所的消防安全评估，具有可操作性与可行性。本文研究将有助于此类场所的火灾风险评估，为控制和防范火灾提供参考。

【关键词】 事件树法公众聚集场所火灾财产损失定量评估

1 前言

火灾风险评估,包括定性评估和定量评估,具体包括火灾时人员的有效避难评估、火灾时的财产损失评估及消防措施的可靠性和有效性评价等;其中前两项评估是火灾风险评估的核心内容[1]。开展建筑火灾财产损失定量评估,有助于实现消防投入、安全生产经营、降低火灾损失的协调统一,为火灾保险提供依据,为建筑性能化设计奠定基础,达到提高火灾安全投入效益、火灾防治更加有效、安全管理水平更高的目标。

火灾风险定量评估,是以系统发生事件的概率为基础,依据大量数据和数学模型,计算火灾风险大小,并以之衡量系统火灾安全程度。火灾风险定量评估方法,通常包括建筑火灾安全工程法(L曲线法)、消防评估CrispⅡ模型、火灾风险评估方法FIRECAM、火灾风险评估方法CESARE-Risk模型、事件树法、事故树评估方法及模糊数学评估法等[2]。

火灾可能导致的财产损失评估,包括直接财产损失评估和间接财产损失评估。本文主要针对建筑火灾造成的直接财产损失,运用概率论相关知识,根据建筑火灾不同发展阶段的成长概率,采用事件树评估法和蒙特卡洛模拟分析法等,评估指标包括统计建筑物内的火灾荷载、预估建筑火灾时烧损面积、建筑物使用年限内的可能烧毁面积和财产损失、火灾引起建筑物坍塌等。

2 事件树评估法

2.1 评估程序

本文用事件树评估方法,分析计算火灾发生后蔓延到各个不同阶段的概率。根据所计算的概率,预估建筑火灾时烧损面积、建筑物使用年限内的可能烧毁面积和财产损失。

表1系统构成因素及符号表

表2火灾各阶段防灭火设施设备的有效实施概率取值

表3建筑物火灾发生频率取值表

表4火灾各阶段成长概率和烧毁面积计算结果表

根据火灾阶段1～4的特征,确定各阶段各系统及构成要素。分析系统及各要素的因果关系,确定成功与失败两种状态及其可能的概率。从火灾阶段1开始,按照系统要素的排列次序,分阶段从左向右逐步编制与分析事件树。根据各节点确定的成功与失败概率值,进行定量分析与计算,得出火灾各阶段的成长概率。根据火灾各阶段的成长概率和相关数据,进行火灾财产损失评估。其基本程序如图1所示。

2.2 火灾成长概率

(1)火灾阶段划分。根据火灾发展过程中的不同危险程度和消防设施灭火的不同效果,将火灾从起火至蔓延至整个防火分区划分为4个阶段[2～3]。每个阶段的火灾特点及主要防灭火措施的有效性如下:

阶段1,火灾初期发展阶段,是从起火至建筑物内人员使用灭火器或自动喷水设施启动扑灭火灾的阶段。

阶段2,火灾继续发展阶段,火灾在阶段1没有得到有效扑灭或控制,是从使用灭火器或自动喷水设施扑救失败至使用消火栓系统灭火的阶段。

阶段3,火灾充分发展阶段,火灾在阶段2没有得到控制继续发展,是从使用消火栓系统扑救失败至借助消防队力量控制火灾的阶段。

阶段4,火灾进一步发展阶段,火灾在阶段3没有得到有效控制蔓延,是从消防队力量控制火灾至起火点火灾蔓延到整个防火分区的阶段。

(2) 相关符号及含义。火灾发生发展过程中,每个火灾阶段中,事件树及每个分支,涉及的子系统或因素及符号较多,系统构成因素及符号表如表1。

(3)阶段1的火灾成长概率及临界时间。在使用火灾探测报警系统、灭火器或自动水喷淋三种防灭火措施的条件下,对火灾超出阶段1可能的发展情况,事件树分析图如图2:

根据以上事件树分析,发生如下两种情况,火灾超出阶段1发展到阶段2:

a火灾自动报警成功→自动水喷淋灭火失败→灭火器灭火失败→阶段2

b火灾自动报警失败→灭火器灭火失败→阶段2

火灾超出阶段1的火灾成长概率计算,PFph1 = pa1(1-pa2)(1-pa3)+(1-pa1)(1-pa3)。

用Q表示热释放速率,单位为kW;t表示起火后的时间,单位为s;t0 为开始有效燃烧的时间,单位为s;为火灾增长系数,单位为Kw/s2,根据商贸城内可燃物品种类,易燃物较多,火灾传播速度较快,参照美国消防协会标准NFPA,取值0.04689[2～3]。火灾初期的热释放速率计算为。

在火源的热释放速率没有超过950kW时,火灾可以被灭火器扑灭;火源热释放速率从0开始达到950kW所经历的时间,即是火灾可以被灭火器扑灭的临界时间。阶段1的临界时间,即为灭火器扑灭火灾的临界时间TFph1,此时TFph1=t。TFph1的计算[2～3]为TFph1=。

(4)阶段2的火灾成长概率及临界时间。阶段2火灾继续发展,室内温度升高,产生高温有毒烟气,室内排烟设备启动,使用室内消火栓灭火。使用排烟设备和室内消火栓防灭火条件下,阶段2可能的发展情况,事件树分析图如图3。

根据以上事件树,发生以下两种情况,火灾超出阶段2发展到阶段3:

a排烟设备启动成功→室内消火栓灭火失败→阶段3

b排烟设备启动失败→阶段3

火灾超出阶段2的火灾成长概率,PFph2= PFph1(1-pb1pb2)。

阶段2火灾发展中产生高温有毒的烟气,当烟气层的高度下降到对人有危害的高度(通常为1.5m)、或烟气层的热辐射能量大于0.25W/cm2,就会影响室内消火栓灭火或对人体造成灼伤,即为阶段2的临界时间,用TFph2表示,单位为s。TFph2可以用经验公式,也可以用区域模拟软件计算得出[2～3]。

(5)阶段3的火灾成长概率及临界时间。阶段3火灾继续发展,火势发展很快,仅依靠室内防灭火措施自救很难扑灭或控制火灾,需借助消防队力量控制火灾。在借助消防队力量灭火的条件下,阶段3可能的发展情况,事件树分析图如图4。

根据以上事件树,火灾发展超出阶段2,当消防队力量及时有效扑救灭火,火灾在阶段3被扑灭。当消防队力量及时有效扑救灭火失败→阶段4,火灾超出阶段3的火灾成长概率,则PFph3= PFph2(1-pf3)。

阶段3的临界时间,应是火灾从开始发展到轰燃阶段经历的时间。一般认为当着火点烟气层的温度达到300℃或地板处的辐射通量大于20Kw/㎡时,就会发生轰燃。

根据起火点不同的装修材料和空间结构确定烟气层温度,阶段3的临界时间用TFph3表示,时间为s;Th烟气层温度,单位是℃;Q表示热释放速率,单位为kW;hk为室内墙壁的有效传导系数,单位为kW/m2K;AT为室内表面积,单位m2;A为开口面积,单位m2;H为房间高度,单位m2;T∞为环境温度,单位是℃;T0 室内温度,单位是℃;kpc为热惯性,单位为kW2s/m4K2;t火灾燃烧时间,单位为s。计算如

下[2～3]:

TFph3=t

(6)阶段4的火灾成长概率及临界时间。阶段4火灾进一步发展阶段,起火点火灾蔓延到其他房间(区域)直到整个防火分区,所有可燃物开始燃烧,防火卷帘及时下降关闭隔断,消防队力量及时有效参与扑救灭火。事件树分析图如图5。

根据以上事件树,火灾发展超出阶段3,当防火卷帘关闭成功,或防火卷帘关闭失败和消防力量及时有效扑救灭火,火灾在阶段4被扑灭。火灾超出阶段3的火灾成长概率,则PFph4= PFph3(1-pc1)(1-pf4)。