灾害模式化与计算方法

1,灾害模式化与计算方法,2,8.火灾损害模式,3,8.1火灾的形成,火灾的形成大都先由可燃物与氧气之混合，再自外部接受能量而开始燃烧，其后藉燃烧产生的热而逐渐向邻接部份漫延，最后到达该混合系特有的燃烧状态。火灾进行过程，依室内温度的变化大致可分成五阶段(1)第一阶段：起火（初期）（Initialfire）(2)第二阶段：成长期（Firegrowth）(3)第三阶段：闪燃（Flashover）(4)第四阶段：最盛期（稳定期（Fullydevelopedfire）(5)第五阶段：火灾的扩大或衰退（Fireenlargementordecay）,4,第一阶段:起火（初期）（Initialfire）起火的发生与起火位置并无绝对关系，而起火则与下列五项材料因素相关联：材料之热分解温度与速引火温度、发火温度及最低必要氧气量等着火难易性曝火面大小（材料有无防火被覆、涂装或保护）曝火位置（边缘处比平面处更易着火）可燃物量开口率,8.1火灾的形成,5,第二阶段：成长期（Firegrowth）一旦材料着火，其燃烧须产生更多的热能始可让燃烧扩大，此时火焰将从原燃烧点（区）扩展至紧邻材料或传越至火焰“侵袭”所及稍远处，此种由初着火处再引进一连串他处材料着火现象，即所谓延烧。,8.1火灾的形成,6,第二阶段：成长期（Firegrowth）通常火灾初期时，材料一旦着火，将藉辐射、对流及热传导使全区的温度上升，因此将加速、助长燃烧。此阶段深受下列材料因素之影响：材料之着火性表面燃烧性（在材料表面之火焰扩展)释热特性曝露面大小等几何特性可燃物量等,8.1火灾的形成,7,第三阶段：闪燃（Flashover）所谓闪燃乃是从火灾之成长期移向最盛期的短暂现象。在闪燃点时，因热分解产生的可燃性气体在室内高处蓄积，当该气体与空气之混合气体浓度到达燃烧限界，且温度已达多数材料之着火点或以上时，则室内全体将爆发性地陷于火焰中：亦即使局部燃烧瞬间扩大至全体燃烧。此阶段亦与下列材料因素有关：材料之着火性表面燃烧性曝露面大小可燃物量等开口率,8.1火灾的形成,8,第四阶段：最盛期（稳定期）（Fullydevelopedfire）自闪燃起始之后，火势旺盛、温度持续在高温领域的时期，称为旺盛期或稳定燃烧期。此期与系内全体可燃物之发热量有密切关系。表面燃烧性在此阶段无太大关联，因为火势已扩及全部可燃表面。此阶段之发烟性及燃烧气体生成性亦须加以注意。,8.1火灾的形成,9,第五阶段：火灾的扩大或衰退（Fireenlargementordecay）火灾扩大至其他结构体的阶段。或者，另一方面，独立住宅或限制于一房间之火灾，一旦到达最盛期的末期，即可看到室内火势趋小，此称为衰退期（后期）。火灾一旦发展至此时期，室内温度开呈直线般下降，地板上呈现残物燃烧状态，一直至灭熄为止。,8.1火灾的形成,10,8.2火灾的类型,依中华民国国家标准(CNS3658)的规定，将火灾分成四种主要类型：A类火灾（甲类普通火灾)：指建筑物家具等使用之材质，如木材、纸张、棉织物、纤维物、装饰物品、塑料、橡胶等之固体可燃物质引起之火灾。B类火灾（乙类油品类火灾)：指石油类、油漆类、植（动）物油类、有机溶剂类等可燃性液体、以及液化石油气、天然气、乙炔气等易燃性气体所引起火灾。C类火灾（丙类电器火灾)：指如电压配线、电动机器、变压器等通电之电气设备所引起之火灾。D类火灾（丁类金属火灾)：凡由钾、钠、镁、锂等可燃性金属（活性金属）及禁水性物质所引起的火灾。,11,8.2高楼建筑物火灾,所谓高层建筑物，系指高度在50公尺或楼层高度15层以上之建筑物。惟现今消防队之云梯车仅可达9楼，若利用水柱灌射，仅可再向上2层楼高，因此消防队对高层建筑物之外部灭火能力仅能达11层楼。高度在12楼以上之建筑物发生火灾时，唯有靠内部之消防设备，如自动洒水、水雾设备、室内消防栓及连结送水管等设备之运作；且逃生之方式唯有依靠最原始之步行方式逃生，依现行消防法令，高度11层以上之建筑物不强制设置避难器具，因高度过高，纵使设置亦无人敢使用。,12,8.2.1高楼建筑物火灾之特性,浓烟密布内部高温延烧迅速逃生不易抢救困难,13,浓烟密布高楼建筑物属钢构、水泥结构，牢固且属不燃性材料，由于结构不会燃烧，内部易燃材料因外部初期进入之空气不足，通常形成不完全燃烧而产生大量浓烟，基于烟向上窜升之特性，经由各通道、楼梯及管路向上层漫延，再加上高楼建筑物常有之烟囱效应，使整栋高楼建筑物在极短时间内迅速布满浓烟，造成视线阻碍与抢救困难。,8.2.1高楼建筑物火灾之特性,14,内部高温高楼建筑物大多属密闭式建筑，内部因燃烧产生的高温，无法藉空气之对流传递至建筑物外部，导致内部热量蓄积，形成内部高温、灼热，此现象不但造成受困者灼伤，亦使外部救援人员不易靠近，此时如有玻璃破裂或或门窗突破开启，将因带入大量空气造成瞬间产生猛烈的火势,8.2.1高楼建筑物火灾之特性,15,延烧迅速火焰燃烧特性是垂直向上延伸之速度远大于平面扩张之速度，高楼建筑物向上耸立，正符合火焰向上延烧的特性，另由于建筑物内垂直管道与上下楼梯通道亦形成火势延烧的孔道，即形成所谓烟囱效应（StackEffec)，由于内部与外部温差过大，导致内部空气向上窜升，外部之冷空气则迅速进入补其空位，此种现象于楼层越高时，其牵引力量愈大,8.2.1高楼建筑物火灾之特性,16,逃生不易高楼建筑物高度过高，腹地较大，通路转折变化多，人们在火灾发生时，通常较平日紧张、慌恐，再加上内部漆黑、浓烟呛鼻，都增加逃生之困难性。,8.2.1高楼建筑物火灾之特性,17,抢救困难目前消防队之云梯车高度仅能到达9层楼高度，水柱灌救恐无法达到预期效果；即使云梯车之高度可达，因风力、荷重及喷水之反作用力，均对云梯车本身产生相对风险性。,8.2.1高楼建筑物火灾之特性,18,8.3高科技厂房火灾,自从八十五年华邦电子工厂的火警案揭开序幕后接连发生了许多让电子产业受到重创的火警案，在八十五年到八十七年间所发生的火警案累积其财物损失以达二百亿元。而此类半导体工厂和一般工厂所不同的地方就是其都具有无尘室的构造，迥于其它建筑物且其晶圆生产过程中所需的硅钾烷、一氧化碳、氟化氢、硝酸等多种化学物品。兹探讨半导体产业中无尘室火警中其火灾特性及其消防设计是否符合其产房特性。,19,8.3.1高科技厂房火灾之特性,无尘室（cleanroom）又称洁净室，晶圆制程皆在无尘室中完成其中对于洁净度之要求甚高，为了符合标准，无尘室中强调气密性，具有特殊建筑挑高构造及保持内部气流流通过滤，同时进排气管道贯穿建筑物防火区划之间。从各种特征显示无尘室火灾与一般建筑物火灾特性显著不同，简述如下：易燃性液体、气体之快速延烧现象电器设备火灾危害一般可燃性物质火灾烟害,20,易燃性液体、气体之快速延烧现象易燃性液体灾害：易燃性液体灾害是无尘室火灾机率中排名最高者.化学气象沉积（CVDChemicalVaporDeposition）之清洗台经常使用丙酮、异丙醇、过氧化氢等易燃性液体来清洗制程中残留的化学物质，而且制程中的承载物、湿洗台等皆是以高分子塑化材料制程以避免腐蚀,再加上制程中经常需要加热或高温，若发生机械性故障造成温度监控装置失效或异常加温加热，都可能造成低燃点的可燃性液体发火，进而藉由高分子塑材之延烧而扩大火势。另外，可燃性液体导电性较差，易蓄积静电而与高分子塑料容器间产生静电火花，增加潜在火灾危险的可能性。,8.3.1高科技厂房火灾之特性,21,易燃性液体、气体之快速延烧现象易燃性气体灾害：晶圆制程中使用到的可燃性气体不下百种，其中有些气体在常温常压下便会自然发火燃烧，万一管路外泄或异常加热，其火灾潜式将更高。例如化学气象沉积（CVD）及磊晶（Epitaxy）时经常使用到的硅甲烷SiH4，当暴露在常温常压下便会发火燃烧，最容易发生硅甲烷燃烧灾害的地方即废气排放管（酸毒管），通常排放管是由聚丙烯（PP）所制造，以避免管路腐蚀，然而排放管中多属易燃性气体，若遇到引火源或外泄，将使管路陷于火焰之中，同时高分子塑料之排放管燃烧迅速并产生大量浓烟，更加影响救灾活动进行。,8.3.1高科技厂房火灾之特性,22,电器设备火灾危害制程中的加温及监控装置故障、电器短路、静电、电力不足及异常断电时用以辅助电力的发电机过热等，造成易燃性液体及气体发火燃烧，或是机器设备及高分子塑材的延烧，都使高科技无尘室厂房充满危机。,8.3.1高科技厂房火灾之特性,23,一般可燃性物质火灾废气及废液排放管、湿式蚀刻台、湿式清洗台、晶圆盒、晶圆载具、电线、墙、地板等皆为可燃性物质，造成火载量增加，也隐含着火灾的危机。,8.3.1高科技厂房火灾之特性,24,烟害无尘室中的设备多为高分子塑化材料，一经燃烧将产生大量浓烟，同时为了使洁净度符合制程标准，其通风换气设备将不停的运作，若产生大量烟雾，超过换气设备过滤设备所能处理的量，将使烟雾弥漫在整个无尘室密闭空间内，造成洁净度破坏，使制程中断，并延长抢救时间及威胁人命安全。,8.3.1高科技厂房火灾之特性,25,本省森林火灾一发生，扑救虽然极为艰辛，然本省高山森林环境所具有的特色亦使火灾不易扩大蔓延，这些特性包括有：本省东、中、南部干季在冬天火灾最多，北部在夏天火灾次多，东北部全年雨量平均，具有雨林之性质，无明显之干季，火灾最少，然北部地区由于位于东北季风与西南气流之交汇带，气候潮湿，森林火灾亦少，其次数仅略多于东北部。较严重的为中、南部的火灾发生时间均在冬天，然由于冬天气温低，入夜之后在零度左右低温之下，火灾往往自动熄灭。,8.4森林火灾,26,本省国有林班森林尚相当完整，森林微气候孕育之水气使得山区雨量丰沛且相当潮湿，本省山区全年降雨量3,500公厘以上，平地较少，约为2,500公厘，但仍为全世界平均之六倍以上。而山区相对湿度往往在80以上，在海拔1,7002,600公尺范围中之盛行云雾带，则相对湿度往往高达90以上，是全球最为湿润之地区之一，因此如果以美国林务署火灾危险度，由气温、相对湿度、燃料决定做火灾预测分级的话，本省国有林区95以上之地区几乎全年都是安全级。,8.4森林火灾,27,国有林中、低海拔保存之阔叶树林含水份高，基本上是最佳之防火森林，中、高海拔地带盛行云雾带，高湿之气候亦不易招致森林火灾，可畏的是南向及崩坍地带之松树林相、茅草以及高山箭竹草原。基本上松树及箭竹草原就是火灾适存植物，有人称诱火植物，因为火灾有利其生存。然松树树皮厚，除非枝条多，林下丛薮高（即楼梯燃料多），引致树冠着火，否则通常快速焚烧地下杂草之后，松树往往幸免于难。今天救火最艰困的即是高山箭竹草原，因为高山缺水，不容易到达，然高山箭竹之火灾来得急，去得也快。,8.4森林火灾,28,欲扑救森林火灾，应先了解森林火灾之特性。构成森林火灾有所谓三要素，即俗称之火三角：热源、空气、燃料等。火三角中只要除去一角，火即告熄灭，因此救火时常采下列三个方式：除却燃料：如开辟防火线，将燃料清除，则因燃料供应中断，而熄灭。.冷却温度：将水喷洒燃烧物体，以降低热度达燃烧点以下，则火即告熄灭。3.阻绝空气：利用火拍拍打，或砂土覆盖于燃烧物体上，或使用阻燃剂，使空气不能源源供应而窒息。,8.4.1森林火灾之特性,29,林务局森林救火队扑救森焚灾，基本上即依照上述原理进行，在较低平原地带可直接用水灌洒冷却扑救，然至于在高山险峻之处，团火往往随着风向由低谷往棱线燃烧，在棱线燃烧时因缺水救火极为艰难，因此常采用间接救火之方式，即开辟防火线，将燃料清除后引火回烧，可是如果起火地点在遥远之深山地区，徒步需三、四天以上，则救火即相当艰困，此时亟需有直升机将人员、补给等载往现场协助扑灭森林火灾。此次大水窟森林火灾之扑救即属这种方式。,8.4.1森林火灾之特性,30,一、直接的原因自然发生者：由于大自然之因素而引发森林火灾者，如雷电触及林木或火山爆发而延烧森林者，均属自然的因素，至于天候干燥，林木之枝叶因相摩擦而起火或枯枝落叶堆积发酵起火等，亦属然发生者。人为发生者：因人类之行为或所设置之设施而引起的森林火灾，均属人为的原因。又可分为偶然的、故意的及过失者三种，绝大部份的森林火灾均系人为的原因所造成，而其中又以过失者为最多。偶然发生者：因房舍建筑物失火而延烧或运输器械失事而引起者。故意放火者：人类故意放火烧毁森林的原因，主要可分为恶意的放火；由盗窃林产物为避免被发觉借故放火烧毁森林以掩灭证据；为图己之私利而放火，如开垦林地而放火烧毁森林；嬉戏迷信而放火。过失发生者：人类由于个人行为上之疏忽而导致森林火灾，此亦为森林火灾中发生最多的一种原因。林区内之一般行为引起者；由林业工作所引起；垦植而引起者；凡属可由注意而防止，然因疏于防范而引起之森林火灾均属之。,8.4.2森林火灾发生的原因,31,二、间接的原因人类与大自然接触之机会频繁而增加了森林火灾发生的机会。针叶树造林逐渐取代阔叶树，因其所含油脂多，较易着火，因而增加了森林火灾机会低龄林的面积之增加亦增多了森林火灾发生的机会。烧垦林地增加了森林火灾发生的机会。,8.4.2森林火灾发生的原因,32,三、林务局统计台湾各区域森林火灾之发生的原因：引火烧垦及清除地面吸烟不慎炊火、取暖火、照明火、焚烧纸钱及香烛狩猎闪电及集材机火花原因不明,8.4.2森林火灾发生的原因,33,8.5住宅火灾损害模式,住宅建筑物火灾财物损失影响因素之分析与危险指标之建立DeterminantsandRiskIndexforPropertyLossinResidentialBuildingFires,34,8.5住宅火灾损害模式,本研究针对1999年1月至2000年2月间台湾地区曾经发生火灾的住宅建筑物，藉由灾户的调查访问及官方的火灾纪录数据，测量可能影响火灾财物损失的因素。搜集调查的资料内容包括住户特性、建筑物安全性、火灾当时人员与时空属性、火灾燃烧特性及消防队介入抢救等。运用因素分析、相关分析、回归分析及区别分析等统计方法，归纳出影响火灾损失的重要因素，如建筑物结构、时间特性和避难逃生困难度，也检验这些因素对国内住宅建筑物火灾财物损失的影响力，并分析其相对影响权重。藉由火灾发生及影响时序，连结各个影响因素发展出统计解释模型，建立住宅建筑物火灾财物损失的解释模式与危险指针。,35,8.5住宅火灾损害模式,本研究针对1999年1月至2000年2月间台湾地区曾经发生火灾的住宅建筑物，藉由灾户的调查访问及官方的火灾纪录数据，测量可能影响火灾财物损失的因素。搜集调查的资料内容包括住户特性、建筑物安全性、火灾当时人员与时空属性、火灾燃烧特性及消防队介入抢救等。运用因素分析、相关分析、回归分析及区别分析等统计方法，归纳出影响火灾损失的重要因素，如建筑物结构、时间特性和避难逃生困难度，也检验这些因素对国内住宅建筑物火灾财物损失的影响力，并分析其相对影响权重。藉由火灾发生及影响时序，连结各个影响因素发展出统计解释模型，建立住宅建筑物火灾财物损失的解释模式与危险指针。,36,8.5住宅火灾损害模式,建筑物受火灾侵袭后，会因不同的火灾猛烈程度而有不同的危险程度，这些不同的火灾危险程度，可以视为随机变量或随机函数，这类变量或函数的数学期望值可以称为火灾危险度（firerisk），亦可称为猛烈度的结果量度.常见的猛烈度量度函数为:(1)火灾死亡人数、(2)火灾受伤人数、(3)财物之直接金钱损失(4)火灾烧损面积、(5)火势有无蔓延至防火区划或起火居室以外、(6)火势有否造成建筑结构完整性之破坏，(7)y些结果当中多种结果的组合.本文探讨的主要内容是火灾发生后财物之直接金钱损失，属于上述第三项的内涵,37,8.5住宅火灾损害模式,影响建筑物火灾财物损失之因素错综复杂，火灾发生前、火灾发生当时现场人员属性（从事的活动及反应）、火势发展、消防力介入与建筑物之间的互动关系等各个面向，各有其影响因素。这些因素至少包括下列：住户因素:例如：住户平时（火灾发生前）的防火知识、防火习惯及对火气的使用管理等；建筑物安全设施方面的因素:例如：建筑物结构、逃生信道状况、消防抢救条件及消防安全设备等时间或空间方面的潜在因素:例如：火灾发生时间、火灾发生当时人员活动情形、火灾当时人员属性以及从事之行为与反应等；,38,8.5住宅火灾损害模式,火灾燃烧相关情境因素:例如：可燃内装材料多寡、火场温度与释烟量、建筑物烧毁程度、延烧情况等；消防抢救情况因素:例如：火灾现场与消防队距离远近、消防队反应情形、抢救时间之控制与出动之救灾人力及车辆资源等；此外还有其他未知的或无法量化的因素,是目前研究人员尚无法掌握的。,39,8.5住宅火灾损害模式,40,8.5住宅火灾损害模式,本研究系以台北市、新竹县和台南县（市）做为调查范围，调查对象则以1999年1月至2000年2月间所发生之住宅建筑物火灾灾例为样本。所有的调查工作均透过这些县市之各个消防单位，针对辖区之火灾案例加以统计，为求问卷作答之正确性，在取得住户同意后，即交付问卷予灾户.总共收回有效问卷419件，因部分样本不愿意提供数据，因此其中包括无效问卷31件，有效率为93.11。,41,8.5住宅火灾损害模式,42,8.5住宅火灾损害模式,为提高本问卷之可靠性及所能测量到理论上的概念或特质，本研究亦采用Cronbach系数方法及因素分析（factoranalysis）方法对问卷题目进行检验,以提高本问卷内容之信度及淘汰和理论概念偏离的题目，使本问卷的建构效度获得最大的支持。本节将依序（灾户问卷、官方纪录、其他变量）简要讨论财物损失影响因素之测量。首先说明灾户问卷之内容与测量，并以防火意识为例，说明防火意识概念之测量方式（如表3所示），至于其他概念之信度与效度分析，为简洁计，摘要如表4所示5。其次，再针对消防局（官方数据）纪录与其他变量作说明,43,8.5住宅火灾损害模式,44,8.5住宅火灾损害模式,45,8.5住宅火灾损害模式,46,8.5住宅火灾损害模式,47,8.5住宅火灾损害模式,48,8.5住宅火灾损害模式,49,8.5住宅火灾损害模式,50,8.5住宅火灾损害模式,正确率75%,51,8.6高层建筑物火灾模式,高层建筑物火灾浓烟危险性分析与烟控系统探讨,52,随着时代的进步及国内经济快速发展，城市人口持续增长，在土地资源有限之情况，建筑物为增加空间利用性，加上国内营建工程技术突飞猛进推动下，促使城市建筑日趋向高空延伸，然而随着建筑物高度的不断升高，火灾发生时，建筑物的火灾防救、人员避难逃生能力，尚有待提升。因此，针对高度十六楼以上之高层建筑物，假若发生火灾事故时，必须首重倚靠建筑物内部之消防安全设备，例如自动洒水系统、水雾设备、泡沫系统、室内消防栓及连结送水管等灭火设备之运作，藉以扑灭火灾，此亦为现行国际间消防抢救对策之主流思维.目前世界各国对于高层建筑物火灾的防救之道，均着重于建筑物内部的防火硬件面与管理面，所以无论为人为事故之火灾，或是天然灾害之地震所引起之事故，防救灾策略均把大部分的防护功能转向建筑物规划设计时应发挥的自我防护力储备。,8.6高层建筑物火灾模式,53,8.6.1台湾地区高楼统计(94/12),54,8.6.2研究动机与目的,55,8.6.2研究动机与目的,过去对浓烟的处理方式为尽可能排放，因此有所谓排烟系统(SmokeExhaustSystem)之名词。及至今日之消防科技，对火场浓烟的处理模式已改进为控制手段，因此为烟控理论(SmokeControlTheorem)，为藉由事先对该建筑物在特定火灾情节(Scenario)下，分析之浓烟扩散特性，加以分析，以取得最佳之火灾烟控成效，避免因不当排烟反导致人员深陷火场，确保人员于火灾事故发生后能安全离开现场4-6，同时考虑各相关参数，如补气效应等7，务求火灾时能对火场浓烟达到最佳控制之情形。图1即为先前某大型车站全尺度火灾实验。在疏散人员时，良好之烟控手段将可维持逃生处更为明确的通道，同时提供适宜的环境，以利消防人员进行火场援救，保障人员生命安全，减少财物损失。,56,8.6.2研究动机与目的,在国外较先进国家目前大都将烟控设计视为影响避难逃生的重要因素之一，有效的烟控设计可适当的防止或延阻烟层的扩散或沉降，当然也就相对增加避难安全所欠缺的逃生时间，因此一般均将烟控策略与避难设计二者综合考虑，以进行较科学的性能式设计，足应当可发展出相当安全且符合经济效益的设计。排烟设备在一般消防安全设备之归纳分类，事实上原始之初系归纳消防抢救之设备。在一般火场消防抢救过程中，最大障碍即为浓烟，即使消防人员背负空气呼吸器，浓烟使抢救人员降低能见度，亦可能使救援人员丧失空间方向感，在伴随高温同时，更使抢救人员心理与生理负荷加剧，将增加人员逃生与抢救之困难度。针对高层建筑物火灾产生之浓烟，更须加以注意,57,8.6.2研究动机与目的,目前国内于1996年内政部所颁布的各类场所消防安全设备设置标准8为各类建筑物建造时所遵循的火灾安全法规。此消防法规中，有关烟控系统部分，仅于条文中规定防烟区划面积大小、防烟壁下垂之深度、排烟口位置与排烟量大小等等设计，此为典型条例式（Prescription）法规之规定。举例而言，于各类场所消防安全设备设置标准第189条第7款中规定：前款之排烟机应能随任一排烟口之开启而动作，其排烟量不得小于每分钟120立方公尺，且在一防烟区划时，不得小于该防烟区划面积每平方公尺每分钟1立方公尺，在二区以上之防烟区划时，应不得小于最大防烟区划面积每平方公尺每分钟2立方公尺。但地下建筑物之地下通道，其总排烟量不得小于每分钟600立方公。,58,8.6.2研究动机与目的,回顾过去数年高层建筑物发生火灾，因烟控系统未发挥预期阻止浓烟蔓延扩散功能，使浓烟侵入避难逃生通道及处所，造成严重人命伤亡，此现象在国内外数起死伤最严重火灾灾例中屡见不鲜，经深入探讨可发现系烟控系统整体规划不当所造成难以弥补的遗憾。,59,本研究预计采用数值分析方式，探讨高层建筑之火场烟囱效应分析与与改善。目前建筑火场烟仿真可分为区域模式(ZoneModel)与场模式（Field）二种模式，ZoneModel在计算上较FieldModel简单、省时，但ZoneModel仅可预测烟流动平均情形，无法预测实际火灾发生时建筑物内详细之流场与温度场分布。而FieldModel由于需要之假设较少，因此对火灾现象能有较仔细、正确之描述，但其缺点则为计算时间较为耗时9-10。目前常见场模式三种处理紊流模式方式分别为DirectNumericalSimulation(DNS),ReynoldsAveragedNavier-Stokes(RANS),andLargeEddySimulation(LES)，三种方式之主要差异在于对紊流之处理。其中LES法为以大尺度紊流(large-scaleturbulence)方式直接解流体物理量，而以次模型方式(submodel)说明小尺度紊流流场(small-scaleturbulence)。,8.6.3研究方法,60,本文采用以LES为主要计算模式之FDS软件来描述受火灾浮力驱动之气体流动现象，为2005年9月所公布第四版之版本。本软件系由美国国家标准局(NationalInstituteofStandardsandTechnology)建筑物与火灾研究实验室(BuildingandFireResearchLaboratory)所研发、针对火灾模拟之极佳辅助工具。目前国际有关试验烟控、火灾延烧之可能性与型态、避难相关之可维生条件环境与主动式防火安全系统之效益，多引用FDS4.0版来作为评估工具，此套软件也普遍受国内消防界所接受。,8.6.3研究方法,61,FDS软件架构，可分为以下三个部份：前处理器：于前处理器部分，须以纯文本格式、采用类似指令方式，输入仿真之模型尺寸、对象规格、格点分配及边界条件等，作为模拟计算之基础。数值解：此部份即是FDS的运算核心部份，将前处理所输入的对象几何尺寸等参数读入，以数值方法求解，并将所需的计算结果输出。后处理器：FDS后处理部份与OpenGL的绘图软件Smokeview结合，可将软件所计算出的结果，利用图形化方式、或二维与三维动画的效果，将流场性质展现出来。,8.6.3研究方法,62,8.6.3研究方法,63,8.6.3研究方法,64,8.6.3研究方法,65,8.6.4模拟方式与条件说明,66,8.6.4模拟方式与条件说明,67,8.6.5结果与讨论,经由FDS之模拟分析，已获致不错之结果。观察案例模拟结果。图6为十一楼起火处(餐厅)温度变化曲线图，图7为大厅右侧温度变化曲线图，图8为大厅左侧温度变化曲线图。,68,8.6.5结果与讨论,观察此三图之温度变化趋势，可发现得知，当起火后，约至300秒(五分钟)时，餐厅内厨房火势燃烧达第一次的高峰，并向大厅蔓延了出来。另观察火势之扩散情形，可发现大厅的火势经由中间的手扶梯井延烧至其它楼层，而延烧至大厅左侧之情形则较不明显。当大约450秒时，大厅温度明显下降。而大厅探测点h1、h2温度受到餐厅的热辐射的影响，温度下降较为缓慢。,69,8.6.5结果与讨论,由图9、图10为十一楼大厅右侧烟层浓度变化曲线图，与浓烟示意图，观察此二图可得知，大约在360秒时烟层浓度上升很快，及烟层的下降情形相当严重。代表的是不利于人员进行避难疏散动作，因此在此火场中之人员必将陷入恐慌、手足无措之情形。,70,8.6.5结果与讨论,藉由此模拟结果，更可说明当高层建筑物发生火灾时，主要注意事项虽为人员是否可以安全逃生、以进行避难行为之重视，但另一方面，管理权者仍须针对烟控系统加以规划、达到有效控制及降低火灾区之浓烟蔓延与扩散的重要性。且有利于于避难逃生时能提供明确的通道及处所，以利消防人员进行救援，并确保人命逃生安全及减少财物损失。,71,8.6.6结论,根据文献调查显示，建筑物发生火灾所造成的人员伤亡,多数为浓烟所引起，因此高层建筑对于火场浓烟的控制尤须加以留意.过去对浓烟的处理方式为尽可能排放，因此有所谓排烟系统(SmokeExhaustSystem)之名词。及至今日之消防科技，对火场浓烟的处理模式已改进为控制手段，因此对分析之浓烟扩散特性，加以分析，有其必要性。以取得最佳之火灾烟控成效，避免因不当排烟反导致人员深陷火场，确保人员于火灾事故发生后能安全离开现场。,72,8.6.6结论,在火场中，良好之人员疏散，搭配良好之烟控手段将可维持逃生处更为明确的通道，同时提供适宜的环境，以利消防人员进行火场援救，保障人员生命安全，减少财物损失。目前世界各国对于高层建筑物火灾的防救之道，均着重于建筑物内部的防火硬件面与管理面，对高楼层一旦发生火灾，无法单单仅依靠外界抢救，尤其水注灌救恐无法达到预期之效果，即使云梯车高度可达，然因高度之关系，风力、荷重及喷水反作用力等因素累加，均对云梯车本身产生相对的风险性。所以当灾害发生，无论为人为事故之火灾，抑或是天然灾害之地震所引起之事故，防救灾策略均把大部分的防护功能转向建筑物规划设计时应发挥的自我防护力储备。,73,8.6.6结论,经由FDS之模拟分析，发现此分析案例，当起火后，约至300秒(五分钟)时，餐厅内厨房火势燃烧达第一次的高峰，并向大厅蔓延了出来。另观察火势之扩散情形，可发现大厅的火势经由中间的手扶梯井延烧至其它楼层，而延烧至大厅左侧之情形则较不明显.对于由图9及图10分别为十一楼大厅右侧烟层浓度变化曲线图与浓烟示意图，显示约在360秒时烟层浓度上升很快，及烟层的下降情形相当严重。对于假若事故发生后，防救灾策略若拟定不当，或评估依据有误，则不利于高层建筑物内人员进行避难疏散动作，在此火场中之人员必将陷入恐慌、手足无措之情形。藉由本文模拟结果发现，可说明当高层建筑物发生火灾时，主要注意事项虽为人员是否可以安全逃生、以进行避难行为之重视，但另一方面，管理权者仍须针对烟控系统加以规划、达到有效控制及降低火灾区之浓烟蔓延与扩散的重要性。,74,极限值理论与大型火灾损失(ExtremeValueTheoryAndLargeFireLoses),http:/www.leeds.ac.uk/fuel/people/ramachandrang/publications.htm,8.7大型火灾损害模式,75,.EconomicRiskCapitalandReinsurance:anExtremeValueTheorysApplicationtoFireClaimsofanInsuranceCompany,StefanoCorradin,27December,2001根据英国G.Ramachandran发表的”极限值理论与大型火灾损失”(ExtremeValueTheoryAndLargeFireLoses)根据英国G.Ramachandran发表的”影响火灾损失的主要因素-极限值多重回归模式”(FactorsAffectingFireLossMultipleRegressionModelWithExtremeValues”,主要论文,8.7大型火灾损害模式,76,GUMBEL所倡导的极限值的统计理论已有很广泛的应用,但直到最近才被应用到保险问题上.本章探讨如何利用大型火灾的损失数据来做统计预测,而不是仅采用极大值.假设我们收集到一段时间内N个火灾损失理赔的数据样本,而此损失的母体机率分布函数为F(Z).假设我们将此N个数据由大至小排列:Z1,Z2,ZmZn,8.7.1前言,77,GumbelExtremeValueApplications,Theorysummary,78,GumbelExtremeValueApplications,Theorysummary,79,GumbelExtremeValueApplications,Theorysummary:Method1(WhenNisLarge),80,GumbelExtremeValueApplications,Theorysummary(method1whereNislarge),81,Theorysummary,GumbelExtremeValueApplications,Theorysummary(method2whereNissmall),Theith-smallest,82,Example1:某科学园区,从1970年至2004年年间的电子业共发生20重大火灾损失金额经调整通货膨涨后全部调为2004年的货币基准而且按照高低次序排列如左表所示.试回答下