計算機仿真在消防救援工作中應用
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摘要：根據(jù)情景構(gòu)建的理論和方法，基于同類事件的普遍規(guī)律、預期風險、真實背景，采用基于計算流體力學（CFD）技術(shù)的可靠先進軟件工具，對事故情景的動態(tài)發(fā)展過程進行數(shù)字化模擬。由于巨災演變復雜想象困難，更需要依托情景構(gòu)建方法開展全景式描述。情景構(gòu)建有利于凝聚整體力量，提高協(xié)調(diào)能力。短期內(nèi)，情景構(gòu)建有利于優(yōu)化消防救援預案，完善應急響應機制，輔助指揮決策，提高救災處突能力；長期看，情景構(gòu)建能夠準確排查風險點，幫助人們制定風險防范的綜合治理措施。
關(guān)鍵詞：消防；巨災；情景構(gòu)建；計算機仿真
消防救援隊伍在進行災害事故預先準備的時候，會首先對保衛(wèi)對象或假設(shè)區(qū)域的情況進行熟悉。在情況熟悉的基礎(chǔ)上，對未來一定時期內(nèi)可能發(fā)生的事故情景進行合理設(shè)想，描述其主要威脅，并基于所設(shè)想的情景，制定相應的處置措施。合理的設(shè)想和情景構(gòu)建，是消防救援準備工作開展的基礎(chǔ)。但是巨災情景的發(fā)生和演變都非常復雜，事先想象事故過程、尋找關(guān)鍵環(huán)節(jié)存在較大困難，導致事前的預案編制和應急措施往往和災情實際難以匹配?；谟嬎銠C仿真的全景式巨災情景構(gòu)建是一種新的公共安全理論和應急準備技術(shù)方法，對提髙消防救援隊伍應對巨災場景的能力有著重要意義。
1引言
巨災并不是一個精確的概念，一般指發(fā)生概率不大但是一旦發(fā)生將對人民生命財產(chǎn)造成特別巨大的破壞損失，對區(qū)域或國家經(jīng)濟社會產(chǎn)生嚴重影響的災害事件。由于巨災發(fā)生的概率較小，往往遠離人們直覺所能感受的范圍。對普通的災害事故，專業(yè)人員可以對災情的情景進行合理設(shè)想，然后根據(jù)合理設(shè)想的情景提出相應的應對準備措施，形成行之有效的處置預案。但是對于巨災，人們往往職350能模糊的認識到威脅的存在，但是一旦威脅成真，災情將如何發(fā)生、發(fā)展、演變，則難以想象和推理。人們無法從平時的救災經(jīng)驗中構(gòu)建準確的巨災情景，從而導致災情應對的遲鈍與疏漏。以美國“9．11”事件為例，美國安全與防災部門設(shè)想過許多災害情景，也做了一定的準備，比如災害發(fā)生后，雙塔大樓實施了快速有效的人員疏散，空軍一號迅速升空指揮，全美領(lǐng)空迅速實施“凈空”行動，確保了避免后續(xù)航班再發(fā)生災害事故和空中指揮的順暢。但是由于沒有人完整的模擬并檢驗過類似的災害情景，“9．11”響應過程中出現(xiàn)了大量的消防員犧牲和銀行、交易所等一些重要業(yè)務連續(xù)性出現(xiàn)中斷，對社會公眾心理產(chǎn)生了嚴重沖擊。
2情景構(gòu)建的意義
情景構(gòu)建是基于真實背景，對某一類突發(fā)事故的普遍規(guī)律進行全過程、全方位的系統(tǒng)描述。情景構(gòu)建需要對設(shè)想的災害事故進行全景式構(gòu)建，力圖展現(xiàn)最廣泛的風險和任務，模擬事故發(fā)生發(fā)展過程中的主要威脅。情景構(gòu)建可以為加強風險治理和提高應急準備能力提供一套有效的方法。情景構(gòu)建具有以下多重意義：
2．1有利于直觀表現(xiàn)災害基本規(guī)律
情景構(gòu)建不同于傳統(tǒng)的“典型案例”，而是基于災害事件的普遍規(guī)律構(gòu)建，具有全過程、全方位、全景式的特點，通過數(shù)字模型展現(xiàn)，直觀性強。
2．2有利于凝聚部門共識
由于政府部門條塊分割，各管一攤。不同層級政府，不同業(yè)務部門由于部門利益的束縛和思想認識的局限，對災害事故缺乏統(tǒng)一認識。應急管理部門成立后，雖然突發(fā)事件的部門間協(xié)調(diào)得到了極大的提升，但是應急管理部無法強行統(tǒng)一各部門，各層級政府的思想。而一個直觀的、全景式的情景展現(xiàn)，有利于讓各部門對災害事故形成直觀的認識，進而關(guān)注和理解防災部門的工作，形成跨部門共識。以情景構(gòu)建為核心的危機應急準備理論與實踐，已經(jīng)在國內(nèi)外得到了廣泛的應用，在預防和應對重大事故災難中發(fā)揮了重要作用。在準確模擬了災害事故演變情景的基礎(chǔ)上，以過程為中心開展預案編制工作，有助于凝聚整體力量，對災害事故進行有效的預防、準備、響應，提高復雜情景下的作戰(zhàn)指揮與協(xié)調(diào)能力。2007年美國國家安全委員會（NSC）了《美國重大突發(fā)事件情景規(guī)劃》（NSP），描述了15種重大突發(fā)事件情景，并以這些假設(shè)情景為引導，提高重大突發(fā)事件的預防、準備、響應和恢復能力。2013年，北京市啟動開展了大范圍暴雪天氣交通中斷事件、重特大危險化學品事故等12項情景構(gòu)建的專題研究。2015年7月，廣州市安委會針對廣州市南沙區(qū)小虎島化工區(qū)、黃埔化工區(qū)、廣州地鐵等高風險區(qū)域啟動情景構(gòu)建研究。2018年，深圳市原安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局和深圳市城市公共安全技術(shù)研究院開展了深圳市下洞油氣儲存區(qū)、月亮灣大道成品油管道危險化學品事故巨災情景構(gòu)建研究。
3情景構(gòu)建的技術(shù)路線
3．1情景構(gòu)建的常用工具
FLACS軟件是一款基于三維計算流體動力學（CFD）原理的模擬仿真軟件，是一個全面的、易于使用的3D建模工具，在氣體流體流通與擴散、蒸汽爆炸和爆破過程、流體泄漏與火災事故等領(lǐng)域具有權(quán)威地位。模擬仿真過程全部采用3D建模，可以準確的預測后果（見圖1、圖2）。
3．2篩選事故情景查清重大風險
在構(gòu)建事故情景之前，需要首先對研究對象進行摸底調(diào)查，掌握研究對象的基本情況、事故特點、工藝流程等詳細信息。分析國內(nèi)外與研究對象場景相近、性質(zhì)類似的場所的事故案例，從而篩選出最具可能性的事故情景，避免無的放矢。
3．3構(gòu)建情景場景模擬情景演化
通過有關(guān)主管部門，獲取研究區(qū)域的地形地貌數(shù)據(jù)，選擇合適的軟件進行處理。處理成果作為場景基礎(chǔ)文件導入FLACS軟件的前處理模塊，并進一步構(gòu)建研究對象的數(shù)字3D模型＾根據(jù)上一步篩選出來的事故情景，模擬事故發(fā)生發(fā)展的全過程。在模擬過程中，需要使用一些數(shù)學模型計算泄漏、火災、爆炸的演化過程。一般數(shù)學公式都可以在常用的資料中查找到。在模擬出事故過程后，需要對事故處置的任務進行梳理，劃分響應階段，形成情景任務的列表（見圖3、圖4）。
3．4分析事故后果梳理分解任務
事故發(fā)展的不同階段，其影響和威脅的范圍各不相同。要對影響范圍內(nèi)的人員數(shù)量、建筑情況、危險源等進行全面摸查，分析不同時間點人員傷亡、建構(gòu)筑物受損等后果，為人員疏散轉(zhuǎn)移和各種應急處置措施的開展提供科學依據(jù)。根據(jù)情景構(gòu)建的成果，分析現(xiàn)有的處理事故的能力。
情景構(gòu)建在消防救援預案編制和臨場指揮工作中都能夠發(fā)揮重要作用。傳統(tǒng)的消防救援預案是一種“預測－應對”型的預案，已經(jīng)基本形成了一個“橫向到邊，縱向到底”的預案體系，該類預案以“職能”為中心，具有任務分工較為明確的優(yōu)點，也具有條塊分治，協(xié)調(diào)不足，難以信息共享形成合力的缺點。為克服以職能為中心的預案體系的缺點，我們應該結(jié)合情景構(gòu)建，以過352程為中心編制消防救援預案。情景構(gòu)建使消防救援準備工作有一個明確的目標，從而更好的提升了預案編制的針對性和有效性，幫助我們提高復雜情景下的作戰(zhàn)指揮與協(xié)調(diào)能力。根據(jù)所構(gòu)建的情景，我們應該將在消防救援預案中重點展現(xiàn)以下任務要素和解決方案：緊急情況的識別、報警和應急響應程序現(xiàn)場安全與控制安全距離和疏散范圍疏散路線、程序和最佳方案?；返奶幹贸绦蜥t(yī)療救護應急資源和戰(zhàn)勤保障現(xiàn)場地形地貌、空間布局和氣象條件與其他部門及救援力量的聯(lián)勤聯(lián)動增援的請求與調(diào)度程序
4．1緊急情況的識別、報警和應急響應程序
在情景構(gòu)建的初期就會進行應急摸底調(diào)查，篩選事故情景，分析緊急情況的發(fā)生原因。災害事故現(xiàn)場人員通過模擬情景的學習教育，很容易在初期對緊急情況進行識別研判。報警體現(xiàn)在兩個方面，一是在災害發(fā)生的單位或區(qū)域進行報警，通知現(xiàn)場人員；二是向應急救援部門進行報警。災害發(fā)生單位和有關(guān)政府部門分別根據(jù)預案啟動應急響應程序。
4．2現(xiàn)場安全與控制
包括災害發(fā)生單位依據(jù)應急預案采取的現(xiàn)場安全與控制與政府部門采取的安全與控制措施，如：交通控制，物資控制與人員控制和信息通信控制，安全區(qū)域的劃分和警戒等。
4．3安全距離和疏散范圍
情景構(gòu)建可以幫助我們準確的劃定一個警戒與疏散范圍。警戒線內(nèi)可以按照模擬情況對區(qū)域的危險性進行分級。疏散范圍則應盡可能準確：疏散范圍太小，可能導致有群眾在危險區(qū)沒有疏散，面臨生命和健康風險；疏散范圍太大，則浪費救援力量，也影響疏散效率。
4．4疏散路線、程序和最佳方案
巨災情景下，需要疏散人員數(shù)量較多，疏散方案的選擇十分復雜，稍有不慎就容易導致秩序失控、恐慌和擁堵踩踏。疏散路線和最佳方案的選擇往往需要根據(jù)不同方案、不同優(yōu)先級反復模擬和權(quán)衡。
4．5危化品的處置程序
不管是?；肥鹿时旧硪l(fā)的災害事故，還是其他災害事故涉及到?；肥鹿?。處置危化品事故都需要慎之又慎，所有參戰(zhàn)人員都要做好自身的安全防護工作。
4．6醫(yī)療救護
消防救援隊伍不是醫(yī)療救護的主體，但是巨災情景下往往伴隨著災害現(xiàn)場的高度風險，需要消防救援隊伍將人員搜救到相對安全的區(qū)域，必要時還要配合醫(yī)療救護部門對搜救出來的人員開展洗消作業(yè)。
4．7應急資源和戰(zhàn)勤保障
巨災情景下，事故的處理需要龐大的應急資源支持，通過情景構(gòu)建，可以較為準確的對所需應急資源進行預判。但是政府部門和社會應急資源的調(diào)集往往需要一定的時間，消防救援隊伍在救援的前期，要做好依靠自身做好戰(zhàn)勤保障的精神準備。2019年江蘇鹽城響水縣“3．21”爆炸事故中，江蘇消防總隊就調(diào)集了125名保障人員，45輛各類保障車對現(xiàn)場消防救援隊伍實施保障，為一線作戰(zhàn)指戰(zhàn)員提供了有力的保障。
4．8現(xiàn)場地形地貌、空間布局和氣象條件
通過情景構(gòu)建，我們能夠準確的了解氣象條件，地形地貌以及建構(gòu)筑物的布局對消防救援行動開展產(chǎn)生的影響，并針對性采取措施。
4．9與其他部門及救援力量的聯(lián)勤聯(lián)動
消防救援隊伍要和各兄弟部門齊心協(xié)力，樹立團隊意識與合作意識，信息互聯(lián)互通，防止互相扯皮。情景構(gòu)建能夠直觀的展示災情，有利于統(tǒng)一認識，凝聚力量。
4．10増援的請求與調(diào)度程序
巨災情景下，必然需要調(diào)動更多的資源，更多的救援力量進行增援，需要在預案中對增援的請求與調(diào)度程序進行明確。
5小結(jié)
情景構(gòu)建引人國內(nèi)后，已經(jīng)得到了不少部門的重視，也取得了一些研究成果。但是對于消防救援隊伍，目前情景構(gòu)建尚處于空白狀態(tài)，面對可能到來的巨災情景，準備不足，對可能發(fā)生的災害的情景全憑經(jīng)驗和想象，亟需引人情景構(gòu)建理論和方法，以科學手段增強消防救援隊伍的巨災應對能力，真正體現(xiàn)消防救援隊伍主力軍和國家隊的地位和作用。
作者:邵嘯峰 單位:廣東省深圳市消防支隊
