2_什么是火灾风险评估_中文版本cfl

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2015/3/9,#,Chapter 2,火灾风险评估,的基本概念和评估思路,本章引入火灾风险评估的基本概念和实施建筑火灾风险评估的基本思路。,火灾风险评估,fire risk assessment,指对火灾,(fires),人们所不希望发生的这类事故的后果,(consequence),，所导致的人员伤亡和造成财产损失的风险,(risk),的评估，或者说量化过程。,2.1,综述,大致可分为两类,一是简单的火灾风险评估,(simple fire risk assessment),， 仅对某些或某类火灾场景发生的可能性和结果进行分析和评估；,二是全面或综合的火灾风险评估,(comprehensive fire risk assessment ),，对所有的预测的火灾场景发生的可能性或结果进行分析和评估。,一个火灾场景,(a fire scenario ),是由一系列火灾事件组成的，这些火灾事件是推测或预测可能在火灾过程中发生的事件，将某些防、灭火技术或管理措施的成功或失效,/,失败的两种结果，和火灾发展过程中某些可能出现的火情状况，按其发生的顺序合理地连缀起来，就能够形成一个火灾场景。,因此一个火灾场景发生的可能性,(probability),决定于这一系列事件中每一个防、灭火技术或管理措施的成功或失效,/,失败的可能性；而一个火灾场景最终的结果，决定于相关的物理因素，这些物理因素一旦确定，火灾发生了，则后果被认为是确定性的，并且可以进行计算和模化。,对人员的风险,(risk),既决定于能够对人员产生损害,(harm),的火灾场景发生的可能性，又决定于火灾场景或者说火灾场景产生的后果,(consequence ),对人员造成损害的程度或水平,(level of harm ),。,在了解火灾各个过程和阶段基本特征的基础上，构建相应的火灾场景，结合一定的评估目的，选择确定要进行量化计算的火灾场景,设计火灾场景,(design fire scenario),，并分析火灾场景发生的可能性，是本课程的主要内容。,通常应用火势增长、烟气传播、人员疏散、建筑结构响应和消防人员灭火效能等模型来对火灾场景的结果进行计算和模拟。这部分内容不是本课程的主要授课内容，将在,建筑防火性能化设计,课程中讲述。,2.2,火灾风险的量化,前面讲过，火灾风险评估是指对火灾人们所不希望发生的这类事故产生的危害的后果,(consequence,of fire hazards),，所可能导致的人员伤亡和造成财产损失的风险,(risk),的评估。,它所应用到的基本原理与其他领域风险评估的原理是一致的。,例如，评估建筑中的某一个火灾场景的后果对人生命造成的风险，这个预计的生命风险可由,(2.1),式来表达：,式中,P,是这个特定的火灾场景发生的可能性，用频次或概率,(,probability),来描述。,频次,frequency=,发生的次数,/,时间，也可也称为火灾发生的时间比率，,rate of fire to time,);,C,是这个特定火灾场景所造成后果预计导致的死亡人数。,(2.1),比如建筑中某一火灾场景发生的可能是,20,年一次，则：,P = 0.05 fires per year,如果这个火灾场景导致人死亡，则,C = 2 deaths per fire,从式,(2.1),可知，这个火灾场景的预计生命风险为,the expected,risk to life,0.1 deaths per year,或者是：,1 death every 10 years.,每年,0.1,人死亡或每,10,年死亡人。,当然在建筑中发生火灾的方式或过程及其后果不止一种，那么对人员的风险通常要基于所有可能的火灾场景来进行评估。则一个全面的（,comprehensive fire risk assessment,）风险可由,(2.2),式来表达：,式中的代表了对所有可能的火灾场景进行求和。,P,i,是某一个火灾场景,i,发生的可能性,;,C,i,是火灾场景,i,的后果，导致的预计死亡人数,。,(2.2),要注意的是，火灾风险评估不仅包括对人员生命风险的评估，还可能包括对财产损失、对经营或生产的影响等造成损失的评估。此时方程,(2.1),和方程,(2.2),中的预计死亡人数也相应地更换为某一火灾场景的后果导致的财产损失。,2.2.1,火灾场景,-Fire Scenarios,一个火灾场景是由一系列连续发生的火灾事件组成，通过把某些特定的防、灭火技术或管理措施成功或失败,/,失效的两种结果和火灾发展过程中可能出现的某些关键的火情状况按合理的顺序连缀起来而得到。,一个火灾事件,A,fire event,是与火灾的发生有关的，或在火灾过程中发生的，与起火、火势增长、烟气传播、建筑物结构响应、人员疏散或消防人员行动相关的事件。如果是与火灾的上述过程无关的事件，则一般不视为火灾的一个事件。,比如，火灾中发生的声、光报警是一个火灾事件；火灾中发生的断电或停水也是火灾中不同的两个事件；而火灾过程中发生的你成功收到了男神的表白短信，就不是一个火灾事件了。,防、灭火技术或管理措施：,首先包括主动和被动的防、灭火措施，如建筑构建的耐火设计；消防器材或设备装置，比如自动喷水灭火系统、火灾探测、报警系统、防排烟系统和各种手提或推车式灭火器等；,其次包括消防设备管理和维护计划和措施；还包括人员教育，火灾应急预案和演练计划和实施情况，如处置火情，报警、扑灭初期火灾的训练和疏散演练等。,火灾场景的简单例子：,(1),火灾发生了轰燃报警系统没有启动，人员没有接收到报警信号有人员被因于火场中。,(2),没有发生轰燃报警系统启动成功，人员及时接收到报警信号人员成功疏散。,就真实的火灾而言，过程和情况要复杂得多，因此可能的火灾场景数量也会有很多。火灾场景的数量决定于火场中防灭火技术和管理措施的数量和预计的可能的火灾事件的数量。,合理构建火灾场景并分析其发生的可能性，选择所要进行后果分析计算的设计火灾场景；,对所选择的火灾场景后果的尽量符合实际的分析、计算或模拟；,是决定火灾风险评估结果可信度的两个关键。,前者是本课程所要达到的主要目的；而后者将重点在,建筑防火性能化设计,课程中探讨。,在后续的部分中，我们将阐述构建火灾场景的基本过程和方法。,在此之前，我们要讨论一个极端的情况：没有任何防、灭火技术和管理措施的情况。比如，我们以一个发生在房间唯一安全出口处的火灾为例，发生火灾的房间中有一定数量的人员。,火灾场景可能是这样的：,房间内某位置起火房间中没有任何控制火势增长的措施，火势增长快速迅速导致轰燃火灾进入全盛期房间内的一定数量人员未能及时疏散，死于火灾。,对这个比较简单而极端的火灾场景，火灾的风险等于火灾发生于此房间唯一安全出口处的可能性与预计死于火灾中人员数量的乘积。,当然，一般火灾风险的评估，情况都要比这个例子复杂得多。,通常建筑内可能有控制火灾增长或迅速传播的措施，为人员和财产提供了保护，延缓了火灾的传播，如自动喷水灭火系统；,通常建筑内可能还设置火灾早期探测和报警措施，疏散通道内设置了烟气阻隔、排放措施，帮助人们及时疏散到安全的区域；,通常而言，尤其是人员密集场所，人们可能会制定应急响应预案，并进行疏散演练，提高疏散效率；,一定情况下消防人员也可能较早地接收到火灾报警，及时赶赴火场并展开灭火和人员救援。,因此，火灾风险评估中的火灾场景必须包含和考虑到这些防、灭火技术和管理措施，考虑它们成功启动，或被贯彻实施的可能性，被应用或实施而发挥其效能的程度，这样才能对人员和财产所面临的预期火灾风险进行估计或计算。,应用广为所知的事件树方法,event-tree analysis,，,能够构建一系列的火灾场景；在这种方法中，火灾中的事件被连缀起来，形成树状。,(Custer and Meacham, 1997).,Figure 2.1,一个简单的事件树,由图,2.1,可见，在分支点上，事件的成功或失败，即某一防、灭火技术或管理措施的成功与否，将使得初始事件产生不同的结果。,比如，事件（例如是应用灭火器灭火）成功，则接下来到事件,C,（可能是燃烧熄灭，火灾终结）结束；,而如果事件（例如是应用灭火器灭火）失败，则接下来继续到事件,B,（可能是应用消火栓灭火）。,一系列的火灾事件连缀起来，则能够形成一个火灾场景。例如，事件,A-C,构成一个火灾场景。,而事件,AC, ABD,和,ABE,形成了此事件树全部的火灾场景，共有三个。,场景：,A-C,场景,2,：,ABD,场景,3,：,ABE,在图,2.1,的分支上，还给出这两个防、灭火技术措施成功和失败的概率，在此例中，假定这两个措施成功的概率均为,90%,，失败的概率为,10%,。,基于此，场景,AC,发生的可能性为,0.9,。,场景,ABE,发生的可能性为,0.09,，此值由,A,失败的可能性,(0.1),与,B,成功,的可能性,(0.9),相乘得到。,类似地，场景,ABD,发生的可能性为,0.01.,三个场景发生的联合概率为,(combined probability),为,1,。,注：这是因为三个不同的火灾场景之间是互斥的。,Mutually exclusive events,这里有一点比较重要，需引起我们的注意。,显然，某一防、灭火技术或管理措施成功或失败的可能性可能影响到所有或全部火灾场景发生的可能性。某一防、灭火技术或管理措施失败的可能性越低，则那些导致不希望发生后果的火灾场景发生的可能性就越低。,2.2.2,将防、灭火技术或管理措施视为“火灾阻碍措施”,在建筑火灾风险评估的过程中，可基于以下五个重要事件来构建事件树：,.,起火,fire ignition,2.,火势增长,fire growth,3.,烟气传播,smoke spread,4.,人员疏散失败,failure of occupants to evacuate,5-,消防人员响应失败,failure of fire department to respond (Yung and Benichou, 2003).,将它们视为重要事件是因为每个事件都与火灾发展的主要阶段或危害有关。,1.,起火是初始事件，比如烟头引燃卧室床上物品或引燃起居室沙发。,针对起火发生的防、灭火技术或管理措施包括防火教育、火源控制、使用阻燃材料等，这些都将降低起火的可能性和相应的风险。,2.,火势增长是第二个重要事件。,这个过程包括多种火灾增长类型，比如阴燃火灾,(smouldering fires),慢速火、中速火、快速火或超快速火等，可能导致轰燃在不同时刻发生而进入全盛期火灾,(post-flashover fires),。,防、灭火技术或管理措施包括喷水系统、限制火灾载荷和控制可燃物使用、采用防火分隔和带有自闭器的门等，这些措施能够控制或限制火灾增长速度，并降低其相应的风险。,风险降低的程度决定于这些火灾增长控制措施的可靠性和有效性,(reliability and effectiveness),。,3.,烟气传播到疏散必经的路径上或传播到建筑内某些位置上，是第三个重要的事件。,防、灭火技术或管理措施包括带有自闭器的门、防排烟系统和疏散楼梯间,/,前室设置和加压送风系统等，这些措施有助于将火灾产生的烟气限制在一定空间内或排出到建筑外，从而降低其相应的风险。,风险降低的程度决定于这些控烟措施或系统的可靠性和有效性,(reliability and effectiveness),。,4.,人员疏散失败是第四个重要事件，它通常是火或烟气传播到疏散路径上的结果。,防、灭火技术或管理措施包括感烟、感温等火灾报警系统，广播、通话器等语音通讯设备、有保护措施的疏散通道、避难区或避难层、应急响应教育和疏散演练，这些措施能够向人员提供火灾的早期报警，安全的疏散通道，快速的应急响应和迅速的疏散，疏散到暂时安全的避难区域或疏散到着火建筑外。,风险降低的程度决定于早期报警系统和疏散通道保护系统的可靠性和有效性，常规的人员应急响应教育和疏散演练的实施贯彻情况。,5.,消防人员响应失败为第五个重要事件，即消防人员没能及时响应，赶至火场采取得力措施解救被困人员和实施灭火。,防、灭火技术或管理措施包括向消防部门的火灾早期报警装置、足够的可调配的灭火资源以及有效的施救措施。可调配的灭火资源和有效的施救措施一般不完全是某个火灾安全工程项目的设计内容，但却是火灾风险评估过程中需要考虑的因素。,风险降低的程度决定于向消防部门早期火灾报警装置的可靠性和可调配灭火资源的充分程度以及施救措施的及时有效程度。,除了起火房间内的人员，所有以上五个重要的危害性事件必须全部发生才能对人员产生损害，使其受伤或导致人员死亡。只有在针对某一重要危害事件的防、灭火技术或管理措施失效或失败的条件下，这一危害性事件才能够发生。因此将针对某一危害性事件的防、灭火技术或管理措施视为“针对这一重要火灾事件的重要阻碍措施”,(a major barrier to that major event),。,如图,2.2,，在发生火灾和使人员受到伤害之间，可以有五种“重要阻碍措施”。,其中阻碍人员疏散失败的措施即为方便人员疏散成功的措施。,阻碍消防人员响应失败的措施即为方便消防人员成功响应的措施。,图,2.2,火源和人员致命伤亡之间的五种“重要火灾阻碍措施”,Figure 2.2 Five major fire barriers between a fire source and fatality,(from Yung,and Benichou, 2003).,应注意的是，每一个“重要的阻碍措施”可能是由一个或多个单独的阻碍措施组成的，一个“重要的阻碍措施” 失败的原因可能是这些单独的“阻碍措施”部分或全部失效的结果，要具体进行分析。,比如，阻碍火灾增长这一重要事件的措施可能包括自喷系统、消火栓系统、手提式灭火器、防火分隔和带有自闭器的门等。,显然，在某一建筑中往往并不同时全部具备以上五种“重要的阻碍措施”。具体可能具有哪些“火灾阻碍措施”决定于建筑防火设计规范的要求，要达到的安全水平，投入的经济成本，设备维护和管理的水平等。但应该说， 一个建筑具有的“火灾阻碍措施” 越多，具有的“火灾阻碍措施”越有效，其火灾安全情况就会越好，火灾风险水平就会越低。,如前面章节的论述，人员面临的风险一方面决定于所有防、灭火技术或管理措施，即“火灾阻碍措施”失败的概率。比如，如果根本没有任何“火灾阻碍措施”，就意味着没有任何防、灭火技术或管理措施，则导致人员伤害或死亡的火场场景发生的可能性为,100%,或概率为。因其所形成的火灾场景为：,火灾发生火势快速增长烟气传播人员安全疏散失败消防人员施救和灭火失败。,如果五种“重要的火灾阻碍措施”同时具备，假设每一种“重要的火灾阻碍措施” 都有一半的可能,(,失效概率为,0.5),失效，所有这五种“重要的火灾阻碍措施”都失效的概率为：,0,.5 0.5 0.5 0.5 0.5 =0.03125.,这种情况下，五种“重要的火灾阻碍措施”全部失效的火灾场景发生，导致人员伤亡的可能性为,0.03125,。,人员面临的风险并不仅仅决定于火灾场景发生的可能性的大小，还决定于火灾场景所产生后果对人员造成的真实的伤害或危害程度,(,见方程,2.2),。火灾场景的后果决定于建筑内火势增长的速度、烟气传播的速度以及人员疏散的速度。,在此我们简单地讨论一下“火灾阻碍措施”的数量和可靠性对导致人员伤亡发生的火灾场景出现的概率的影响。,前面我们曾讨论过具备五种“火灾阻碍措施”且每一种失败的概率为,0.5,的情况，所有五种“火灾阻碍措施” 均失败的概率为,0.03125,，因此导致人员伤亡发生的火灾场景出现的概率亦为,0.03125,。,来看另外一种情况，仅有两种“重要的火灾阻碍措施”，但每一种措施失败的概率要低得多，为,0.1,。则两种措施均失败的概率为,0.01,，这时导致人员伤亡发生的火灾场景出现的概率亦为,0.01,，这个可能性要小于前面具备五种“重要的火灾阻碍措施”的情况，因为前面例子中每种“重要的火灾阻碍措施”失败的概率为,0.5,。,这就是在火灾风险评估过程中，我们为什么既要关注设置或具备的防、灭火技术或管理措施的数量，还要关注这些措施的可靠性和有效性。,这也解释了为什么“冗余”设计对提高防、灭火技术或管理措施的可靠性是有帮助的。,例如，如自喷和消火栓系统单独失效的概率均为,0.1,，为控制火势增长，在两个系统均设置的情况下，同时失效的概率为,0.01,。,2.2.3,火灾后果模化中的时间因素,如前面所述，“火灾阻碍措施”以两种途径帮助降低火灾风险：,(1),控制火灾发生区域火势的增长，控制火势和烟气向其他区域的传播；,(2),方便人员的疏散和消防人员的响应。,“阻碍措施”,1,、和,3,为控制火势增长和传播的措施；而“阻碍措施”,4,和,5,则是方便疏散和救援的措施。图,2.2,表明，在火灾风险评估过程中，人员的疏散与火势和烟气的控制同样重要，在疏散路径上，的危险临界条件出现之前，人员能够疏散到安全的地方，可以说对人员而言，不存在危险。,“火灾阻碍措施”帮助降低导致人员伤亡火灾场景发生的可能性,(,见图,2.1),。而“火灾阻碍措施” 越有效，那些导致人员伤亡的火灾场景发生的可能性就越低，进而人员面临的风险也越低。,这些火灾场景的后果要利用针对每一个火灾场景的，按时间变化,(time-dependent ),的火势增长、烟气传播、人员疏散和消防人员响应模型来计算。,在后续章节中，将讨论按时间变化的火灾场景计算模型的基本原理。此处，我们用一个简单的住宅火灾的例子，来考察一下“火灾阻碍措施”的作用，以及为什么对火灾场景进行评估的过程中，按时间变化的计算是非常重要的。,基于加拿大的火灾统计数据，在住宅建筑火灾中，起居室沙发起火是最为常见和致命的火灾场景,(Yung and Lougheed, 2001),。这意味着“阻碍措施,1,”不是,100%,的有效，“起火” 存在着一定的可能性。,加拿大的独立住宅,(,Single House,),多为木结构或砖木混合结构,起居室,再者，多数住宅没有喷水系统或能防火隔离的起居室，通常也不具备有隔离功能的门，以将火灾限制在起居室中。因此“阻碍措施”也不具备，火灾注定要增长。,第三，多数住宅建筑没有防排烟系统，以阻止烟气向整个建筑的传播，包括疏散通道，如楼梯。因此“阻碍措施,3,”也不具备，烟气注定要传播。,第四方面，住宅建筑通常有感烟报警器，能够较早报警。当然感烟报警器要能够启动并及早启动才有效果，这样人员才有足够的时间逃生。但家具软垫类型的火灾其增长速率非常大，仅在数分钟内，就能够发生轰燃。,这就是为什么时间因素在火灾风险评估过程是非常重要的。如果人员能够在轰燃发生前逃生，则“阻碍措施”具备。,否则的话， “阻碍措施” 并不具备或无效，人员会被困在建筑中。他们最终安全与否，决定于消防人员的响应， “阻碍措施,5,” 。,如果消防人员能够响应迅速而及时，施救有利，则“阻碍措施,5,” 具备或有效，否则“阻碍措施,5,” 同样不具备或无效。,简言之，住宅建筑只有“阻碍措施,4,” 和“阻碍措施,5,”，并且在火势增长迅速的情况下，它们只有及早动作或及时响应才有效。这就是为什么住宅建筑发生火灾，通常是致命的，因为这类火灾发展迅速，又几乎没有足够的“火灾阻碍措施”来保护建筑中的人员,图,2.3,是一个建筑火灾实验的图片，由加拿大国家研究院进行的实验。,National Research Council Canada.,图,2.3,快速而致命的住宅建筑火灾,对其它类型的建筑，如高层公寓,(high-rise apartment ),或写字楼，通常会设置更多的防、灭火技术或管理措施，因此在起火点与人员之间，有更多的“火灾阻碍措施”来降低人员面对的火灾风险。,例如在公寓建筑中，通常有防火分隔措施，每套公寓建造成一个防火分区,(,“火灾阻碍措施,2,”,),，还有喷水系统,(,“火灾阻碍措施,2,”,),，来限制火灾的增长。,通常还会有火灾报警系统,(,“火灾阻碍措施,4,”,),向公寓中的人员提供火灾初期的报警，还具备疏散楼梯间,(,“火灾阻碍措施,4,”,),，帮助人员安全疏散。,当然，建筑具备越多的“火灾阻碍措施”，火灾风险评估就会变得越为复杂，在本课程后续章节中，将进行讲解和阐述。,2.3 Summary,In this chapter, the basic concepts of fire risk assessment were introduced.,Fire risk assessment is the assessment of the risks to the people and property as a result of unwanted fires.,A simple risk assessment considers the probability of the occurrence of a certain unwanted fire scenario and the consequence of that scenario.,A comprehensive risk assessment considers all probable unwanted fire scenarios and their consequences.,A fire scenario is a set of fire events that are linked together by the success or failure of fire protection measures and key fire conditions.,There are basically five major hazardous events that must occur before a fire can cause harm to the occupants.,They are:,(1) fire ignition,(2) fire growth,(3) smoke spread,(4) failure of occupants to evacuate,(5) failure of fire department to respond.,Each of these five hazardous events can be prevented from happening by fire protection measures, or barriers.,The probability of the fire scenario that can lead to harm to the occupants depends on the combined probability of failure of all fire protection measures, or barriers.,The lower are the individual probabilities of failure of fire protection measures, the lower is the probability of the fire scenario that can lead to harm to the occupants.,Fire risk assessment concerns not only the number of fire protection measures that are put in place, but also how reliable and effective these fire protection measures are.,The risk to the occupants depends not only on the probability of the fire scenario that can lead to harm to the occupants, but also the level of harm to the occupants as a result of the consequence of that scenario.,The consequence of a fire scenario can be assessed by using time-dependent modelling of fire and smoke spread, occupant evacuation and fire department response.,2.4 Review Questions,2.4.1 If a fire starts in your dormitory, how many fire barriers are there between the fire and the occupants in the dormitory?,2.4.2 If a fire starts in one dormitory, how many fire barriers are there between the fire and the other occupants in the other dormitory on the same floor?,References,Custer, R.L.P. and Meacham, B.J. (1997),Introduction to Performance-Based Fire Safety, Society of Fire Protection Engineers and National Fire Protection,Association, Quincy, MA, pp. 13034.,Yung, D. and Benichou, N. (2003),Concepts of Fire Risk Assessment, Report,No. NRCC-46393, National Research Council Canada, Ottawa, ON, pp.14.,Yung, D. and Lougheed, G.D. (2001),Fatal Fire Scenarios in Canadian Houses,Internal Report No. 830, National Research Council Canada, Ottawa, ON,pp. 16.,演讲完毕，谢谢观看！,