开题报告(详细)

基于海口市城中村现状的私宅楼房 火灾烟气数值模拟及安全疏散可行性研究

一、选题意义

随着中国城市化进程的加快，农村土地逐步被征用，于是出现了被城市包围又基本没有耕地的农村，这就是“城中村”。海口市随着主城区的不断扩大，“城中村”也越来越多。据相关资料显示，在海口约91平方公里的城区面积内，现有城中村近80余片，占地面积1000多公顷，建筑面积约1000万平方米，危房建筑面积约占10%，涉及居民约5.6万户，人口22.4万人，占城市人口的20%。这些城中村往往和“混乱”联系在一起，管理差，消防安全隐患大，城中村消防安全环境究竟存在有哪些顽疾，在管理和规范上应该如何突破呢？这是摆在当前消防部门面前迫切需要解决一个瓶颈难题。

《土地管理法》规定,城市的土地所有权归国家,而农村的土地权归行政村集体所有。国家可以征用农用地,但不能征用宅基地。目前，被城市包围的“城中村”的住宅用地和集体房产用地至今仍归村集体所有，在持续的拆迁热潮中，行政村的村委会作为“集体”，代表农民表态，将农民的土地出让给政府挂牌征用。而在拆迁补偿的过程中，主要有两种模式：一种是给农民比较低的土地补偿，政府建好安置房对原居民

进行集体安置；另一种是政府在原村落以外的地方，划拨和原宅基地相同面积的土地给农民建设住宅楼。由于宅基地面积有限，农民担心耕地被征用后失去生活来源，萌发“坐地生财”、靠租金生活的想法，导致原住户无视政府的规划，要么在政府建好的安置楼上私自加层，要么无视规划，不经过任何行政部门的许可，利用现有土地进行开发，导致大量布局混乱的违章建筑存在。

此外，部分新、改、扩的建筑，由于各种原因，居民无法办理施工许可证，继而也不能到规划、国土、消防等部门进行报备，只能凭经验擅自施工，留下一大批先天性的火灾隐患存量。

《建筑设计防火规范》规定：“多层建筑间的防火间距应不小于6米”。据统计城中村内半数以上的建筑防火间距不足，建筑一间挨一间成片布置，毫无防火间距可言。所谓“握手楼”、“一线天”景象比比皆是，建筑紧密相连，火灾发生时，极易燃烧蔓延，造成火烧连营的局面。防火间距的不足，无法满足防火需求，导致扑救火灾困难。多层建筑的高度在12米至20米之间，一旦顶层起火，提供足够水压所需要的大型消防车辆根本无法进入，无法及时控制火灾。同时，火场产生热辐射容易使临近建筑的可燃物起火，加速火灾蔓延。一旦失控，后果将相当的严重。2005年6月24日，海口市青年路美舍村一出租屋二层发生火灾，火势很大，浓烟滚滚，

由于出租屋住人多，装修材料大多为木板，疏散楼梯只有一处，当场造成6人死亡。2006年8月10日，云南昆明市官渡区陈旗营村一处民房发生火灾，由于消防车开不进来，施救不力，造成10人死亡、2人受伤。2010年9月10日，晓东村286号因为电动车充电器自燃引发火灾，过火面积仅5平方米，被烧毁的仅是楼梯间以及2辆电单车、1辆摩托车，财产损失8000元，却造成一家祖孙3人死亡……2013年11月4日晚上23点07分，郑州经开区老南岗村一五层民宅发生火灾，失火位置位于一楼的出租房，过火面积约10㎡，火灾已造成8死10伤。2013年1月15日早上7点半左右，天桥区一城中村的一处出租屋发生火灾。由于火势较大，浓烟较重，造成一租客死亡。据了解，此处楼房为村民加盖，多三到四层，主要出租给外来人员。2013年11月25日，东莞南城袁屋边一栋出租楼起火，4层楼12个房间全部被烧着，3名租客被困楼顶天台，幸未造成人员伤亡，但20多名租客一时间“无家可归”。2014年1月4日，海口市塘边路老城区一栋五层私宅楼房的一层发生火灾，起火物为聚氨酯泡沫箱，造成1人死亡。2014年1月8日至12日5天内，广州就发生两起出租屋火灾，死亡8人。8日的火灾发生在天河村，两女童疑因烧纸皮惹祸致死。12日的火灾发生在白云区沙涌南街，一家6口人被烟熏致死。

由于家庭里可燃物多，火灾发生后,将产生的大量高温的

烟雾, 烟雾中含有大量的一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢等有毒气体，严重影响人员的逃生,加之绝大多数的私宅楼房只有一个疏散楼梯，楼梯狭窄，楼梯里充斥着有毒烟气，可导致人员伤亡。鉴于上述危害,如何对城中村私宅楼房火灾烟气并进行有效的疏散,将是火场逃生的关键。

由此可见，加强对城中村的消防安全管理，深入研究城中村火灾的特点和疏散逃生方法，最大限度地降低人员和财产损失，已经成为消防部门目前亟待解决的重点和难点问题。

二、该领域国内外研究动态

火灾过程是一种包含多相流体流动、三维非定常、传热传质和多种化学反应并相互耦合作用的极为复杂的物理化学过程。一方面,通过实验只能进行局部有限的测定,对火灾场景很难进行全方面的情景再现;另一方面,火灾试验尤其是大空间的开展成本较高。而计算机数值模拟很好的避免了这些缺点,并拥有较好的模拟效果,巳成为火灾研究的一个重要手段,现有的模拟技术主要有区域模拟、场模拟(计算流体动力学CFD模拟)以及网络模拟。

1、国外研究：

Cox和Kumar研究了机械通风对火场的影响规律; Cooper和Pbmey进行了火灾区域模拟;

Hinkley研究了屋顶有通风口火场下热烟气的产生率;

Morgan开展了大空间的烟气水平流动规律研究,给出了无通风情况下商场的烟气控制方法;

Ballesteros-Tajadura用FLUENT研究了横向排烟效果受坡度影响的规律;

KashefA等人在2003年开展了隧道火灾的模拟效果对比;

Jojo S.NlLi利用PHOENICS数值模拟软件对比分析了纵向通风、横向和半横向通风系统的排烟性能；

J.H.Klote等人在位于Washington DC的Plaza宾馆进行了真实火灾环境的实体实验；

Y He 对多室火灾中的烟气流动问题进行了实验和数值模拟研究，分析了数值模拟的精度问题；

Bryner,Nelson等人建立了各种尺度的实验台，对房间、走廊、目标房间等烟气成分的浓度进行了研究；

美国Virginia理工大学的研究组在烟气向远距离处的迁移规律方面做了大量的工作，他们构建了房间和走廊结构，实验采用通风受限燃烧。他们观测了房间中的燃烧向走廊中扩散，同时也发现了走廊远端处的回燃现象。

2、国内研究：

建筑设计和管理部门所面临的重大课题,更是火灾科研工作者所面临的新的挑战。由于高层建筑火灾过程中的火风压产生,导致高温火灾烟流沿各种通道,如走廊、电梯井、电

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