原文地址:中国火灾形势与消防科学技术的发展作者:飞翔兔
1 中国火灾形势分析
火灾伴随火的发明和利用而产生,与人类文明的发展有着密切的关系。随着经济社会的发展和人类活动方式的改变,火灾的发生相应呈现出一定的变化规律和特征。人类的生命与健康、经济的繁荣与发展及由此不断扩大的消防安全需求,是火灾科学和消防技术发展创新的直接向导和原始动力。探讨火灾科学和消防技术的发展有必要对与其相关的火灾形势进行分析。
1.1新中国成立以来的火灾概况
新中国刚成立时,尚处于工业化初始阶段,城市化水平只有10.6%,经济发展水平较低,火灾总量和直接损失相应也比较低。20世纪50年代火灾直接损失平均每年约o.6亿元(以人民币计算,不包括因火灾而停工、停产、停业所造成的损失,以及现场施救、善后处理费用。不包括香港、澳门和台湾地区的数据,也不包含森林、草原、军队和矿井地下火灾。以下同)。随着工业化和城市化的发展,火灾直接经济损失也相应增加:20世纪60年代年均值为1.4亿元;70年代年均值近2.4亿元;80年代年均值为3.2亿元。在改革开放的推动下,20世纪90年代以来,中国经济社会进入了快速发展阶段,社会财富和致灾因素大量增加,火灾损失也急剧上升:20世纪90年代火灾直接损失平均每年为10.6亿元;21世纪前5年间的年均火灾损失达15.5亿元,为20世纪80年代年均火灾损失的4.8倍。在新中国成立后的50多年中,因火灾造成的人员伤亡以20世纪60年代和70年代为最多,其中1960年火灾死亡人数为10 843人。经过各级政府、公安消防部门和全社会的努力,特别是1978年召开的全国科学大会,推进了消防科技的研究和应用,80年代以后,火灾伤亡得到了一定程度的控制。
20世纪80年代前5年,火灾起数和损失相对平稳,每年火灾直接损失介于1.6亿元~2.4亿元之间;1985~1996年间,虽然火灾起数增加不多,但火灾直接损失呈现总体上升趋势,1993~1996年间的火灾损失都在10亿元以上;1997年,由于中国火灾统计方法的改变,当年火灾总起数有较大幅度的增加;1997年以后,火灾起数持续攀高,每年火灾直接损失在14亿元~17亿元之间。从1980~2004年的25年间,年均火灾死亡人数为2 404人;受伤人数有较大起伏,最低为1984年的2 690人,最高为1993年的5937人。
2 中国消防科学技术发展现状
经济社会发展带来的巨大消防安全需求和科学技术的不断进步,推动了火灾科学和消防技术的长足发展。19世纪末20世纪初电气控制技术与水力学的发展,促进了自动洒水灭火系统的出现和灭火控制技术的应用。20世纪40年代以后,控制燃烧系统预测技术的显著进展,使得消防工程工具逐步得到应用。20世纪60~70年代,世界范围内一系列灾难性高层建筑火灾的发生极大地促进了对高层建筑中烟气运动规律的研究,使更为系统化的人身安全设计方法在建筑设计中得到应用。1985年,庄斯特教授出版的《火灾动力学导论》对此前10年间与室内火灾特性有关的消防工程基本原理研究成果进行了总结。20世纪80年代后期,旨在提高消防投资效益、扩大国际贸易和促进新材料使用的性能化设计方法开始得到研究和应用口,并涌现了大量用于分析和评价火灾风险的火灾模型。
中国政府高度重视科学技术在提高火灾防控能力、保护人民生命安全和公私财产中的重要作用。半个多世纪尤其改革开放以来,中国的火灾科学和消防技术经历了从无到有、从填补国内空白到追赶国际先进水平、从实验科学研究到计算机模拟和理论模型研究、从单一学科研究到多学科联合研究、从国内合作研究到国际合作研究等发展阶段,基本改变了过去中国消防科研基础薄弱、消防产品技术落后和主要消防装备依赖进口的状态,研究开发出大量科技成果,建成了一支具有较强创新能力的跨行业跨部门的专业化消防科技队伍,建立了一批具有国际水平的实验设施,进行了大量火灾实体实验研究,主要研究领域与国外的差距进一步缩小,主要产品与装备的国产化水平显著提高,部分研究成果和技术已经接近或达到国际先进水平。科学技术在火灾预防、灭火救援、消防标准化、火灾调查、产品检测、宣传教育、训练演习、消防队伍建设等各领域得到广泛应用,显著增强了全社会预防和抗御火灾的整体水平。消防科学技术已成为消防事业发展的有力支撑和强大动力。
2.1主要消防科技力量与基础设施
经过50多年的发展建设,尤其是改革开放以来的快速发展,目前中国已经形成了一支以公安部直属的4个消防研究所、中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室及其他消防科研院所和大型消防企业为主体、相关教育科研单位和人员为补充的消防科技力量。
2.1 14个消防专业研究所
公安部天津消防研究所、上海消防研究所、沈阳消防研究所和四川消防研究所分别成立于1965年前后。津消防研究所主要从事火灾理论、消防工程、消防法规、消防管理等方面的研究;上海消防研究所主要从事灭火理论、消防装备、灭火技术战术及火场防护技术等方面的研究;沈阳消防研究所主要从事电气火灾预防与鉴定、火灾探测报警、消防通信及消防电子应用技术等方面的研究;四川消防研究所主要从事建筑火灾理论、建筑防火、防火材料等方面的研究。
1985年6月,在国家质量监督检验检疫总局(原国家标准局)的统一规划指导下,国家消防电子产品质量监督检验中心在沈阳消防研究所建成。之后,国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心、国家消防装备质量监督检验中心和国家防火建筑材料质量监督检验中心分别在天津消防研究所、上海消防研究所和四川消防研究所建成。1988年5月,全国消防标准化技术委员会(CSBTS/TCll3)正式成立,委员会的秘书处设在公安部消防局,负责处理该委员会的日常工作。近年来,该实验室以火灾动力学演化与模拟仿真、火灾防治原理及技术基础、火灾安全工程理论及方法学为主要研究方向。
2.2 火灾科学国家重点实验室和其它消防科研机构中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室是利用世界银行贷款和国内配套投资兴建的中国火灾科学领域的国家级研究机构。1992年经中国科学院批准边建设边对外开放;1995年11月通过国家验收。火灾科学国家重点实验室分设建筑火灾、城市与森林火灾、工业火灾、火灾化学、火灾监测监控、清洁高效灭火、火灾风险评价、计算机模拟与理论分析8个研究室,在火灾科学基础理论研究、林火和草原火蔓延规律研究以及开发智能化高科技消防技术及新产品方面做了大量的除公安部所属的专业消防科研机构和中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室外,有关部门和大专院校也投入了大量的人力物力开展消防科研活动。如中国建筑科学研究院成立了建筑防火研究所;北京理工大学建立了爆炸科学与技术国家重点实验室和阻燃工作并管理消防标准化工作中有关的技术管理工作。该委员会下设9个分技术委员会,分别挂靠天津消防研究所、上海消防研究所、沈阳消防研究所、四川消防研究所和公安部消防局科技处。材料研究重点学科点专业实验室;国家林业局森林保护研究所设有森林消防研究室;交通部国家船舶检验局建立了远东防火试验中心。清华大学、中国人民武装警察部队学院、浙江大学、香港理工大学、香港城市大学、天津大学、同济大学、南开大学、吉林工业大学、中国矿业大学、重庆大学、沈阳航空工业学院、中南大学、台湾成功大学、西南交通大学和华中理工大学等许多高等院校,都设置了消防科研机构或专业实验室,或集中一些专家、学者开展消防科学研究活动。他们是中国消防科学研究与开发技术体系中的一支重要力量。
2.1.3消防科研基础设施
在吸收消化国内外先进科学技术成果和经验的基础上,中国建成了一批重要的技术先进的消防科研设施。如天津消防研究所的燃烧与灭火综合试验馆、建筑构件耐火性能试验馆、石油灭火大型试验场;上海消防研究所的灭火装备性能试验室、消防员个人防护装备性能试验室、消防机器人性能试验室;沈阳消防研究所的消防电子产品专用标准检验成套试验装置和城市消防通信指挥系统模拟试验室、智能火灾探测报警系统评估装置、电气火灾研究与试验装置;四川消防研究所的高层建筑火灾实体实验塔、地下商业街火灾实验室和建筑材料燃烧性能测试系统;中国科学技术大学的大空间火灾试验厅(与香港理工大学联合建造)、林火与草原火模拟实验装置和多层住宅火灾模拟实验楼;中国建筑科学研究院的多功能构件燃烧试验炉;远东防火试验中心的船用构件燃烧试验炉;北京理工大学的阻燃材料研究实验室等。这些重点科研设施的开发
和利用,为中国深入开展火灾科学理论和消防工程技术研究提供了良好的条件。
2.2近年来所取得的科技成果
20世纪90年代以来,中国开展了火灾探测报警与灭火技术、建筑耐火性能和防火技术、火灾模化技术及性能化消防安全设计、城市消防规划与灭火救援、消防标准化、火灾动力学演化与防治基础等方面的研究,并重点进行了高层建筑火灾预防与扑救技术、地下与大空间建筑火灾预防及控制技术、城市火灾与重大化学灾害事故防范与控制技术等项目研究,在解决高层建筑、地下与大空间建筑、城市火灾的特性、预防与控制火灾新技术以及消防工程新技术的综合应用上取得了积极的成果。
2.2.1火灾探测报警与灭火技术
火灾探测报警方面主要研究了吸气型高灵敏早期火灾探测、高可靠性能的复合式感温感烟探测、拉曼散射和光时域反射的光纤感温探测以及线性可燃气体探测等多种火灾探测报警技术。中国学者通过分析不同条件下应用背景信息和火灾参数的变化规律,提出并实现了火灾探测算法评估的三种考核方式、系列试验方法和综合评估数学模型;开发了油罐火灾沸溢喷溅的前兆噪声监测预报方法。灭火技术方面开展了自动灭火抑爆系统动力学性能、设计计算方法、灭火效能与机理、使用环境的影响、系统的集成优化以及工作可靠性等方面的研究口。运用激光全息和电子测重技术成功地解决了大水粒三维空间分布与测重的关键技术,进行了细水雾流场特性对灭火效能影响和消防装置喷雾水粒流场特性试验的研究,初步建立了不同水滴流场与灭火效能之间的关系;以实体灭火实验为依据分析并确定了成雾原理、灭火机理、灭火效能及雾束耐电压性能,提出了系统典型应用场所、保护对象及工程应用参数和设计方法。开发出了SD系列强力灭火液和高层建筑火灾智能型探测报警系统、快速反应自动喷水灭火系统、循环启闭自动喷水灭火系统、远控消防泡沫(水)炮灭火系统、中低压消防泵系列、消防员火场防护基本技术参数及热防护试验装置、系列消防机器人、卫星通信消防指挥系统等消防系统和装备器材。
2.2.2建筑耐火性能与防火技术
建筑耐火性能与防火技术方面的研究主要包括建筑构(配)件耐火性能和建筑结构抗火失效过程的理论计算与实验分析、建筑火灾烟气毒性和火场防排烟技术以及防火阻燃技术等方面。在材料产烟毒性试验方法方面,中国开发了以材料充分产烟且无火焰情况下进行小鼠30rain染毒并观察3 d的简化评价以及简易的按等比级数划分材料产烟毒性危险级别的方法,建立了“火灾毒性烟气制取方法”、“材料产烟毒性分级”和“评价火灾烟气毒性危险的动物试验方法”等标准。在防火阻燃技术领域,以纳米Mg—A1一LDHs为阻燃剂、APP为协效阻燃剂,采用混炼技术制备了阻燃性聚苯乙烯/Mg—A1型LDHs系列纳米复合材料,开发了SCB超薄膨胀型钢结构防火涂料、SWB、SWH室外钢结构防火涂料、GF有机防火堵料和SF无机防火堵料等产品。在火灾原因调查技术上,运用火灾动力学理论和火灾现场微量痕迹的形成规律自主开发了线性法、迎火面法和锥形法等火灾原因判定技术。
2.2.3火灾模化技术及性能化消防安全设计
20世纪80年代中期以来,性能化消防设计作为一种新型的工程设计方法得到了迅速发展。中国从20世纪90年代逐步开展了材料与组件的火灾特性、测试方法和燃烧机理方面的研究,并对普通建筑、中庭建筑、大空间建筑和地下建筑的火灾蔓延规律、烟气流动特性及其计算机模拟技术、人员疏散安全评估技术等进行了一些探索性研究,初步建立了大型复杂建筑火灾蔓延模型、烟气流动模型和人员疏散模型。这些研究成果为进一步开展复杂建筑物消防安全性能化设计的研究工作奠定了必备的基础。在大空间建筑火灾及性能化消防安全设计研究方面,香港理工大学与内地的消防科研院所开展了卓有成效的合作研究。在火灾烟气流动研究中,中国学者提出并发展了场一区一网模拟理论,重点研究和解决了三种模拟方式界面的处理,并建立了体现浮力影响、碳黑的生成与输运、湍流及热辐射相互作用的综合理论模型。2003年和2004年,分别在天津和澳门举办了建筑物性能化防火设计方法研讨会。目前中国已对几十个超大型工程项目采用性能化方法进行了消防安全设计。
2.2.4城市消防规划与灭火救援技术
近年来,中国开展了城市公共安全规划与应急预案编制及其关键技术方面的研究。“城市区域火灾风险评估与消防规划技术”的研究结果提出了中国城市消防规划的内容、技术指标要求和编制规划的流程与方法,得出了扑救城市居住区、商业区、商业与居住混合区一次火灾的消防水流量;提出城市消防给水系统应具备的供水能力和优化的配置与布局方法;运用城市区域火灾风险评估技术和消防资源的优化配置方法完
成了《城市消防规划技术指南》的编制。在城市灭火救援力量优化布局方法与技术研究方面,中国学者采用离散定位一分配模型,利用集合覆盖法、最大覆盖法以及P中值法,提出了基于城市区域火灾风险等级的城市消防站优化布局方法和区域灭火救援装备及人员优化配置方法;通过引入最不利火灾规划场景的概念,提出了区域灭火救援装备及人员需求模型,并开发了城市灭火救援力量优化布局实用软件。城市火灾与其它灾害事故等级划分方法和灭火救援力量出动方案编制技术的研究,首次对城市火灾和其他灾害事故进行了分类分级,建立了灭火救援力量等级出动概念。
2.2.5消防标准化技术
自1988年全国消防标准化技术委员会成立以来,中国的消防标准化工作有了长足的进展,大量的研究成果已经成为标准和规范制定的科学依据。目前,已制定各类消防标准和行业标准289项,主要包括消防行业基础技术标准、工程建设消防专业通用标准、消防产品专业通用标准和消防管理专业通用标准等方面。已编制、实施消防技术规范达28项,包括建筑工程防火设计和各类消防设施设计、施工及验收等多方面内容。
2005年9月,沈阳消防研究所编制的《消防联动控制标准》作为新标准项目列入了ISO/TC21/SC3技术委员会的建议草案。
2.2.6火灾动力学演化与防治基础研究
为了对火灾现象有更深入的理解并促进消防安全设计、管理和灭火技术的改进与发展,2002年4月,中国科学技术大学,公安部四川消防研究所、沈阳消防研究所、上海消防研究所和清华大学、浙江大学、香港理工大学、中国林业科学研究院共同承担了国家重点基础发展规划项目“火灾动力学演化与防治基础”的研究工作。该项目重点解决可燃物表面火灾及空间火灾的发生与蔓延、火灾烟气及其毒害物质的生成与释放、基于火灾动力学与统计理论耦合的火灾风险评估方法学、综合性能优化的清洁高效阻燃新技术原理、火灾早期的多信号感知与智能识别和物理化学复合作用下的清洁高效灭火原理等六个方面的关键科学技术问题。目前,该项目已完成了大量用于火灾特性参数测量的实验设备的研制与建造,并取得了初步的研究成果。。
综上所述,中国的消防科学技术发展已经在基础研究、实验设施、信息积累、技术开发和科技队伍建设等诸多方面取得了积极的成果,奠定了进一步发展的基础,我们对消防科技发展前景充满信心。但也应该看到,当前中国消防科学技术还滞后于经济社会的迅速发展,科研基地和基础设施建设与发达国家仍有较大的差距,消防科技创新能力的整体水平还不高,缺乏具有自主知识产权的原创性科技成果,一些重要领域的关键性技术有待进一步突破,基础研究有待进一步加强,科研成果的转化率有待进一步提高。
3 中国消防科学技术展望
本世纪头20年,是中国发展的重要阶段。中国经济持续高速增长,社会事业蓬勃发展。改革开放以来,中国GDP年均增长率达到9.5%;目前,中国已进入工业化发展中期阶段,2004年中国工业总产值比1991年增长了5.6倍,在信息化的推动下,中国新型工业化步伐正在加快;中国城市化水平不断提高,2004年全国城市化率已从改革开放之初的18%上升到42%以上。在经济建设和社会生活发生显著变化的形势下,非传统消防安全问题凸显,现代火灾呈现出许多新的特点。我们将以科技进步为动力,努力加快消防事业的发展,切实解决日益增长的社会消防安全需求与相对匮乏的消防资源之间的矛盾,不断提高社会防控火灾的能力和公共消防安全水平,使生活在中国的每一个人都享有更高水平的消防安全保障。
进入新世纪以来,中国坚持以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观,全面建设小康社会,把提升公共安全水平摆上了更突出的位置。在信息和知识经济时代,科学技术已成为公共安全事业发展的基础和决定性的推动力量,我们正在着手制订第十一个五年计划期间的消防科技发展纲要与规划。我们要在继续引进国际消防先进科技成果的同时,更加重视原始创新、自主创新和系统集成创新,以火灾预防及减少火灾中死伤人员为重点,力争在防控火灾的关键技术和核心技术上取得新的突破;坚持基础研究、应用技术开发和科学普及并重,加快科技成果向现实生产力和防灭火能力的转化,不断提高国民消防安全素质;实施人才战略,努力培养、造就具有自主创新能力的高素质消防科技队伍。
3.1 注重火灾动力学理论和火灾风险理论的研究与应用
消防安全是一个复杂的系统,火灾的复杂性和燃烧理论的不完善使得消防科技还处于一种有待走向成熟的状态。20世纪70年代以来燃烧理论、科学计算技术、非线性动力学理论、系统安全原理、宏观与小尺度动态测量技术、信息技术的迅速发展,为系统地研究复杂的火灾问题提供了理论支持和技术手段。我们将深入开展火灾机理、火灾动力学理论和火灾风险评价方法的研究,把可燃物热解动力学与火灾早期特性的研究、复合材料与阻燃材料火灾特性的研究、轰燃与回燃等特殊火行为的机理研究、阴燃及其向明火转化机理的研究、单一房间与复杂特殊环境下火灾蔓延与烟气流动的动力学演化模型及理论研究系统化;开发拥有自主知识产权的火灾模化技术,建立符合中国国情的可靠火灾风险评估体系;通过对公众聚集场所、大型公共建筑、易燃易爆危险品单位、地铁及城市交通隧道等高风险场所火灾烟气排放与控制技术、烟气优化管理技术、烟气危险性评估方法与人员疏散技术的研究,开发火灾风险评估技术和工程工具,将其应用于人员安全疏散设计、消防安全管理和公众教育上,以改善建(构)筑物的消防安全状况,减少火灾中的人员伤亡,最大限度地预防和遏制群死群伤火灾的发生;以建筑火灾虚拟现实和仿真技术应用研究推动对火灾科学试验新手段的开发,为火灾基础理论研究、复杂或常规条件下的火灾过程计算、消防指挥决策、灾害后果分析、消防队员训练、公民安全意识教育等提供先进的研究手段和技术条件。
3.2推进城市区域火灾风险和消防安全保障能力评估技术研究
对城市防治重特大火灾和其它灾害事故的能力进行整体规划、系统研究。引入并发展火灾动力学理论和火灾风险理论,对城市区域火灾危险性、重大危险源火灾危险性、重特大火灾和化学事故进行研究和评估,并与城市消防供水、站点、人员、装备等相关因子耦合,开展城市消防规划、安全布局、消防供水、消防响应时间和消防力量等的优化配置研究,提高城市防控火灾的整体水平。
3.3研制开发新型消防设施及其工程应用技术
建立城市消防重点保护单位的火灾自动报警系统网络监控中心,与消防指挥中心联网,形成城市应对各类灾害事故的监测、预警和应急联动综合平台。进一步加强火灾早期的多信号感知与智能识别技术、火灾探测器响应模型、建筑消防联动优化集成及控制模型、气体灭火系统工程应用评价方法、细水雾灭火系统工程应用、高层建筑避难层正压送风效能、特殊建筑机械排烟补风量、新型防火阻燃技术与材料等多方面的研究和技术开发。重点研究开发高效、低毒、清洁型阻燃剂和阻燃材料,开发纳米阻燃剂、纳米阻燃材料、复合防火材料、绿色环保及适用于特殊场所和用途的新型防火材料和防火涂料。
3.4加快消防装备与器材的现代化
消防装备与器材的开发应向新型高效、节水、环保、智能、人性化和多功能集成的方向发展。研究开发灭火、救援和化学处置所必需的新型个人防护装备;研究开发适用于各类场所,具有灭火、防化、洗消及抢险救援等功能的各种新型消防车;研究开发适用于地铁、隧道等特殊场所的灭火救援技术装备;研究开发可应用于危险场合的具有火场侦察、化学侦检、灭火、堵漏、洗消、输转等功能的消防机器人;研究开发空中灭火救援技术及配套装备;开展消防装备优化配置与战斗编成的研究;开展化学侦检传感器、智能头盔、智能搜救器材和轻质高效破拆器具等研究。
火灾伴随火的发明和利用而产生,与人类文明的发展有着密切的关系。随着经济社会的发展和人类活动方式的改变,火灾的发生相应呈现出一定的变化规律和特征。人类的生命与健康、经济的繁荣与发展及由此不断扩大的消防安全需求,是火灾科学和消防技术发展创新的直接向导和原始动力。探讨火灾科学和消防技术的发展有必要对与其相关的火灾形势进行分析。
1.1新中国成立以来的火灾概况
新中国刚成立时,尚处于工业化初始阶段,城市化水平只有10.6%,经济发展水平较低,火灾总量和直接损失相应也比较低。20世纪50年代火灾直接损失平均每年约o.6亿元(以人民币计算,不包括因火灾而停工、停产、停业所造成的损失,以及现场施救、善后处理费用。不包括香港、澳门和台湾地区的数据,也不包含森林、草原、军队和矿井地下火灾。以下同)。随着工业化和城市化的发展,火灾直接经济损失也相应增加:20世纪60年代年均值为1.4亿元;70年代年均值近2.4亿元;80年代年均值为3.2亿元。在改革开放的推动下,20世纪90年代以来,中国经济社会进入了快速发展阶段,社会财富和致灾因素大量增加,火灾损失也急剧上升:20世纪90年代火灾直接损失平均每年为10.6亿元;21世纪前5年间的年均火灾损失达15.5亿元,为20世纪80年代年均火灾损失的4.8倍。在新中国成立后的50多年中,因火灾造成的人员伤亡以20世纪60年代和70年代为最多,其中1960年火灾死亡人数为10 843人。经过各级政府、公安消防部门和全社会的努力,特别是1978年召开的全国科学大会,推进了消防科技的研究和应用,80年代以后,火灾伤亡得到了一定程度的控制。
20世纪80年代前5年,火灾起数和损失相对平稳,每年火灾直接损失介于1.6亿元~2.4亿元之间;1985~1996年间,虽然火灾起数增加不多,但火灾直接损失呈现总体上升趋势,1993~1996年间的火灾损失都在10亿元以上;1997年,由于中国火灾统计方法的改变,当年火灾总起数有较大幅度的增加;1997年以后,火灾起数持续攀高,每年火灾直接损失在14亿元~17亿元之间。从1980~2004年的25年间,年均火灾死亡人数为2 404人;受伤人数有较大起伏,最低为1984年的2 690人,最高为1993年的5937人。
1 .2 20世纪90年代以来的火灾特点
1.2.1 随着经济社会的发展,火灾损失呈上升趋势
1991~2004年,中国国民生产总值、固定资产投资和城镇人均可支配收入分别增加了5.3倍、11.5倍和4.5倍;城市建成区面积增加116%;城市人口增加4 499万人;能源消耗总量增加9.3×108t;公路线路长度增加8.3×105km;私人汽车量增加15.6倍。经济社会的快速发展也带来了较为严重的消防问题,13年间火灾起数和火灾损失分别增长4.6倍和2.2倍。图5为中国火灾损失随经济增长的变化情况。与发达国家相比,中国工业化和城市化发展水平以及火灾起数与损失都还较低,随着中国的快速发展,火灾还有一个潜在的上升空间。国际经验表明,人均GDP在1 000~3 000美元之间,通常是一个国家的社会结构变动剧烈、各种矛盾突出的时期。从2003年开始,中国人均GDP已经超过1 000美元,正处于这样一个特殊的历史时期,也是安全事故易发期和群死群伤事故高发期。因此,深入研究和分析火灾随经济社会发展的变化规律,积极预防和控制恶性火灾事故的发生,仍将是中国消防科技工作者在今后相当长一段时期内的重要任务。
1.2.2特大火灾呈波动下降趋势,群死群伤火灾问题突出
经济社会的快速发展给人们的生产和生活方式带来了显著变化,人员聚集场所、易燃易爆场所和超大规模与复杂建筑增多,大量新技术、新材料、新工艺和新能源的采用,增加了致灾因素与火灾风险。20世纪90年代初,中国特大火灾增多,群死群伤火灾时有发生。1993年和1994年分别发生特大火灾124起和151起,因特大火灾造成的直接经济损失为5.4亿元和5.0亿元,火灾死亡分别为433人和855人,出现了20世纪90年代以来群死群伤火灾的第一个峰值,两年中发生一次死亡10人以上或死亡、重伤20人以上群死群伤火灾31起,造成1 218人死亡;1995年以后,特大火灾一度得到遏制,但在1997年出现第二个峰值,发生群死群伤火灾19次,死亡433人;2000年出现第三个峰值,发生了一次火灾死亡309人与死亡74人的特大火灾事故。通过提高防灭火工作科技水平,加大治理火灾隐患的力度,在预防和遏制群死群伤火灾上取得了明显成效。近年来,火灾形势基本稳定。2001~2004年4年间特大火灾年均31起,死亡人数年均89人,直接经济损失年均1.5亿元,其中群死群伤火灾年均3.8起,火灾死亡年均79人。
根据1999~2001年的统计数据计算,中国每十万人的火灾死亡率为0.21,远远低于经济发达国家的平均水平。但由于中国人口基数大,火灾伤亡总量相 应也高,3年火灾死亡平均值为2 700人。更突出的问题是群死群伤火灾事故较多。1979~2004年间,全国发生一次死亡30人以上的火灾35起,共造成2638人死亡,平均每起火灾死亡75人。其中20世纪90年代以后一次死亡30人以上的火灾占26起,死亡2078人,平均每起火灾死亡80人。1994年11月27日辽宁省阜新市艺苑歌舞厅发生的火灾死亡233人;同年12月8日新疆维吾尔族自治区克拉玛依友谊馆发生的火灾死亡325人;2000年12月25日河南省洛阳市东都商厦火灾死亡309人。这些群死群伤火灾事故的发生,给人民生命财产造成了巨大损失,向我们提出了消防安全领域亟需深入研究解决的重要课题。
1.2.1 随着经济社会的发展,火灾损失呈上升趋势
1991~2004年,中国国民生产总值、固定资产投资和城镇人均可支配收入分别增加了5.3倍、11.5倍和4.5倍;城市建成区面积增加116%;城市人口增加4 499万人;能源消耗总量增加9.3×108t;公路线路长度增加8.3×105km;私人汽车量增加15.6倍。经济社会的快速发展也带来了较为严重的消防问题,13年间火灾起数和火灾损失分别增长4.6倍和2.2倍。图5为中国火灾损失随经济增长的变化情况。与发达国家相比,中国工业化和城市化发展水平以及火灾起数与损失都还较低,随着中国的快速发展,火灾还有一个潜在的上升空间。国际经验表明,人均GDP在1 000~3 000美元之间,通常是一个国家的社会结构变动剧烈、各种矛盾突出的时期。从2003年开始,中国人均GDP已经超过1 000美元,正处于这样一个特殊的历史时期,也是安全事故易发期和群死群伤事故高发期。因此,深入研究和分析火灾随经济社会发展的变化规律,积极预防和控制恶性火灾事故的发生,仍将是中国消防科技工作者在今后相当长一段时期内的重要任务。
1.2.2特大火灾呈波动下降趋势,群死群伤火灾问题突出
经济社会的快速发展给人们的生产和生活方式带来了显著变化,人员聚集场所、易燃易爆场所和超大规模与复杂建筑增多,大量新技术、新材料、新工艺和新能源的采用,增加了致灾因素与火灾风险。20世纪90年代初,中国特大火灾增多,群死群伤火灾时有发生。1993年和1994年分别发生特大火灾124起和151起,因特大火灾造成的直接经济损失为5.4亿元和5.0亿元,火灾死亡分别为433人和855人,出现了20世纪90年代以来群死群伤火灾的第一个峰值,两年中发生一次死亡10人以上或死亡、重伤20人以上群死群伤火灾31起,造成1 218人死亡;1995年以后,特大火灾一度得到遏制,但在1997年出现第二个峰值,发生群死群伤火灾19次,死亡433人;2000年出现第三个峰值,发生了一次火灾死亡309人与死亡74人的特大火灾事故。通过提高防灭火工作科技水平,加大治理火灾隐患的力度,在预防和遏制群死群伤火灾上取得了明显成效。近年来,火灾形势基本稳定。2001~2004年4年间特大火灾年均31起,死亡人数年均89人,直接经济损失年均1.5亿元,其中群死群伤火灾年均3.8起,火灾死亡年均79人。
根据1999~2001年的统计数据计算,中国每十万人的火灾死亡率为0.21,远远低于经济发达国家的平均水平。但由于中国人口基数大,火灾伤亡总量相 应也高,3年火灾死亡平均值为2 700人。更突出的问题是群死群伤火灾事故较多。1979~2004年间,全国发生一次死亡30人以上的火灾35起,共造成2638人死亡,平均每起火灾死亡75人。其中20世纪90年代以后一次死亡30人以上的火灾占26起,死亡2078人,平均每起火灾死亡80人。1994年11月27日辽宁省阜新市艺苑歌舞厅发生的火灾死亡233人;同年12月8日新疆维吾尔族自治区克拉玛依友谊馆发生的火灾死亡325人;2000年12月25日河南省洛阳市东都商厦火灾死亡309人。这些群死群伤火灾事故的发生,给人民生命财产造成了巨大损失,向我们提出了消防安全领域亟需深入研究解决的重要课题。
2 中国消防科学技术发展现状
经济社会发展带来的巨大消防安全需求和科学技术的不断进步,推动了火灾科学和消防技术的长足发展。19世纪末20世纪初电气控制技术与水力学的发展,促进了自动洒水灭火系统的出现和灭火控制技术的应用。20世纪40年代以后,控制燃烧系统预测技术的显著进展,使得消防工程工具逐步得到应用。20世纪60~70年代,世界范围内一系列灾难性高层建筑火灾的发生极大地促进了对高层建筑中烟气运动规律的研究,使更为系统化的人身安全设计方法在建筑设计中得到应用。1985年,庄斯特教授出版的《火灾动力学导论》对此前10年间与室内火灾特性有关的消防工程基本原理研究成果进行了总结。20世纪80年代后期,旨在提高消防投资效益、扩大国际贸易和促进新材料使用的性能化设计方法开始得到研究和应用口,并涌现了大量用于分析和评价火灾风险的火灾模型。
中国政府高度重视科学技术在提高火灾防控能力、保护人民生命安全和公私财产中的重要作用。半个多世纪尤其改革开放以来,中国的火灾科学和消防技术经历了从无到有、从填补国内空白到追赶国际先进水平、从实验科学研究到计算机模拟和理论模型研究、从单一学科研究到多学科联合研究、从国内合作研究到国际合作研究等发展阶段,基本改变了过去中国消防科研基础薄弱、消防产品技术落后和主要消防装备依赖进口的状态,研究开发出大量科技成果,建成了一支具有较强创新能力的跨行业跨部门的专业化消防科技队伍,建立了一批具有国际水平的实验设施,进行了大量火灾实体实验研究,主要研究领域与国外的差距进一步缩小,主要产品与装备的国产化水平显著提高,部分研究成果和技术已经接近或达到国际先进水平。科学技术在火灾预防、灭火救援、消防标准化、火灾调查、产品检测、宣传教育、训练演习、消防队伍建设等各领域得到广泛应用,显著增强了全社会预防和抗御火灾的整体水平。消防科学技术已成为消防事业发展的有力支撑和强大动力。
2.1主要消防科技力量与基础设施
经过50多年的发展建设,尤其是改革开放以来的快速发展,目前中国已经形成了一支以公安部直属的4个消防研究所、中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室及其他消防科研院所和大型消防企业为主体、相关教育科研单位和人员为补充的消防科技力量。
2.1 14个消防专业研究所
公安部天津消防研究所、上海消防研究所、沈阳消防研究所和四川消防研究所分别成立于1965年前后。津消防研究所主要从事火灾理论、消防工程、消防法规、消防管理等方面的研究;上海消防研究所主要从事灭火理论、消防装备、灭火技术战术及火场防护技术等方面的研究;沈阳消防研究所主要从事电气火灾预防与鉴定、火灾探测报警、消防通信及消防电子应用技术等方面的研究;四川消防研究所主要从事建筑火灾理论、建筑防火、防火材料等方面的研究。
1985年6月,在国家质量监督检验检疫总局(原国家标准局)的统一规划指导下,国家消防电子产品质量监督检验中心在沈阳消防研究所建成。之后,国家固定灭火系统和耐火构件质量监督检验中心、国家消防装备质量监督检验中心和国家防火建筑材料质量监督检验中心分别在天津消防研究所、上海消防研究所和四川消防研究所建成。1988年5月,全国消防标准化技术委员会(CSBTS/TCll3)正式成立,委员会的秘书处设在公安部消防局,负责处理该委员会的日常工作。近年来,该实验室以火灾动力学演化与模拟仿真、火灾防治原理及技术基础、火灾安全工程理论及方法学为主要研究方向。
2.2 火灾科学国家重点实验室和其它消防科研机构中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室是利用世界银行贷款和国内配套投资兴建的中国火灾科学领域的国家级研究机构。1992年经中国科学院批准边建设边对外开放;1995年11月通过国家验收。火灾科学国家重点实验室分设建筑火灾、城市与森林火灾、工业火灾、火灾化学、火灾监测监控、清洁高效灭火、火灾风险评价、计算机模拟与理论分析8个研究室,在火灾科学基础理论研究、林火和草原火蔓延规律研究以及开发智能化高科技消防技术及新产品方面做了大量的除公安部所属的专业消防科研机构和中国科学技术大学火灾科学国家重点实验室外,有关部门和大专院校也投入了大量的人力物力开展消防科研活动。如中国建筑科学研究院成立了建筑防火研究所;北京理工大学建立了爆炸科学与技术国家重点实验室和阻燃工作并管理消防标准化工作中有关的技术管理工作。该委员会下设9个分技术委员会,分别挂靠天津消防研究所、上海消防研究所、沈阳消防研究所、四川消防研究所和公安部消防局科技处。材料研究重点学科点专业实验室;国家林业局森林保护研究所设有森林消防研究室;交通部国家船舶检验局建立了远东防火试验中心。清华大学、中国人民武装警察部队学院、浙江大学、香港理工大学、香港城市大学、天津大学、同济大学、南开大学、吉林工业大学、中国矿业大学、重庆大学、沈阳航空工业学院、中南大学、台湾成功大学、西南交通大学和华中理工大学等许多高等院校,都设置了消防科研机构或专业实验室,或集中一些专家、学者开展消防科学研究活动。他们是中国消防科学研究与开发技术体系中的一支重要力量。
2.1.3消防科研基础设施
在吸收消化国内外先进科学技术成果和经验的基础上,中国建成了一批重要的技术先进的消防科研设施。如天津消防研究所的燃烧与灭火综合试验馆、建筑构件耐火性能试验馆、石油灭火大型试验场;上海消防研究所的灭火装备性能试验室、消防员个人防护装备性能试验室、消防机器人性能试验室;沈阳消防研究所的消防电子产品专用标准检验成套试验装置和城市消防通信指挥系统模拟试验室、智能火灾探测报警系统评估装置、电气火灾研究与试验装置;四川消防研究所的高层建筑火灾实体实验塔、地下商业街火灾实验室和建筑材料燃烧性能测试系统;中国科学技术大学的大空间火灾试验厅(与香港理工大学联合建造)、林火与草原火模拟实验装置和多层住宅火灾模拟实验楼;中国建筑科学研究院的多功能构件燃烧试验炉;远东防火试验中心的船用构件燃烧试验炉;北京理工大学的阻燃材料研究实验室等。这些重点科研设施的开发
和利用,为中国深入开展火灾科学理论和消防工程技术研究提供了良好的条件。
2.2近年来所取得的科技成果
20世纪90年代以来,中国开展了火灾探测报警与灭火技术、建筑耐火性能和防火技术、火灾模化技术及性能化消防安全设计、城市消防规划与灭火救援、消防标准化、火灾动力学演化与防治基础等方面的研究,并重点进行了高层建筑火灾预防与扑救技术、地下与大空间建筑火灾预防及控制技术、城市火灾与重大化学灾害事故防范与控制技术等项目研究,在解决高层建筑、地下与大空间建筑、城市火灾的特性、预防与控制火灾新技术以及消防工程新技术的综合应用上取得了积极的成果。
2.2.1火灾探测报警与灭火技术
火灾探测报警方面主要研究了吸气型高灵敏早期火灾探测、高可靠性能的复合式感温感烟探测、拉曼散射和光时域反射的光纤感温探测以及线性可燃气体探测等多种火灾探测报警技术。中国学者通过分析不同条件下应用背景信息和火灾参数的变化规律,提出并实现了火灾探测算法评估的三种考核方式、系列试验方法和综合评估数学模型;开发了油罐火灾沸溢喷溅的前兆噪声监测预报方法。灭火技术方面开展了自动灭火抑爆系统动力学性能、设计计算方法、灭火效能与机理、使用环境的影响、系统的集成优化以及工作可靠性等方面的研究口。运用激光全息和电子测重技术成功地解决了大水粒三维空间分布与测重的关键技术,进行了细水雾流场特性对灭火效能影响和消防装置喷雾水粒流场特性试验的研究,初步建立了不同水滴流场与灭火效能之间的关系;以实体灭火实验为依据分析并确定了成雾原理、灭火机理、灭火效能及雾束耐电压性能,提出了系统典型应用场所、保护对象及工程应用参数和设计方法。开发出了SD系列强力灭火液和高层建筑火灾智能型探测报警系统、快速反应自动喷水灭火系统、循环启闭自动喷水灭火系统、远控消防泡沫(水)炮灭火系统、中低压消防泵系列、消防员火场防护基本技术参数及热防护试验装置、系列消防机器人、卫星通信消防指挥系统等消防系统和装备器材。
2.2.2建筑耐火性能与防火技术
建筑耐火性能与防火技术方面的研究主要包括建筑构(配)件耐火性能和建筑结构抗火失效过程的理论计算与实验分析、建筑火灾烟气毒性和火场防排烟技术以及防火阻燃技术等方面。在材料产烟毒性试验方法方面,中国开发了以材料充分产烟且无火焰情况下进行小鼠30rain染毒并观察3 d的简化评价以及简易的按等比级数划分材料产烟毒性危险级别的方法,建立了“火灾毒性烟气制取方法”、“材料产烟毒性分级”和“评价火灾烟气毒性危险的动物试验方法”等标准。在防火阻燃技术领域,以纳米Mg—A1一LDHs为阻燃剂、APP为协效阻燃剂,采用混炼技术制备了阻燃性聚苯乙烯/Mg—A1型LDHs系列纳米复合材料,开发了SCB超薄膨胀型钢结构防火涂料、SWB、SWH室外钢结构防火涂料、GF有机防火堵料和SF无机防火堵料等产品。在火灾原因调查技术上,运用火灾动力学理论和火灾现场微量痕迹的形成规律自主开发了线性法、迎火面法和锥形法等火灾原因判定技术。
2.2.3火灾模化技术及性能化消防安全设计
20世纪80年代中期以来,性能化消防设计作为一种新型的工程设计方法得到了迅速发展。中国从20世纪90年代逐步开展了材料与组件的火灾特性、测试方法和燃烧机理方面的研究,并对普通建筑、中庭建筑、大空间建筑和地下建筑的火灾蔓延规律、烟气流动特性及其计算机模拟技术、人员疏散安全评估技术等进行了一些探索性研究,初步建立了大型复杂建筑火灾蔓延模型、烟气流动模型和人员疏散模型。这些研究成果为进一步开展复杂建筑物消防安全性能化设计的研究工作奠定了必备的基础。在大空间建筑火灾及性能化消防安全设计研究方面,香港理工大学与内地的消防科研院所开展了卓有成效的合作研究。在火灾烟气流动研究中,中国学者提出并发展了场一区一网模拟理论,重点研究和解决了三种模拟方式界面的处理,并建立了体现浮力影响、碳黑的生成与输运、湍流及热辐射相互作用的综合理论模型。2003年和2004年,分别在天津和澳门举办了建筑物性能化防火设计方法研讨会。目前中国已对几十个超大型工程项目采用性能化方法进行了消防安全设计。
2.2.4城市消防规划与灭火救援技术
近年来,中国开展了城市公共安全规划与应急预案编制及其关键技术方面的研究。“城市区域火灾风险评估与消防规划技术”的研究结果提出了中国城市消防规划的内容、技术指标要求和编制规划的流程与方法,得出了扑救城市居住区、商业区、商业与居住混合区一次火灾的消防水流量;提出城市消防给水系统应具备的供水能力和优化的配置与布局方法;运用城市区域火灾风险评估技术和消防资源的优化配置方法完
成了《城市消防规划技术指南》的编制。在城市灭火救援力量优化布局方法与技术研究方面,中国学者采用离散定位一分配模型,利用集合覆盖法、最大覆盖法以及P中值法,提出了基于城市区域火灾风险等级的城市消防站优化布局方法和区域灭火救援装备及人员优化配置方法;通过引入最不利火灾规划场景的概念,提出了区域灭火救援装备及人员需求模型,并开发了城市灭火救援力量优化布局实用软件。城市火灾与其它灾害事故等级划分方法和灭火救援力量出动方案编制技术的研究,首次对城市火灾和其他灾害事故进行了分类分级,建立了灭火救援力量等级出动概念。
2.2.5消防标准化技术
自1988年全国消防标准化技术委员会成立以来,中国的消防标准化工作有了长足的进展,大量的研究成果已经成为标准和规范制定的科学依据。目前,已制定各类消防标准和行业标准289项,主要包括消防行业基础技术标准、工程建设消防专业通用标准、消防产品专业通用标准和消防管理专业通用标准等方面。已编制、实施消防技术规范达28项,包括建筑工程防火设计和各类消防设施设计、施工及验收等多方面内容。
2005年9月,沈阳消防研究所编制的《消防联动控制标准》作为新标准项目列入了ISO/TC21/SC3技术委员会的建议草案。
2.2.6火灾动力学演化与防治基础研究
为了对火灾现象有更深入的理解并促进消防安全设计、管理和灭火技术的改进与发展,2002年4月,中国科学技术大学,公安部四川消防研究所、沈阳消防研究所、上海消防研究所和清华大学、浙江大学、香港理工大学、中国林业科学研究院共同承担了国家重点基础发展规划项目“火灾动力学演化与防治基础”的研究工作。该项目重点解决可燃物表面火灾及空间火灾的发生与蔓延、火灾烟气及其毒害物质的生成与释放、基于火灾动力学与统计理论耦合的火灾风险评估方法学、综合性能优化的清洁高效阻燃新技术原理、火灾早期的多信号感知与智能识别和物理化学复合作用下的清洁高效灭火原理等六个方面的关键科学技术问题。目前,该项目已完成了大量用于火灾特性参数测量的实验设备的研制与建造,并取得了初步的研究成果。。
综上所述,中国的消防科学技术发展已经在基础研究、实验设施、信息积累、技术开发和科技队伍建设等诸多方面取得了积极的成果,奠定了进一步发展的基础,我们对消防科技发展前景充满信心。但也应该看到,当前中国消防科学技术还滞后于经济社会的迅速发展,科研基地和基础设施建设与发达国家仍有较大的差距,消防科技创新能力的整体水平还不高,缺乏具有自主知识产权的原创性科技成果,一些重要领域的关键性技术有待进一步突破,基础研究有待进一步加强,科研成果的转化率有待进一步提高。
3 中国消防科学技术展望
本世纪头20年,是中国发展的重要阶段。中国经济持续高速增长,社会事业蓬勃发展。改革开放以来,中国GDP年均增长率达到9.5%;目前,中国已进入工业化发展中期阶段,2004年中国工业总产值比1991年增长了5.6倍,在信息化的推动下,中国新型工业化步伐正在加快;中国城市化水平不断提高,2004年全国城市化率已从改革开放之初的18%上升到42%以上。在经济建设和社会生活发生显著变化的形势下,非传统消防安全问题凸显,现代火灾呈现出许多新的特点。我们将以科技进步为动力,努力加快消防事业的发展,切实解决日益增长的社会消防安全需求与相对匮乏的消防资源之间的矛盾,不断提高社会防控火灾的能力和公共消防安全水平,使生活在中国的每一个人都享有更高水平的消防安全保障。
进入新世纪以来,中国坚持以人为本,全面、协调、可持续的科学发展观,全面建设小康社会,把提升公共安全水平摆上了更突出的位置。在信息和知识经济时代,科学技术已成为公共安全事业发展的基础和决定性的推动力量,我们正在着手制订第十一个五年计划期间的消防科技发展纲要与规划。我们要在继续引进国际消防先进科技成果的同时,更加重视原始创新、自主创新和系统集成创新,以火灾预防及减少火灾中死伤人员为重点,力争在防控火灾的关键技术和核心技术上取得新的突破;坚持基础研究、应用技术开发和科学普及并重,加快科技成果向现实生产力和防灭火能力的转化,不断提高国民消防安全素质;实施人才战略,努力培养、造就具有自主创新能力的高素质消防科技队伍。
3.1 注重火灾动力学理论和火灾风险理论的研究与应用
消防安全是一个复杂的系统,火灾的复杂性和燃烧理论的不完善使得消防科技还处于一种有待走向成熟的状态。20世纪70年代以来燃烧理论、科学计算技术、非线性动力学理论、系统安全原理、宏观与小尺度动态测量技术、信息技术的迅速发展,为系统地研究复杂的火灾问题提供了理论支持和技术手段。我们将深入开展火灾机理、火灾动力学理论和火灾风险评价方法的研究,把可燃物热解动力学与火灾早期特性的研究、复合材料与阻燃材料火灾特性的研究、轰燃与回燃等特殊火行为的机理研究、阴燃及其向明火转化机理的研究、单一房间与复杂特殊环境下火灾蔓延与烟气流动的动力学演化模型及理论研究系统化;开发拥有自主知识产权的火灾模化技术,建立符合中国国情的可靠火灾风险评估体系;通过对公众聚集场所、大型公共建筑、易燃易爆危险品单位、地铁及城市交通隧道等高风险场所火灾烟气排放与控制技术、烟气优化管理技术、烟气危险性评估方法与人员疏散技术的研究,开发火灾风险评估技术和工程工具,将其应用于人员安全疏散设计、消防安全管理和公众教育上,以改善建(构)筑物的消防安全状况,减少火灾中的人员伤亡,最大限度地预防和遏制群死群伤火灾的发生;以建筑火灾虚拟现实和仿真技术应用研究推动对火灾科学试验新手段的开发,为火灾基础理论研究、复杂或常规条件下的火灾过程计算、消防指挥决策、灾害后果分析、消防队员训练、公民安全意识教育等提供先进的研究手段和技术条件。
3.2推进城市区域火灾风险和消防安全保障能力评估技术研究
对城市防治重特大火灾和其它灾害事故的能力进行整体规划、系统研究。引入并发展火灾动力学理论和火灾风险理论,对城市区域火灾危险性、重大危险源火灾危险性、重特大火灾和化学事故进行研究和评估,并与城市消防供水、站点、人员、装备等相关因子耦合,开展城市消防规划、安全布局、消防供水、消防响应时间和消防力量等的优化配置研究,提高城市防控火灾的整体水平。
3.3研制开发新型消防设施及其工程应用技术
建立城市消防重点保护单位的火灾自动报警系统网络监控中心,与消防指挥中心联网,形成城市应对各类灾害事故的监测、预警和应急联动综合平台。进一步加强火灾早期的多信号感知与智能识别技术、火灾探测器响应模型、建筑消防联动优化集成及控制模型、气体灭火系统工程应用评价方法、细水雾灭火系统工程应用、高层建筑避难层正压送风效能、特殊建筑机械排烟补风量、新型防火阻燃技术与材料等多方面的研究和技术开发。重点研究开发高效、低毒、清洁型阻燃剂和阻燃材料,开发纳米阻燃剂、纳米阻燃材料、复合防火材料、绿色环保及适用于特殊场所和用途的新型防火材料和防火涂料。
3.4加快消防装备与器材的现代化
消防装备与器材的开发应向新型高效、节水、环保、智能、人性化和多功能集成的方向发展。研究开发灭火、救援和化学处置所必需的新型个人防护装备;研究开发适用于各类场所,具有灭火、防化、洗消及抢险救援等功能的各种新型消防车;研究开发适用于地铁、隧道等特殊场所的灭火救援技术装备;研究开发可应用于危险场合的具有火场侦察、化学侦检、灭火、堵漏、洗消、输转等功能的消防机器人;研究开发空中灭火救援技术及配套装备;开展消防装备优化配置与战斗编成的研究;开展化学侦检传感器、智能头盔、智能搜救器材和轻质高效破拆器具等研究。
3.5进行建筑结构耐火性能评价与抗火设计技术研究
为了有效避免火灾中建筑物坍塌所造成的人员伤亡,需要开展建筑结构耐火性能评价与抗火设计技术研究。其主要内容包括:(1)热与力综合作用下建筑结构受损坍塌的模拟预测、提高建筑结构耐火性能的方法和建筑结构耐火性能的评价方法;(2)建立钢结构防火保护系统评估方法、防火涂料的安全性能评估方法,进行新型结构、构件的耐火性能研究;(3)大跨度空间钢结构建筑火灾升温模型与抗火设计方法研究;(4)建筑结构火灾灾难性坍塌的机理及规律研究。
3.6开展人在火场中的行为特征研究
火灾与人类行为相互关系的研究随着性能化消防规范的出现和对计算机疏散模型的需求而得到迅速发展。为最大限度地避免和降低火灾造成的人员伤亡,我们将进行不同建筑中人员行为模式特征、居住人员特征分类、疏散模型、疏散场景想定、疏散设计和社区消防安全预案等重点研究,开发大型公共建筑人员疏散模拟技术、考虑火灾中人员的个体和群体心理反应,建立智能化人群疏散模型。
3.7发展完善火灾数据库
火灾发生的随机性和火灾动力学规律的确定性,客观上要求不断发展完善火灾统计数据库、材料燃烧特性数据库、人在火场中的行为特征数据库、消防系统效能数据库等不同类型的火灾数据库。这些数据库的建立能够为预测火灾的发生与发展,更为科学地进行人员疏散设计和更好地进行消防系统设计与维护提供基础数据。火灾统计数据库应考虑到各地区自然环境的差异和经济发展程度的不同对火灾的影响。除火灾损失、人员伤亡和火灾原因等基本情况外,火灾统计数据库中还应包括较为详细的火灾过程描述、消防系统和消防力量的使用与有效性情况。材料燃烧特性数据库应包括日用品、室内组件、建筑材料、电缆材料、能源、建筑构件、交通运输工具内容材料及组件、织物类产品等的对火反应特性、燃烧发烟密度、烟气毒性及耐火特性等数据,并包括实验室规模的火灾试验结果与全尺寸火灾特性预测结果的对比研究。人在火场中的行为特征数据库则需要在大量的心理和生理研究基础上建立;消防系统效能数据库应能反映出不同类型的系统在不同场所及不同维护条件下所发挥的抑制火灾作用。
3.8开展消防经济学与性能化消防工程方法的研究
无论是为了以最低的成本保证一定的消防安全水平还是以一定的投入提供更高的消防安全保障,消防安全的成本效益都是一个核心问题。为了在火灾风险与消防投入之间找到一个社会可以接受的平衡点,就必须要进行消防经济学与性能化消防工程的研究。开展性能化消防工程方法的研究离不开设计指南和工程工具,需要建立并完善指导性文件、广泛接受的判据和评价方法。虽然目前性能化消防工程方法还不够成熟、稳定,但国际上已经开发出一些具有实用价值的、以计算机技术为基础的性能化设计定量分析和计算工具。中国在性能化消防工程方法应用方面,还有一系列关键技术需要解决。火灾场景基础参数研究、材料火灾烟气毒性研究、建筑消防设施与火灾相互作用研究、建筑火灾增长与蔓延特性研究、建筑火灾烟气流动特性研究、建筑物人员安全疏散研究、特殊建筑物性能化防火设计和消防安全评估方法与技术研究都是需要我们深入研究的课题。
科学技术是人类的共同财富。在经济全球化的背景下,人类在火灾科学和消防技术上面临的挑战,更加需要依赖广泛、密切的国际科技交流与合作来应对。科学技术无国界。积极推进国际消防科技界的友好交流与合作,促进火灾科学与消防技术的发展进步,使中国和世界的明天更加平安、美好。
为了有效避免火灾中建筑物坍塌所造成的人员伤亡,需要开展建筑结构耐火性能评价与抗火设计技术研究。其主要内容包括:(1)热与力综合作用下建筑结构受损坍塌的模拟预测、提高建筑结构耐火性能的方法和建筑结构耐火性能的评价方法;(2)建立钢结构防火保护系统评估方法、防火涂料的安全性能评估方法,进行新型结构、构件的耐火性能研究;(3)大跨度空间钢结构建筑火灾升温模型与抗火设计方法研究;(4)建筑结构火灾灾难性坍塌的机理及规律研究。
3.6开展人在火场中的行为特征研究
火灾与人类行为相互关系的研究随着性能化消防规范的出现和对计算机疏散模型的需求而得到迅速发展。为最大限度地避免和降低火灾造成的人员伤亡,我们将进行不同建筑中人员行为模式特征、居住人员特征分类、疏散模型、疏散场景想定、疏散设计和社区消防安全预案等重点研究,开发大型公共建筑人员疏散模拟技术、考虑火灾中人员的个体和群体心理反应,建立智能化人群疏散模型。
3.7发展完善火灾数据库
火灾发生的随机性和火灾动力学规律的确定性,客观上要求不断发展完善火灾统计数据库、材料燃烧特性数据库、人在火场中的行为特征数据库、消防系统效能数据库等不同类型的火灾数据库。这些数据库的建立能够为预测火灾的发生与发展,更为科学地进行人员疏散设计和更好地进行消防系统设计与维护提供基础数据。火灾统计数据库应考虑到各地区自然环境的差异和经济发展程度的不同对火灾的影响。除火灾损失、人员伤亡和火灾原因等基本情况外,火灾统计数据库中还应包括较为详细的火灾过程描述、消防系统和消防力量的使用与有效性情况。材料燃烧特性数据库应包括日用品、室内组件、建筑材料、电缆材料、能源、建筑构件、交通运输工具内容材料及组件、织物类产品等的对火反应特性、燃烧发烟密度、烟气毒性及耐火特性等数据,并包括实验室规模的火灾试验结果与全尺寸火灾特性预测结果的对比研究。人在火场中的行为特征数据库则需要在大量的心理和生理研究基础上建立;消防系统效能数据库应能反映出不同类型的系统在不同场所及不同维护条件下所发挥的抑制火灾作用。
3.8开展消防经济学与性能化消防工程方法的研究
无论是为了以最低的成本保证一定的消防安全水平还是以一定的投入提供更高的消防安全保障,消防安全的成本效益都是一个核心问题。为了在火灾风险与消防投入之间找到一个社会可以接受的平衡点,就必须要进行消防经济学与性能化消防工程的研究。开展性能化消防工程方法的研究离不开设计指南和工程工具,需要建立并完善指导性文件、广泛接受的判据和评价方法。虽然目前性能化消防工程方法还不够成熟、稳定,但国际上已经开发出一些具有实用价值的、以计算机技术为基础的性能化设计定量分析和计算工具。中国在性能化消防工程方法应用方面,还有一系列关键技术需要解决。火灾场景基础参数研究、材料火灾烟气毒性研究、建筑消防设施与火灾相互作用研究、建筑火灾增长与蔓延特性研究、建筑火灾烟气流动特性研究、建筑物人员安全疏散研究、特殊建筑物性能化防火设计和消防安全评估方法与技术研究都是需要我们深入研究的课题。
科学技术是人类的共同财富。在经济全球化的背景下,人类在火灾科学和消防技术上面临的挑战,更加需要依赖广泛、密切的国际科技交流与合作来应对。科学技术无国界。积极推进国际消防科技界的友好交流与合作,促进火灾科学与消防技术的发展进步,使中国和世界的明天更加平安、美好。