王 磊,關(guān) 健,彭 猛,張 琨,韓 浩,康 健*,許嘉鈺**

不同通風(fēng)模式下地鐵站毒氣擴(kuò)散的實(shí)地試驗(yàn)

王 磊1,2,關(guān) 健2,彭 猛2,張 琨2,韓 浩1,康 健1*,許嘉鈺2**

(1.防化研究院,國(guó)民核生化災(zāi)害防護(hù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 102205；2.清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院,北京 100084)

為全面了解通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)地鐵站內(nèi)有毒氣體擴(kuò)散的影響,以北京某地鐵站為研究對(duì)象,開(kāi)展了全尺寸實(shí)地?cái)U(kuò)散試驗(yàn).采用三維超聲波風(fēng)速儀對(duì)機(jī)械通風(fēng)和應(yīng)急通風(fēng)下的站內(nèi)流場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),分析其氣流組織形式;采用六氟化硫(SF6)釋放,時(shí)序采集和離線檢測(cè)的方法,研究重氣的擴(kuò)散與沉降,為疏散路徑規(guī)劃提供建議.結(jié)果表明,應(yīng)急模式下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速更大,是機(jī)械通風(fēng)的1.2～2倍;SF6在機(jī)械通風(fēng)工況下擴(kuò)散,會(huì)出現(xiàn)明顯的沉降現(xiàn)象,易于在樓梯和邊緣等位置的地面積累從而形成局部高濃度區(qū)域,且長(zhǎng)時(shí)間高于50′10-6;應(yīng)急通風(fēng)系統(tǒng)開(kāi)啟后,沉降的SF6加速向上傳輸,且會(huì)快速充滿整個(gè)站臺(tái),東西站臺(tái)濃度最高均達(dá)到200′10-6以上;應(yīng)急處置時(shí),需要盡快將乘客向上層或反向區(qū)域疏散,嚴(yán)禁開(kāi)啟應(yīng)急通風(fēng)設(shè)備,避免地面氣體向呼吸區(qū)擴(kuò)散.

地鐵站；氣體擴(kuò)散；實(shí)地試驗(yàn)；通風(fēng)系統(tǒng)

為緩解市內(nèi)交通壓力,地下軌道交通已成為減少交通擁堵、降低事故、減輕污染、提高通勤效率的有效出行方式.然而值得關(guān)注的是,地鐵系統(tǒng)一般具有空間狹小封閉和客流密度大以及通風(fēng)不暢等問(wèn)題,極易成為化學(xué)恐怖襲擊或突發(fā)事件的主要目標(biāo)[1-10],例如日本東京地鐵發(fā)生的沙林毒氣恐怖襲擊事件[11].

已有研究針對(duì)生化襲擊與建筑環(huán)境安全,進(jìn)行了典型生化襲擊場(chǎng)景分析,生化毒劑劑量反應(yīng)關(guān)系分析,室內(nèi)人員暴露單元及其分層模型等工作,其中有毒氣體擴(kuò)散采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)[12].在地下空間應(yīng)對(duì)生化恐怖襲擊安全性評(píng)估與策略研究方面,該研究提出的以有毒氣體擴(kuò)散模擬為基礎(chǔ)的安全評(píng)估系統(tǒng),已經(jīng)在核生化防護(hù)工程和裝備研發(fā)設(shè)計(jì)等領(lǐng)域逐步應(yīng)用.對(duì)于地鐵站等大型計(jì)算域,其空間結(jié)構(gòu)和通風(fēng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)極為復(fù)雜,簡(jiǎn)化處理的計(jì)算模型和模擬艙均無(wú)法還原現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際情況,使計(jì)算結(jié)果出現(xiàn)不可預(yù)知的偏差.而全尺寸試驗(yàn)在計(jì)算域?qū)嵉亻_(kāi)展,能夠獲取真實(shí)條件下空氣流動(dòng)和有毒氣體擴(kuò)散的時(shí)空數(shù)據(jù),是研究地鐵站有毒氣體傳播的最直接可靠的手段[13-14].現(xiàn)階段,我國(guó)針對(duì)地鐵火災(zāi)的全尺寸試驗(yàn)研究相對(duì)全面.南昌和廣州的多個(gè)地鐵站開(kāi)展了火災(zāi)煙氣實(shí)驗(yàn),對(duì)比了島式,側(cè)式站臺(tái)以及大型換乘站中煙霧的蔓延趨勢(shì)和機(jī)械排煙效率,根據(jù)濃煙和高溫覆蓋的面積優(yōu)化人員疏散路徑,進(jìn)而降低人員傷亡[15-17].我國(guó)地鐵在應(yīng)對(duì)生化恐怖襲擊方面的研究起步較晚,氣態(tài)有毒物質(zhì)由于無(wú)色無(wú)味,其監(jiān)測(cè)點(diǎn)設(shè)置,時(shí)序采集和離線分析較為復(fù)雜,導(dǎo)致在已開(kāi)通運(yùn)營(yíng)的站點(diǎn)開(kāi)展大規(guī)模氣體釋放試驗(yàn)困難重重,因此尚無(wú)全尺寸試驗(yàn)的相關(guān)報(bào)道.

為全面了解通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)地鐵站內(nèi)有毒有害氣體擴(kuò)散的影響,選取北京地鐵某站為目標(biāo)站,以SF6為示蹤氣體[18-21],開(kāi)展了全尺寸氣體擴(kuò)散試驗(yàn)研究,通過(guò)改變通風(fēng)模式,對(duì)其氣體沉降、傳輸速率、擴(kuò)散范圍等進(jìn)行分析,旨在為應(yīng)急通風(fēng)提供建議.

1 研究方法

1.1 車站概況和點(diǎn)位布置

本試驗(yàn)在北京15號(hào)線某地鐵站臺(tái)開(kāi)展.如圖1所示,該車站整體呈東西走向,為地下2層結(jié)構(gòu),每層凈高約4m.負(fù)1層為東西2個(gè)站廳,釋放點(diǎn)位于負(fù)2層,典型島式站臺(tái),兩端通過(guò)扶梯與站廳相連,尺寸為112.5m′14m.站臺(tái)頂部呈東西走向設(shè)置了2行通風(fēng)口,各25個(gè),北側(cè)為進(jìn)風(fēng)口,南側(cè)為排風(fēng)口.正常工況下,地鐵站通風(fēng)由活塞風(fēng)和機(jī)械排風(fēng)組成,總風(fēng)量按照《地鐵設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50157-2013)要求,不得低于30m3/(h×人)[22],其中機(jī)械排風(fēng)占比可在10%～100%浮動(dòng).經(jīng)初步統(tǒng)計(jì),該站客流量峰值約為200人/h,機(jī)械通風(fēng)量約為0.6′104m3/h.地鐵站的應(yīng)急通風(fēng)模式主要用于火災(zāi)煙霧排出和新風(fēng)引入,排煙風(fēng)量應(yīng)按照60m3/(h×m2)設(shè)計(jì)[23-24].該站站臺(tái)面積約為1600m2,計(jì)算得到應(yīng)急通風(fēng)量9.7′104m3/h.

圖1 目標(biāo)地鐵站結(jié)構(gòu)示意

如圖2(a)所示,在站臺(tái)層S點(diǎn)(站臺(tái)中心正西2m)進(jìn)行2次氣體釋放,機(jī)械通風(fēng)和應(yīng)急通風(fēng)各1次.全站共設(shè)置13個(gè)采樣位置,其中站廳層設(shè)置5個(gè)0.5m采樣點(diǎn);站臺(tái)層設(shè)置5個(gè)1.6m采樣點(diǎn),代表呼吸區(qū)高度;另外在站臺(tái)的樓梯口、中線等典型位置設(shè)置3個(gè)3高度采樣點(diǎn)(包括0.5,1.6,2.5m),以期獲得垂直高度的濃度場(chǎng)數(shù)據(jù).

本試驗(yàn)利用三維超聲風(fēng)速儀(CSAT3B, CampbellScientific Inc.)和多通道風(fēng)速儀(System 6242, Kanomax Japan inc.)對(duì)地鐵站1.6m高度的局部流場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè),點(diǎn)位布局如圖2(b)所示.其中,多通道風(fēng)速儀共選取12個(gè)位置,三維超聲風(fēng)速儀設(shè)置在樓梯口處,采樣頻率均為1Hz,分別監(jiān)測(cè)10min.

圖2 污染源、采樣點(diǎn)和風(fēng)速儀的布點(diǎn)示意

1.2 試驗(yàn)方法

選擇SF6為目標(biāo)氣體,密度為6.1kg/m3,在空氣中無(wú)本底,性質(zhì)穩(wěn)定,適宜用作高密度毒氣的擴(kuò)散模擬物.SF6鋼瓶氣經(jīng)減壓閥接入自制廣口瓶,用以降低出口速度,釋放強(qiáng)度設(shè)定為1kg/min,共釋放5min.SF6檢測(cè)使用時(shí)序采集和離線分析的方法,每隔3min各采樣點(diǎn)同時(shí)采樣1次,共10次,流量為10L/min,每次采集1L;SF6分析采用為Agilent 7860-7000D氣-質(zhì)聯(lián)用儀,色譜柱為HP-5MS.

2 結(jié)果與討論

圖3為2種通風(fēng)模式下(機(jī)械通風(fēng)和應(yīng)急通風(fēng),均無(wú)列車通過(guò))站臺(tái)A1點(diǎn)的風(fēng)向風(fēng)速對(duì)比情況.機(jī)械通風(fēng)時(shí)A1點(diǎn)流場(chǎng)較為穩(wěn)定,風(fēng)向保持在90°±30°,即流體呈現(xiàn)持續(xù)的東向西走向,風(fēng)速為0.1～0.3m/s,有利于有毒氣體向站臺(tái)西側(cè)的單向傳輸.應(yīng)急通風(fēng)開(kāi)啟后,風(fēng)向開(kāi)始大幅波動(dòng),除了90°主導(dǎo)風(fēng)向外,還出現(xiàn)了0°～45°、180°以及270°～360°的風(fēng)向,同時(shí)風(fēng)速提高至0.2～0.5m/s.應(yīng)急通風(fēng)為迅速排除站內(nèi)火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧及CO[25],設(shè)置在頂部的通風(fēng)口增大了通風(fēng)量,增強(qiáng)了站臺(tái)空間的紊流,使流場(chǎng)呈無(wú)序狀態(tài).另一方面,均勻布置的多通道風(fēng)速傳感器對(duì)比了兩種通風(fēng)模式下1.6m處的風(fēng)速變化.如圖4所示,應(yīng)急模式下各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的風(fēng)速是機(jī)械通風(fēng)的1.2～2倍,同樣說(shuō)明了該模式可以整體增強(qiáng)室內(nèi)空氣循環(huán).

如圖5(a)所示,受站臺(tái)主流場(chǎng)控制,氣體僅向站臺(tái)西側(cè)擴(kuò)散,而東側(cè)(3-3)、(1-2)和(1-3)均未檢出SF6.在釋放SF6后,(3-2)與西南側(cè)(1-4)濃度迅速增加,在3min時(shí)距離SF6釋放口最近的(3-2)達(dá)到峰值,為143′10-6;在6min時(shí)樓梯口附近的(3-1),(1-4)和(1-5)達(dá)到峰值,分別為181,170,107′10-6.此外,由于南北頂部通風(fēng)口的設(shè)置,空間內(nèi)存在北向南的氣流,氣體擴(kuò)散至(1-4)的速度更快且濃度更高,而擴(kuò)散至與之對(duì)稱的(1-5)則速度更慢且濃度較低.停止釋放12min后,除樓梯西側(cè)(1-1)外,站臺(tái)層的SF6大量減少,小于35′10-6.而樓梯西側(cè)(1-1)則由于主流場(chǎng)方向的影響,易于出現(xiàn)有毒物質(zhì)積累,停止釋放15min后,該區(qū)域濃度依舊可以達(dá)到50′10-6左右.除此之外,部分氣體會(huì)延樓梯口(3-1)蔓延至站廳層,3min后西站廳各點(diǎn)相繼檢測(cè)出SF6,如圖5(b)所示.其中由于位置原因,最靠近電梯口的(2-1)濃度最高且在6min與(3-1),(1-4)和(1-5)同時(shí)到達(dá)峰值,為138′10-6,并未顯著小于電梯口(3-1),這說(shuō)明在電梯存在的情況下SF6濃度不會(huì)因?yàn)闃菍由仙罅繙p少.同一樓層不同高度之間SF6濃度變化如圖5(c)、(d)所示,機(jī)械通風(fēng)條件下SF6受密度影響易于沉降在地面,隨高度增加,濃度逐漸降低.

圖4 多通道風(fēng)速儀對(duì)站臺(tái)層典型位置的監(jiān)測(cè)結(jié)果

圖6(a)結(jié)果表明,應(yīng)急通風(fēng)改變了原有的單向主流場(chǎng),有毒氣體在站臺(tái)呈現(xiàn)雙向擴(kuò)散的現(xiàn)象,東側(cè)(3-3)與西側(cè)(3-2)在3min時(shí)同時(shí)達(dá)到峰值,分別為209和190′10-6;氣體向東站臺(tái)的擴(kuò)散趨勢(shì)強(qiáng)于西站臺(tái),東側(cè)樓梯附近(1-2)、(1-3)檢測(cè)到的峰值濃度分別為220和184′10-6,遠(yuǎn)高于西側(cè)(1-1)、(3-1)的峰值濃度.如圖7(b)所示,應(yīng)急通風(fēng)還會(huì)使有毒氣體蔓延至東西2個(gè)站廳,其中東站廳(2-5)的峰值濃度為17′10-6,高于西站廳的最高值15′10-6.同時(shí),該站通風(fēng)口設(shè)置在頂部,因此應(yīng)急通風(fēng)為增大排煙效率,會(huì)增加頂部的排風(fēng)風(fēng)量,因此底部沉降的SF6受其影響,在垂直高度的擴(kuò)散能力得到增強(qiáng).以(3-1)為例,其1.6m處的濃度值與0.5m相近,約為55′10-6,這表明大量的地面SF6已傳輸至呼吸區(qū)高度,如圖6(c).

圖5 機(jī)械通風(fēng)下,地鐵站典型位置的SF6濃度變化

圖6 應(yīng)急通風(fēng)下,地鐵站典型位置的SF6濃度變化

綜上所述,在應(yīng)急通風(fēng)作用下,沉積在地面的有毒氣體大量擴(kuò)散至呼吸區(qū)域;原有起到隔離作用的主流場(chǎng)被打破,氣體釋放后開(kāi)始向東西兩個(gè)方向傳輸,3min左右即可充滿整個(gè)站臺(tái),最高均可達(dá)到200′10-6以上.如果有毒氣體泄露,應(yīng)急通風(fēng)模式開(kāi)啟后會(huì)導(dǎo)致流場(chǎng)發(fā)生變化,從而導(dǎo)致沉降在地面的有毒氣體上升到呼吸道附近;從機(jī)械通風(fēng)時(shí)僅在西側(cè)存在有毒氣體,變?yōu)檎麄€(gè)站臺(tái)均存在高濃度氣體,東西站臺(tái)濃度最高均達(dá)到200′10-6以上,高于機(jī)械通風(fēng)時(shí)最高濃度181′10-6.以上說(shuō)明在發(fā)生毒氣泄漏時(shí)應(yīng)急通風(fēng)增加了呼吸區(qū)氣體濃度,這將增加傷亡率.因此,在發(fā)生毒氣泄漏時(shí)應(yīng)關(guān)閉應(yīng)急通風(fēng).

3 結(jié)論

3.1 該地鐵站臺(tái)在機(jī)械通風(fēng)工況下,會(huì)形成一個(gè)較為規(guī)律的主流場(chǎng),即氣流從站臺(tái)中央向兩端逐漸進(jìn)入站廳層,進(jìn)而通過(guò)乘客出入口排至地面.受頂部通風(fēng)口影響,有毒氣體主要通過(guò)樓梯南側(cè)擴(kuò)散并在站臺(tái)兩端逐漸積累, 且長(zhǎng)時(shí)間高于50′10-6.該流場(chǎng)將地鐵站整體劃分為相對(duì)獨(dú)立的東西兩個(gè)區(qū)域,有毒氣體只能在釋放源所處的區(qū)域內(nèi)流動(dòng).

3.2 在應(yīng)急通風(fēng)作用下,原有主流場(chǎng)發(fā)生變化,換氣量增大,站臺(tái)空間的紊流增強(qiáng),使流場(chǎng)更加無(wú)序.沉積在地面的有毒氣體大量擴(kuò)散至呼吸區(qū)域;原有起到隔離作用的主流場(chǎng)被打破,氣體釋放后開(kāi)始向東西兩個(gè)方向傳輸,并很快蔓延至整個(gè)地鐵站, 東西站臺(tái)濃度最高均達(dá)到200′10-6以上.

3.3 采用頂部排煙設(shè)計(jì)的應(yīng)急通風(fēng)模式,會(huì)使毒氣事件大幅惡化,呼吸區(qū)濃度提高引起傷亡率增加;同時(shí)空間流動(dòng)性增強(qiáng)使擴(kuò)散范圍從機(jī)械通風(fēng)的局部區(qū)域傳輸變?yōu)槿緮U(kuò)散,覆蓋面積更大.因此,對(duì)于核生化恐怖襲擊,應(yīng)當(dāng)禁止開(kāi)啟頂部排煙設(shè)備或安裝地面排風(fēng),盡力減少吸入傷害.

[1] 包敘定.我國(guó)城軌交通發(fā)展的現(xiàn)狀、問(wèn)題與瞻望[J]. 城市軌道交通, 2018,10:16-21.

Bao X D. Current situation, problems and prospects of urban rail transit development in China [J]. Urban Rail Transit, 2018,10:16-21

[2] 鄭國(guó)琛,許航莉,祁 皚,等.地鐵及地面交通環(huán)境振動(dòng)實(shí)測(cè)與數(shù)值模擬研究[J]. 中國(guó)環(huán)境科學(xué), 2020,40(9):4146-4154.

Zheng G C, Xu H L, Qi A, et al. Field measurement and numerical simulation on environmental and vibration effects included by metro and ground traffic loads [J]. China Environmental Science, 2020,40(9): 4146-4154

[3] 包良滿,雷前濤,談明光,等.上海地鐵站臺(tái)大氣顆粒物中過(guò)渡金屬研究[J]. 環(huán)境科學(xué), 2014,35(6):2052-2059.

Bao L M, Lei Q T, Tan M G, et al. Study on transition metals in airborne particulate matter in Shanghai city’s subway [J]. Environmental Science, 2014,35(6):2052-2059.

[4] Hu W, Dong J J, Ren R, et al. Using system dynamics to analyze the development of urban freight transportation system based on rail transit: A case study of Beijing [J]. Sustainable Cities and Society, 2020,53:101923.

[5] Cervero Robert. Balanced transport and sustainable urbanism: Enhancing mobility and accessibility through institutional, demand management, and land-use initiatives [R]. UC Berkeley: University of California Transportation Center, 2006.

[6] Mohan, Dinesh, Geetam Tiwari. Mobility, environment and safety in megacities: dealing with a complex future [J]. IATSS Research, 2000, 24(1):39-46.

[7] Xue X L, Zhang R X, Zhang X L, et al. Environmental and social challenges for urban subway construction: An empirical study in China [J]. International Journal of Project Management, 2015,33(3):576-588.

[8] Pflitsch A, Ruschkowski M, Comps P. Breeze vs. blast: Quantifying passive and forced air-flows through New York City's subway platforms [Z]. Proceedings of the 15th International Congress of Biometeorology & International Conference on Urban Climatology, 1999,ICUC 19.1.

[9] Pflitsch A. Investigations on air currents in underground public transportation systems [J]. Meteorologische Zeitschrift, 2001,10(4): 239-246.

[10] 陳清光,肖雪瑩,陳國(guó)華.化學(xué)恐怖襲擊事件的危害、征兆及緊急應(yīng)對(duì)措施研究[J]. 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào), 2008,18(11):5-13.

Chen Q G, Xiao X Y, Chen G H. Study on hazards, symptoms and emergency response measures of chemical terrorist attacks [J]. Chinese Journal of safety science, 2008,18(11):5-13.

[11] 王珊珊,姜 蔚,夏治強(qiáng).簡(jiǎn)析日本核生化災(zāi)害應(yīng)急救援能力建設(shè)[C]//第二屆中國(guó)指揮控制大會(huì)論文集, 2014:709-712.

Wang S S, Jiang W, Xia Z Q. Brief analysis of Japan's nuclear, chemical and biological disaster emergency rescue capacity building [C]//Proceedings of the second China command and control conference, 2014:709-712.

[12] 蔡 浩,孔玲娟,龍惟定,等.生化及放射性恐怖襲擊與地下環(huán)境安全研究[J]. 地下空間與工程學(xué)報(bào), 2005,1(2):171-191.

Cai H, Kong L J, Long W D, et al. Research on biochemical and radioactive terrorist attacks and underground environmental security [J]. Journal of Underground Space and Engineering, 2005,1(2):171- 191.

[13] Jonathan S, Markus B, Nils D. Propagation of tracer gas in a subway station controlled by natural ventilation [J]. Journal of Heat Island Institute International, 2014,9(2):103-107.

[14] Andreas P, Markus B, Julia R, et al. OrGaMIR-Development of a safety system for reaction to an event with emission of hazardous airborne substances-like a terrorist attack or fire-based on subway climatology [Z]. 4th International Symposium on Tunnel Safety and Security, 451-462.

[15] 田向亮,鐘茂華,陳俊灃,等.地鐵十字換乘車站全尺寸實(shí)驗(yàn)研究:站廳火災(zāi)[J]. 中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù), 2019,15(3):11-18.

Tian X L, Zhong M H, Chen J F, et al. Full scale experimental study of subway cross change station: station hall fire [J]. China Science and technology of work safety, 2019,15(3):11-18.

[16] 鐘茂華,陳俊灃,陳嘉誠(chéng),等.地鐵十字換乘車站全尺寸實(shí)驗(yàn)研究:站臺(tái)火災(zāi)[J]. 中國(guó)安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù), 2019,15(5):42-48.

Zhong M H, Chen J F, Chen J C, et al. Full scale experimental study of subway cross change station: platform fire [J]. China Science and technology of work safety, 2019,15(5):42-48.

[17] 鐘茂華,劉 暢,史聰靈.地鐵火災(zāi)全尺寸實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展綜述[J]. 中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào), 2019,29(10):51-63.

Zhong M H, Liu C, Shi C L. Review on the progress of full-scale experimental research on subway fire [J]. Chinese Journal of safety Sciences, 2019,29(10):51-63.

[18] 李世奎,王木林,胡二邦.六氟化硫示蹤劑及其在大氣擴(kuò)散中的應(yīng)用[J]. 氣象學(xué)報(bào), 1979,37(2):69.

Li S K, Wang M L, Hu E B. Sulfur hexafluoride tracer and its application in atmospheric diffusion [J]. Journal of Meteorology, 1979,37(2):69.

[19] Kilgallon R, Gilfillan S M V, Edlmann K, et al. Experimental determination of noble gases and SF6, as tracers of CO2flow through porous sandstone [J]. Chemical Geology, 2018,480:93-104.

[20] Wilson R D, Mackay D M. SF6as a conservative tracer in saturated media with high intragranular porosity or high organic carbon content [J]. Groundwater, 1996,34:241-249.

[21] 辛永振,羅 寧.典型地鐵站沙林毒氣傷害模擬[J]. 消防科學(xué)與技術(shù), 2019,38(8):1160-1163.

Xin Y Z, Luo N. Simulation of sarin toxic gas injury in typical metro stations [J]. Fire Science and Technology, 2019,38(8):1160-1163.

[22] 關(guān)博文,張 濤,劉曉華,等.地鐵車站內(nèi)機(jī)械通風(fēng)系統(tǒng)對(duì)站內(nèi)公共區(qū)域顆粒物的控制效果[J]. 環(huán)境工程學(xué)報(bào), 2020,14(8):2270-2276.

Guan B W, Zhang T, Liu X H, et al. Performance of mechanical ventilation system on particulate matter control in the public area of a subway station [J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2020,14(8):2270-2276.

[23] 劉新蕾,沈 斌,宋曉陽(yáng),等.排煙方式對(duì)島式地鐵站火災(zāi)疏散時(shí)間的影響[J]. 山西建筑, 2021,47(13):4-10.

Liu X L, Shen B, Song X Y, et al. Research on the dynamics of urban spatial structure in Chenzhou city based on the gravity model [J]. Shanxi Architecture, 2021,47(13):4-10.

[24] 任 偉,梁 珍,等.某地鐵站臺(tái)不同送回風(fēng)形式下污染物分布特征[J]. 建筑熱能通風(fēng)空調(diào), 2019,38(6):74-77.

Ren W, Liang Z, et al. Pollutant distribution characteristics under different supply and return air forms at a subway platform [J]. Building Thermal Energy Ventilation and Air Conditioning, 2019, 38(6):74-77.

[25] 李炎鋒,王 超,杜修力,等.大型地鐵換乘站多點(diǎn)火災(zāi)情況下的煙氣擴(kuò)散研究[J]. 土木工程學(xué)報(bào), 2010,43:404-409.

Li Y F, Wang C, Du X L, et al. Study on smoke diffusion under multi-point fire in large subway transfer station [J]. Journal of civil engineering, 2010,43:404-409.

In-situ experimental study on poison gas diffusion in subway station under different ventilation modes.

WANG Lei1,2, GUAN Jian2, PENG Meng2, ZHANG Kun2, HAN Hao1, KANG Jian1*, XU Jia-yu2**

(1.State Key Laboratory of Nuclear Biological and Chemical Protection for Civilian, Research Institute of Chemical Defense, Beijing 102205, China；2.School of Environment, Tsinghua University, Beijing 100084, China)., 2022,42(3)：1082～1087

To fully understand the influence of ventilation system on poison gas diffusion in subway station, full scale experiments were carried out in a subway station in Beijing. Three-dimensional ultrasonic anemometer was used to analyze the flow field in the station under mechanical ventilation and emergency ventilation. Then the gas diffusion and subsiding of heavy gas were studied based on the methods of SF6release and sampling in chronological order, which provide suggestions for emergency response. The results showed that in emergency ventilation, the wind speed was greater, which was 1.2～2times that of mechanical ventilation. When SF6diffused under mechanical ventilation, obvious settlement was observed, and SF6was accumulated on the ground to form an area, concentration of which was higher than 50′10-6for a long time. After the emergency ventilation was turned on, the settled SF6accelerated upward transmission and quickly filled the whole station hall and the maximum concentration was more than 200′10-6. During emergency disposal, it was necessary to evacuate passengers to the upper or reverse area as soon as possible. It is strictly prohibited to open the emergency ventilation to avoid the diffusion of ground gas to the breathing area.

subway station；pollutant diffusion；in-situ experiment；ventilation system

X948

A

1000-6923(2022)03-1082-06

王 磊(1987-),男,北京人,清華大學(xué)博士研究生,主要從事室內(nèi)環(huán)境凈化、模擬等方向的研究.發(fā)表論文3篇.

2021-08-01

*責(zé)任作者, 副研究員, larance0130@163.com;** 副教授, jiayu_ tsinghua@163.com