随着我国电商行业的发展，仓储物流作为其中关键部分得到了迅速发展，但也带来诸多问题，现有的仓库管理水平还难以跟上其发展速度，导致仓库存在较多的火灾隐患，甚至可能会出现多家企业共用一个仓库的情况，为火灾事故的责任认定带来一定难度，同时也为火灾的预防提出新要求。

在火灾事故调查中火源点位置的准确认定是查明火灾原因的出发点和事故责任认定的立足点，有着至关重要的作用。目前，我国的火灾事故调查方法主要有调查询问、现场勘查、技术鉴定及模拟实验4个方面，但由于火场复杂性和调查人员能力局限性，类似视频分析技术、数值模拟技术等时间短、成本低的技术方法已在火灾事故调查中得到广泛应用。笔者针对现有案例的特殊性，提供一种视频分析技术，并有针对性地进行火灾模拟，对消防部门减少火灾相关行政诉讼、火灾复核事件数量以及火灾事故的预防具有重大意义。

2017年12月15日晚19∶05分左右，廊坊市安次区光明西道某仓库发生火灾，仓库建设者私自利用简易墙板将其中一处仓库分隔为三部分，即图1的A、B、C，并将仓库A、B和仓库C分别交给两家不同公司用于存放货物。事故仓库所存放的货物大多为易燃物，虽然未造成人员伤亡，但整个仓库在事故中被完全烧毁。

仓库发生火灾后迅速燃烧，在消防人员的火灾扑救工作结束时，仓库已被完全烧毁，火灾现场被严重破坏，现场无目击者，且现有视频监控拍摄角度不当，不能覆盖火灾发生区域，故火调人员无法通过调查询问、现场勘察、技术鉴定等手段来判定起火仓库位置。但是，由于仓库外的视频监控记录了火灾发生前后的光线强弱变化，故可使用视频分析法进行事故调查。通过对监控视频的逐帧提取，可以得到火灾发生前后的现场图像，如图2所示。

图1 仓库外形尺寸示意图  下载原图

图2 火灾现场图像  下载原图

通过对比图2(a）、图2(b），可以明显发现在火灾发生后，视频监控所示的墙上出现了较亮的亮光区，随着火灾的发展，火焰光亮突然变强，出现图2(c）所示的现象，接着火灾发展到猛烈期，火焰破窗而出产生大量烟气，如图2(d）所示。据此，首先确定图2(b）所示亮光区的位置，即通过确定基准点从而截取出火灾发生前视频监控中同一部位的图像如图3(a）所示，并根据基准点来确定亮光区两侧边界的位置，最终通过测量两个边界的距离从而得到亮光区的长度为12.70 m，如图3(b）所示。

为了探究火源位置与亮光区长度的关系，根据案例中实际仓库尺寸，采用等比缩放方法，按1∶60等比例缩放制作实验平台。结合火焰亮度特征，采用能产生明显亮度差及稳定光源的灯光模拟火源光源，通过控制变量法改变相关条件，利用光学原理和光线传播法来确定起火仓库。实验平台的尺寸数据如图4所示，实验平台如图5所示。

图3 确定亮光区位置  下载原图

图4 实验平台尺寸示意图  下载原图

图5 实验平台  下载原图

通过控制变量法，分别将有稳定光源的灯泡固定于A、B、C 3个仓库，如图6为光源设置在不同仓库所投射的亮光区。

图6 确定亮光区位置  下载原图

在A、B、C 3处分别进行火源模拟后，对实验数据进行分析处理，所得结果见表1。可以看出上述不同模拟火源所对应的亮光区距离分别为25.9、23.1、21.3 cm。由于该物理模型为60∶1等比例缩放搭建而成，因此将上述数据按照60倍放大之后可以得到对应的实际距离分别为15.54、13.86、12.78 m。

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根据前文所述，现场测量出的实际亮光区距离为12.70 m。通过比较发现当光源位于C仓库时，实际亮光区距离与测量结果相接近。由此，可以判断出火源最初位于C仓库内。但由于该仓库的实际特殊性，此次事故应由出租方、租赁方等共同承担，其中租赁C仓库的企业或个人负主要责任。

通过前文的分析，得出了此次火灾事故的起火位置，但并未对该类事故的预防进行探究。主要运用Pyro Sim建立案例仓库模型，并按照实际场景设置火源参数、网格大小、材料参数等数据，探究不同火源位置、不同通风条件、不同喷淋条件下火灾热释放速率、火灾温度、烟气等参数的变化规律，最终以此为依据给出相关的防火、控火措施和建议。

根据该仓库实际尺寸建立全比例模型，如图7所示。

图7 仓库物理模型示意图  下载原图

选取非稳态火模型，即热释放速率与时间的平方成正比，其数学表达式见式（1）。

式中：Q为热释放速率，k W；α为火灾增长系数；t为火灾增长时间，s。

GB 51251-2017《建筑防烟排烟系统技术标准》第4.6.10条中规定了火灾增长系数分为4种类别，见表2。

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为了研究不同火源位置对火灾发展和烟气的影响，根据仓库内部所存放的货物，结合《建筑防烟排烟系统技术标准》规定，选取热释放速率Q为20 MW，火灾增长系数为0.044，火源面积为0.5 m×0.5 m。利用式（1）计算得到火灾增长时间t为674.2 s。

本模型在距离仓库地面1、3、5 m高度共设置27个感温探头，并在仓库房间中部设置了烟气层探测器。

为了研究自动喷水灭火系统对火灾的影响，工况6参考GB 50084-2017《自动喷水灭火系统设计规范》，采用仓库型特殊应用喷头，其具体参数见表3。

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应用无量纲参数来估算网格尺寸，网格尺寸一般在D*/4和D*/16之间，D*表示特征火源直径，δx表示网格的边长。其中，计算D*的公式见式（2）。

式中：Q为火源热释放功率，取值为20 000 k W；ρ0为环境空气密度，取值为1.293 kg/m3;cp为环境空气的比热容，取值为1.004 k J/（kg·K);T0为环境温度，取值为293 K;g为重力加速度，取值为9.8 m/s2。

经过计算得到D*的值为1.623 674。

综上，将所研究的仓库的物理模型进行网格划分，MESH区域为18.5 m×20.8 m×.2m，网格尺寸大小为0.26 m×0.26 m×0.26 m，共计网格138 240个。

为研究不同火源位置、不同通风条件及不同喷淋条件对火灾发展及烟气的影响，设置7种不同工况，见表4。

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(1）火源热释放速率及烟气层高度变化。图8及图9分别给出了不同工况下火灾热释放速率曲线和烟气层高度变化曲线。由图8可知，工况3的火灾热释放速率值（HRR）最大，而工况2的HRR值最小，其原因在于仓库开口面积不足以支持所有可燃物燃烧，导致靠窗位置引发的火灾的热释放速率要低于仓库中部引发的火灾。

结合图9烟气层变化曲线可知，工况3烟气层高度变化速率要明显快于其他工况。这是由于工况3的火源位置位于仓库这中间部位，且火源位置位于5.5 m处，靠近仓库顶棚，发生火灾后，火焰高度很快就能到达顶棚处，随着火势的发展，轴对称型烟羽流会将烟气层下部空气卷吸而来形成漩涡，加速中间部位的烟气蔓延速率。因此，工况3处的烟气层变化速率要快于其他工况，且火焰在达到顶棚高度之后，会形成火焰顶棚射流，加上两侧形成的漩涡，使得火势发展得要比其他工况下发生的受限顶棚射流好，最大HRR值要比其他工况大，且达到时间要短。

图8 不同火源位置下火灾热释放速率  下载原图

(2）火势分析。图10给出了不同火源位置处不同时刻温度切片。从图中可知图10(a）、图10(b）、图10(d）、图10(e）所处环境相似，火势的发展过程均为火焰发展到一定阶段后达到顶棚，而图10(c）的火灾发展过程为火焰在达到顶棚之后一直发生自由顶棚射流，最终火焰向四周开始蔓延至整个仓库。

图9 不同火源位置下烟气层高度变化曲线  下载原图

通过对比可以发现，上述结果能够与各工况火灾热释放速率变化情况对应起来。由此可以看出此类仓库应注重仓库中心部位的货物放置问题，应避免中间多四周少的货物布局，在消防设计上应将仓库中心部位作为重点监测和灭火装置布置的区域。

图11及图12分别给出了不同通风条件时烟气层高度变化情况和能见度变化情况。由图11可知，在0～400s内工况7的烟气层变化速率要明显快于工况3，且不同于工况3最后稳定在某一高度，工况7烟气层高度最后是处于波动状态。观察图12所示的不同工况下各时间点火源处能见度切片可知，工况3在600 s时火场能见度降为0，而工况7在400 s时火场能见度便降为了0，比工况3要快了200 s的时间，这是由于通风条件良好时能够阻碍烟气层向下蔓延的速度，而工况7所处的环境不能有效地排出一部分烟气，使得大量烟气在空间中聚集，能见度很快降低。

图1 0 不同火源位置温度切片  下载原图

图1 1 不同通风条件烟气层高度变化  下载原图

图1 2 不同通风条件能见度变化  下载原图

综上，当不具备良好通风条件时，由于火场内部烟气无法排出，使得能见度降低至0 m所需时间比通风条件良好时提前了200 s左右的时间，大大缩短了人员疏散的有效时间，并使得仓库内部聚集了大量的高温烟气和可燃气体，容易形成轰燃条件，严重影响人员疏散和灭火救援。因此，应合理考虑仓库通风口设置部位及设置大小，增设机械排烟设备，增加人员疏散有效时间，避免出现此类情况。

经数据整理，可得到不同喷淋条件时烟气层变化曲线图，见图13。

从图13中发现，工况6在50 s左右发生了骤降且速率远大于工况3，因而针对烟气层急剧变化点，截取了图14的温度切片图，可以看到当时间达到55 s时，火源处的温度基本与室温20℃持平，但仍继续产生烟气，使得烟气层不断降低。此外，通过在仓库靠窗处距地高5 m处增设热电偶THCP5-01，可以结合火源的热释放速率绘制如图15所示的曲线图。

通过图15对0～200 s内的相关参数进行研究，发现在55 s前火灾一直为有焰燃烧，之后火焰熄灭，但火灾热释放速率数值并不为0 MW且仍在不断上升，100 s时火灾又开始有焰燃烧。这是由于火源并未被自动喷水灭火系统完全扑灭，火源位置处湿度增大，火源由有焰燃烧转为阴燃。而随着火势的发展，大量可燃气体在火源位置处聚集，加之水分减少，100 s时火源处温度达到110℃，致使阴燃转化为有焰燃烧。

图1 3 不同喷淋条件时烟气层高层变化  下载原图

图1 4 工况6温度变化  下载原图

图1 5 工况6火灾热释放速率及THCP5-01温度变化  下载原图

通过以上分析可知，自动喷水灭火系统能够有效抑制火灾蔓延，但由于仓库内部存放大量可燃物，自动喷水灭火系统并不能完全将火灾扑灭，故存在阴燃和有焰燃烧转换过程。因此,针对仓库火灾荷载因子大的情况，普通的喷淋装置已不适用于该类仓库的防灭火工作，应增设自动消防水炮、惰气灭火等更有效的防灭火设备，在火灾初期及时扑灭火灾，避免出现阴燃和有焰燃烧转换过程，遏制火势蔓延。

通过对某仓库火灾事故的调查分析，采用了视频分析法，并通过搭建实验平台模拟出火源位置，对事故责任进行划分。然后通过仓库火灾数值模拟，对该类仓库的火灾发生情况及趋势进行模拟、分析。最后，给出了此类仓库的火灾防火、控火措施建议。实验及模拟结果说明：火灾的起初火源处为C仓库，C仓库的租赁方应负此次事故的主要责任；此类仓库应注意避免中心位置的货物放置过于集中，应科学布局仓库风口，务必加设机械排烟设备、自动消防水炮等消防设施。