2019年3月17日,河北沧州河间子牙河发生两船只相撞,一船只侧翻,群众落水事件事件致6人死亡。
2018年4月21日,广西桂林市秀峰区敦睦村发生龙舟翻船重大事故,村民组织在桃花江练习划龙舟,有2艘长达18米的龙舟先后在一处滚水坝发生侧翻,约60人落水,最终造成17人遇难。由于事发河段水流湍急、水质浑浊,给救援带来很大困难。
图2 广西赛龙舟事故
这些事故发生后,让全国的基层指挥员们沉思。由于水域救援不同于我们一般的陆上抢险救援,它有自己独特的特点,当细看现代国内的消防水域救援,更多的采取岸上绳索或是冲锋舟救援.
接到溺水的救助,中队一般也就让极个别水性不错的战士下水救援,而我们的大部分官兵顶多只是会游泳,部分专业技术人员参与过全国性的水域救援训练,但是激流救援从来都不是个人的英雄主义,而是需要团队的配合。
激流救援主要指救援水域现场水流湍急,流速较高,水流冲击力大的救援类型。
美国消防协会将激流定义为水流流速大于0.5m/s的水体。
此外,此类救援现场情况瞬息万变,遇难者可能会随水体快速移动,在移动的过程中遭遇其他危险。
对于经验不足的救援者来说,即使自身素质较高,也可能因无法正确估计水流持续冲击的影响而陷入险境。
激流水域的主要危险因素
(1)河流能见度低:由于清洁剂与肥料的大量使用,目前河流普遍有优氧化的情况,导致河流平均能见度已低于2米,使救援人员难以寻找水中物体。
(2)水流低温:由于浸泡在冰冷水中过久,会让人体温度迅速的流失,水流的流动更是会大量快速带走体温,救援人员能量消耗大,对人体有极大的危害。
(3)水流中的障碍物:河床的地形对水流状况影响很大,更是造成各种漩涡、回流或是上升及沉降流的主因。河床地形大致有河中洞穴、下切岩块、突出岩块、沙洲、桥墩、拦砂坝等。
在当在较深处有障碍物时,高速水流流过障碍物形成的涡流在水面看不到明显动静,但是水下会有复杂的涡流和暗流,会有极大的吸力。苏州的这次事故很有可能就是由于水下的暗流将消防员带入水流深处。
现有设施装备
湖北消防总队培训基地潜水训练塔
湖北消防总队在总队培训基地修建了一座潜水训练塔,该潜水训练塔于2016年开始建造,潜水训练塔位于基地训练场模拟装置训练区西侧,由潜水训练罐和附属楼组成。
附属楼内设有淋浴室、更衣室、泵房、监控室,训练塔整体为钢质结构,高17m,水深15m,直径7m,水池呈圆形,水池顶部用铁质栅栏包围,设置7个出入口,周围设有4部吊升装置,塔身共分5层,每层均设有1m宽的椭圆形观察窗,观察窗上设置有可移动挡板,训练塔和附属楼通过平台连接,平台可作为教学准备和观摩区域。
该潜水训练塔主要用于各支队潜水员培训,在水底放置假人可用于模拟人员溺水事故,进行人员打捞科目的训练,训练塔1至5层的观察窗可用于示范教学,受训学员可以直接观摩教员在水下的实际操作,同时,受训员在水下作业过程中,可将观察窗上的挡板关闭,用于模拟真实的水下黑暗环境。
潜水训练塔的建造填补了湖北消防总队水下救援训练设施的空缺,为湖北消防总队开展水下救援培训提供了必要条件。
图3 湖北消防总队培训基地潜水训练塔
四川消防总队成都支队水域训练馆
四川总队成都支队水域训练馆,位于成都支队都江堰培训基地,于2016年完成验收。
该水域训练馆采用一体化设计,将潜水池和各功能用房集成于一栋3层建筑物中,各功能用房位于建筑物内部一至二层,潜水池位于建筑物中部,贯穿一至三层,入水口位于三楼,与三楼地板平齐,潜水池水深10m,被分隔为三个部分,中间圆形部分最大面积,旁边两部分为矩形,在一层和二层各有数个可容纳一人观看的观察孔。
该训练馆建造解决了支队长期以来没有专业潜水训练设施的问题,满足了支队开展潜水员培训工作的需求,使得潜水员培训工作能够在相对安全可控又贴近实战的环境下开展。
图4 四川消防总队成都支队水域训练馆
同样,香港已经建设了激流救援训练设施,其主要包括回流区、车辆落水救援模块、翻滚流模拟。
图5 香港激流救援训练设施
以上三个训练设施代表了现阶段消防部队水下救援训练设施的两种风格,各自在结构设计上都有着不同的特点,为全国消防部队建设水下救援训练设施提供了一定参考。
由于水域救援不同于我们一般的陆上抢险救援,它有自己独特的特点,当细看现代国内的消防水域救援,更多的采取岸上绳索或是冲锋舟救援,碰到溺水的救助,中队一般也就让极个别水性不错的战士下水救援,而我们的大部分官兵顶多只是会游泳,部分专业技术人员参与过全国性的水域救援训练,但是激流救援从来都不是个人的英雄主义,而是需要团队的配合。
在激流中因为水流力量强大,绑住固定救者的绳索往往成为索命绳,过去已有许多死亡案例发生,因此,在激流中绝对不能在救者身上绑住固定绳索。参与水域救援的人员必须常练习脱离操作,因为紧急状况发生时,救援人员很有可能会因为慌乱而无法释放。
针对类似苏州市吴江区盛泽镇清溪河的事故情况,由于事故的突发性,救援人员无法准备救援船艇,只能徒手入水开展救援,而救援人员下水救援时,应当穿着激流救援PDF救生衣,并绑有可以快速释放的绳索。
模拟实验数据分析
为了模拟真实的事故现场,提供可控的训练环境,本文依据《消防应急救援训练设施》和《消防训练基地建设标准》设计了激流救援训练设施的整体模型,并使用Fluent软件对设施各个模块的激流流况进行了模拟,通过科学的结果指导训练设施的设计。
图7 激流救援训练设施总体规划示意图
图8 桥墩区域流况模拟
高速水流在冲过水中的障碍物后,障碍物前的水流速度减小,水流急速绕过障碍物,水流向下运动形成下潜水流,产生负压区,在障碍物后部会形成尾涡,障碍物后侧水流速度相对较小,但是水流方向不定,会形成各个方向的涡流,涡流向下吸引的力量其实通常不会很大,它主要是把人或物牵引至涡流中心而且不易脱离。
人们会因此而紧张,加上障碍物区域水流较为混乱,不论踩水或游泳都比较不容易抓到水,所以导致有涡流把人往下拉扯。这可以看出在激流中的障碍物附近水流形态复杂,难测。
图9 河道的宽窄变化数值模拟
在天然河道不规则河岸附近及河道宽窄变化的下游,由于水流的离解,液体常以质点群的形式围绕一个公共轴转动,称漩涡流。河岸附近绕垂直轴旋转的直轴旋涡,常对岸边产生强烈冲蚀,引起河岸崩塌。河床底部岩槛及沙坡等起伏处形成的横轴漩涡流,会使床底发生变形。
河道水流除向下游运动外,还存在垂直于主流方向的横向运动,表层的横向水流与底层横向水流方向相反,在过水断面上,横向水流构成一个封闭系统即称环流,环流与纵向水流结合一起,成为漩涡流,人员在水流的冲击下陷入此处时,很可能会在此地不断打转,无法脱离至水流较缓区域。
图10 低位差堰区域数值模拟
低位差堰区域的最大特征便是在其下方通常会形成凹陷,人员陷入此处时,会遭受上方下落的水流冲击,水下形成水流分叉,部分流向下游,部分流回高位。被困者会因为回流作用浮出水面后,又被迅速带回水下。
在水流带动下还会形成反向的回流,把人员吸回水流的下落点。河水坠落产生水动力回流,回流扑捉浮体,就地打转。该区域也是造成广西赛龙舟事故的罪魁祸首。
激流水域救援训练设施,能帮助水域救援人员在安全性可控的基础上熟悉激流中的各类激流水域,培训救援人员掌握激流中自救的能力和技能,提高救援效率,最大程度避免人员伤亡。
为了避免再次发生消防员由于激流救援而牺牲的事故,,各消防培训基地应当建设专业的激流救援,加强水域训练设施研究与设计。训练设施,逐步使辖区有激流水域以及洪水多发的区域的消防救援队伍开展专业的激流救援训练。
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