Print Friendly

… nazywane również Probabilistic Fire Simulator (PFS), B-RISK lub SCHEMA-SI?

Pierwszy raz słysząc pojęcie „multisymulacje”, przypomniało mi się powiedzenie dobrze znane studentom (i nie tylko). Cytuję: „Co jest lepsze od zimnego piwka? Dwa zimne piwka. A co jest lepsze od dwóch zimnych piwek? Trzy.” Ta prosta zależność sprawdza się w wielu różnych dziedzinach życia, nawet w szacowaniu ryzyka pożarowego obiektów.

Więc co to jest?

Multisymulacje są wykonaniem licznych symulacji komputerowych dla możliwie największej liczby scenariuszy pożarowych w danym budynku, a następnie wyznaczenie rozkładów prawdopodobieństwa dla poszczególnych scenariuszy oraz ich konsekwencji. Przeanalizowanie wszystkich możliwych scenariuszy w multisymulacjach jest możliwe dzięki wykorzystaniu metody Monte Carlo. Metoda ta generuje parametry wejściowe dla wbudowanych w multisymulacje modeli. Parametry wejściowe stanowią m.in.: moc pożaru, szybkość rozwoju pożaru, stan urządzeń ppoż., warunki wentylacji w budynku, miejsce pożaru itd. Każdy z parametrów wprowadza się w określonym przedziale zmienności, np. szybkość pożaru: od wolnej, przez średnią, szybką do ultraszybkiej – co umożliwia wyczerpanie całego zbioru możliwych zdarzeń. Podstawowym założeniem multisymulacji jest to, że pożar w budynku, reakcja ludzi oraz systemów bezpieczeństwa nie jest stała, i może przybierać różne wartości. Reakcje ludzi na pożar/alarm pożarowy są różne, czasem o tym piszę – TOP 10 reakcji na alarm pożarowyPsychologia ewakuacji: dlaczego ludzie nie reagują na alarmy pożarowe?

Taka idea rozróżnia w istotny sposób multisymulacje od zastosowania wprost CFD dla kilku wybranych scenariuszy. Jeżeli zatem parametry pożaru nie są stałe, a przybierają wartości z pewnego zakresu, to należałoby uruchomić symulacje dla każdej wartości z tego zakresu. Dodatkowo również, pewne wartości wewnątrz tego zakresu są bardziej prawdopodobne – inne mniej. Zatem do symulacji rozwoju pożaru oraz modeli ewakuacji, należy wprowadzać tzw. rozkłady parametrów wejściowych, czyli zbiór wartości danego parametru, wraz z prawdopodobieństwem wystąpienia tych wartości.

A teraz z polskiego na nasze, z przykładem.

Za przykład niech posłuży analiza ryzyka pożarowego dla budynku biurowego. Dla uproszczenia przyjęto, że jedyny parametr, jaki wprowadzamy do modelu rozwoju pożaru jest krzywa rozwoju pożaru. Z literatury zaczerpujemy informację, że pożar w budynkach biurowych może rozwijać się wolno, średnio, szybko i ultra szybko. Z danych historycznych natomiast wiemy, że w 20% pożarów w budynkach biurowych pożar rozwijał się wolno, w 75% średnio, w 4% szybko i w 1% ultra szybko. Zatem – zgodnie z podejściem stosowanym w multisymulacjach – powinniśmy wykonać 100 symulacji, gdzie:

  • w 20 z nich zdefiniowany będzie wolny rozwój pożaru,
  • w 75 średni,
  • w 4 szybki,
  • i w 1 ultra szybki.

Jako wynik symulacji rozważmy dostępny czas bezpiecznej ewakuacji (DCBE). Przyjmijmy, że jako wynik serii symulacji otrzymaliśmy następujące wyniki DCBE: 20 razy 320 sekund, 75 razy 300 sekund, 4 razy 270 sekund i jeden raz 210 sekund. Wyniki takiej symulacji można zaprezentować w formie histogramu:

Mając ustaloną wartość wymaganego czasu bezpiecznej ewakuacji (WCBE), możemy określić prawdopodobieństwo, z jakim DCBE<WCBE. Przyjmijmy, że w naszym przypadku WCBE zostało określone jako 250 s. Zatem prawdopodobieństwo, że DCBE<WCBE wynosi (czytając z histogramu):

W naszym przypadku 1 do 100, czyli 0,01. Taka jest bardzo ogólna idea multisymulacji. W rzeczywistości wykorzystuje się o wiele więcej modeli: model rozwoju pożaru, model ewakuacji, model widzialności oraz model cząstkowej dawki skutecznej do określania skutków przebywania ludzi w strefie zadymionej. Każdy z tych modeli przyjmuje od kilku do kilkudziesięciu parametrów wejściowych w postaci rozkładów prawdopodobieństwa. Ponadto wyniki symulacji zarówno DCBE jak i WCBE są rozkładami prawdopodobieństwa.  Poniżej przykład takich wyników:

Porównanie rozkładu czasów DCBE i WCBE pozwala wskazać pewną liczbę przypadków gdzie DCBE<WCBE, czyli takich, w których np. na drogach ewakuacyjnych poziom zadymienia obniży się poniżej 1,8 m (czyli poniżej granicy warunków bezpiecznej ewakuacji).

W mojej ocenie – niedługo symulacje, jako częsty element ekspertyz – zostaną wyparte właśnie przez multisymulacje. Jak sądzicie?