5.3.1 確認(rèn)方法
5.3.1.1 確認(rèn)的最基本方法是將模型預(yù)測值或解析解與可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。模型是理論概念的表現(xiàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)是真實(shí)現(xiàn)象的表征,應(yīng)選擇合適的模型和輸入數(shù)據(jù)體現(xiàn)試驗(yàn)內(nèi)容,這樣才能進(jìn)行有效的對比。模型和試驗(yàn)都具有局限性,因此對其本身的固有誤差和不確定性也均應(yīng)進(jìn)行比較。如果模型能夠產(chǎn)生與輸入數(shù)據(jù)所描述的場景相對應(yīng)的適宜結(jié)果,即可確認(rèn)該模型是正確的。
5.3.1.2 對于火災(zāi)問題,即使最簡單的案例通常也不存在解析解,但可以通過兩種途徑進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn),第一種是利用試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)各個算法;第二種是通過具有漸近結(jié)果的簡單實(shí)驗(yàn)(如熱傳導(dǎo)和輻射)進(jìn)行確認(rèn)。例如,在一個沒有火的單室房間中,溫度應(yīng)逐漸趨于一個單值,模型應(yīng)能夠重現(xiàn)這種規(guī)律。
5.3.1.3 相關(guān)關(guān)系也是有效的火災(zāi)分析方法,應(yīng)像計(jì)算機(jī)模型一樣對其采用類似的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行確認(rèn)。
5.3.1.4 確認(rèn)過程還包括對輸入數(shù)據(jù)有效范圍的說明。一般情況下,輸入數(shù)據(jù)應(yīng)滿足如下要求:
——包含完整的環(huán)境數(shù)據(jù),例如建筑內(nèi)的溫度梯度,建筑內(nèi)外的溫差、風(fēng)向、風(fēng)力等。
——使用正確的物性參數(shù),若采用常數(shù),則應(yīng)進(jìn)行靈敏度分析并說明其對輸出結(jié)果的影響;若使用常量代替變量(如隨溫度變化的量),則應(yīng)估計(jì)模型或計(jì)算方法在此近似條件下的適用范圍。
5.3.1.5 從文獻(xiàn)得到的數(shù)據(jù)應(yīng)給出文獻(xiàn)出處,文獻(xiàn)可以是手冊、標(biāo)準(zhǔn)、期刊和研究報(bào)告等。如果數(shù)據(jù)不是來自同行認(rèn)可的文獻(xiàn),則應(yīng)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行核準(zhǔn)。
5.3.2 計(jì)算方法與相應(yīng)結(jié)果的比較
5.3.2.1 單值預(yù)測與數(shù)據(jù)的比較
代數(shù)方程通常給出單值預(yù)測,計(jì)算模型也可用于單值預(yù)測。對單值預(yù)測結(jié)果應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)或調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),但這些數(shù)據(jù)應(yīng)適用于所考慮的問題,并具有等價的初始條件和邊界條件。詳細(xì)內(nèi)容見5.3.3。
5.3.2.2 時間-變量預(yù)測值與數(shù)據(jù)的比較
5.3.2.2.1 采用計(jì)算模型預(yù)測的時間-變量曲線(如上層煙氣溫度隨時間的變化曲線)可與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行比較,分辨兩條曲線相似性和差異性的量化比較方法參見附錄D。該方法通過將曲線處理成無量綱向量,再采用向量分析來描述兩者之間的差異。這種方法即可用于驗(yàn)證火災(zāi)模型,也可用于對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不確定性進(jìn)行量化。
5.3.2.2.2 有多種參數(shù)可以用來描述兩條曲線或者一組曲線之間的差異,本部分主要考慮相對差和余弦函數(shù):
——相對差是一個非負(fù)的實(shí)參函數(shù),用于表征兩條曲線的差異;對于相同的兩條曲線,相對差取值為0,兩條曲線差異越大,則相對差的數(shù)值越大;
——余弦函數(shù)用于描述兩條曲線形狀的差異,取值從-1~1;對于有相同形狀的曲線,取值為1;對于互為鏡像的兩條曲線,取值為-1如果兩條曲線沒有任何的共同點(diǎn),取值為0。
注:附錄D介紹了此方法以及相應(yīng)的計(jì)算公式,并給出了實(shí)例。
5.3.2.3 概率模型理論和試驗(yàn)依據(jù)的檢驗(yàn)
概率模型作為風(fēng)險(xiǎn)評估的重要工具,采用的方程通常根據(jù)基于火災(zāi)場景建立的概率函數(shù)來計(jì)算風(fēng)險(xiǎn),一般從容易獲取的概率值推導(dǎo)出所需的概率值。對這些方程正確性的檢查應(yīng)包含以下內(nèi)容:
a)模型是否只使用了具有明確定義的概率變量和參數(shù);
注1:概率模擬和風(fēng)險(xiǎn)評估通常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫或工程判斷來為概率變量和參數(shù)賦值。對于單變量或參數(shù),可以將其估計(jì)值與采用相同計(jì)算方法從另一組獨(dú)立數(shù)據(jù)獲得的估計(jì)值相比較,由此判斷其準(zhǔn)確性,例如將一組專家得到的判斷與從另外一組專家得到的判斷進(jìn)行比較。同樣,實(shí)驗(yàn)獲得的概率(如起火概率)可以通過與不同地點(diǎn)或時間獲得的實(shí)驗(yàn)概率值進(jìn)行比較,從而獲得驗(yàn)證。
注2:風(fēng)險(xiǎn)評估的輸出變量主要基于風(fēng)險(xiǎn)概率和可能導(dǎo)致的后果,而后者由確定性模型獲得。確定性模型預(yù)測結(jié)果的驗(yàn)證方法見附錄B。對于風(fēng)險(xiǎn)的組合計(jì)算結(jié)果,不論是對整個計(jì)算方法或者對其中的一個子系統(tǒng),都可以通過與實(shí)際損失記錄的對比而獲得驗(yàn)證.如果風(fēng)險(xiǎn)概率值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推測獲得,用于驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)概率的損失記錄與根據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲得的風(fēng)險(xiǎn)概率具有相同的地點(diǎn)和時間。
b)概率變量、參數(shù)及其計(jì)算是否遵循了概率準(zhǔn)則(如:概率值介于0和1之間);
c)采用的條件概率公式是否完整;
d)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算是否來自于包含場景發(fā)生概率和后果的直觀表達(dá)式;如果不是,是否有其他潛在表達(dá)式;
e)關(guān)于火災(zāi)場景的風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)式是否考慮了所有可能的場景;如果不是,計(jì)算中是否考慮了被忽略場景對計(jì)算結(jié)果的影響;
f)計(jì)算中是否明確闡述了概率變量和參數(shù)的不確定性,是否考慮和闡述了隨機(jī)不確定性和系統(tǒng)偏差的來源;
g)如果概率模型使用的方程是從原始完整方程簡化而來,其精確性是否與原始方程進(jìn)行了比較。
5.3.3 子系統(tǒng)模型或子模型與相應(yīng)數(shù)據(jù)的比較
5.3.3.1 將子系統(tǒng)模型(如煙氣填充/開口氣流)或子模型(如火羽流模型)的預(yù)測結(jié)果與采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,是用戶確認(rèn)模型預(yù)測能力的基本方法。如果對火災(zāi)現(xiàn)象理解和認(rèn)識不夠充分,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)就是測試程序所用模型(程序)的一條重要途徑。利用模型預(yù)測結(jié)果的過程中不應(yīng)參考用于對比的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),必要的輸入數(shù)據(jù)可以從小型實(shí)驗(yàn)中獲得,測量的不確定性應(yīng)得到系統(tǒng)化和邏輯化的考量,不應(yīng)為實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果與預(yù)測結(jié)果的良好吻合,而對測量結(jié)果或預(yù)測結(jié)果做出任何主觀的調(diào)整。
5.3.3.2 預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較應(yīng)滿足以下要求:
a)對數(shù)據(jù)不確定性的來源有全面了解;
b)對不確定性的來源給予量化;
c)利用靈敏度分析評價不確定性對預(yù)測結(jié)果的影響;
d)能夠說明不確定性的數(shù)據(jù)或計(jì)算程序比較方法。
5.3.3.3 對模型預(yù)測和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較結(jié)論多數(shù)是定性的,如:“滿意”“好”或“合理”。
5.3.3.4 預(yù)測結(jié)果可以與下列幾項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行對比:
a)解析解(相對于驗(yàn)證);
b)基準(zhǔn)案例(定義完整且精確求解的案例);
c)實(shí)驗(yàn)結(jié)果;
d)其他計(jì)算程序的計(jì)算結(jié)果;
e)調(diào)查結(jié)果。
5.3.1.1 確認(rèn)的最基本方法是將模型預(yù)測值或解析解與可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。模型是理論概念的表現(xiàn),試驗(yàn)數(shù)據(jù)是真實(shí)現(xiàn)象的表征,應(yīng)選擇合適的模型和輸入數(shù)據(jù)體現(xiàn)試驗(yàn)內(nèi)容,這樣才能進(jìn)行有效的對比。模型和試驗(yàn)都具有局限性,因此對其本身的固有誤差和不確定性也均應(yīng)進(jìn)行比較。如果模型能夠產(chǎn)生與輸入數(shù)據(jù)所描述的場景相對應(yīng)的適宜結(jié)果,即可確認(rèn)該模型是正確的。
5.3.1.2 對于火災(zāi)問題,即使最簡單的案例通常也不存在解析解,但可以通過兩種途徑進(jìn)行檢驗(yàn)確認(rèn),第一種是利用試驗(yàn)結(jié)果確認(rèn)各個算法;第二種是通過具有漸近結(jié)果的簡單實(shí)驗(yàn)(如熱傳導(dǎo)和輻射)進(jìn)行確認(rèn)。例如,在一個沒有火的單室房間中,溫度應(yīng)逐漸趨于一個單值,模型應(yīng)能夠重現(xiàn)這種規(guī)律。
5.3.1.3 相關(guān)關(guān)系也是有效的火災(zāi)分析方法,應(yīng)像計(jì)算機(jī)模型一樣對其采用類似的統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行確認(rèn)。
5.3.1.4 確認(rèn)過程還包括對輸入數(shù)據(jù)有效范圍的說明。一般情況下,輸入數(shù)據(jù)應(yīng)滿足如下要求:
——包含完整的環(huán)境數(shù)據(jù),例如建筑內(nèi)的溫度梯度,建筑內(nèi)外的溫差、風(fēng)向、風(fēng)力等。
——使用正確的物性參數(shù),若采用常數(shù),則應(yīng)進(jìn)行靈敏度分析并說明其對輸出結(jié)果的影響;若使用常量代替變量(如隨溫度變化的量),則應(yīng)估計(jì)模型或計(jì)算方法在此近似條件下的適用范圍。
5.3.1.5 從文獻(xiàn)得到的數(shù)據(jù)應(yīng)給出文獻(xiàn)出處,文獻(xiàn)可以是手冊、標(biāo)準(zhǔn)、期刊和研究報(bào)告等。如果數(shù)據(jù)不是來自同行認(rèn)可的文獻(xiàn),則應(yīng)對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行核準(zhǔn)。
5.3.2 計(jì)算方法與相應(yīng)結(jié)果的比較
5.3.2.1 單值預(yù)測與數(shù)據(jù)的比較
代數(shù)方程通常給出單值預(yù)測,計(jì)算模型也可用于單值預(yù)測。對單值預(yù)測結(jié)果應(yīng)采用實(shí)驗(yàn)或調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn),但這些數(shù)據(jù)應(yīng)適用于所考慮的問題,并具有等價的初始條件和邊界條件。詳細(xì)內(nèi)容見5.3.3。
5.3.2.2 時間-變量預(yù)測值與數(shù)據(jù)的比較
5.3.2.2.1 采用計(jì)算模型預(yù)測的時間-變量曲線(如上層煙氣溫度隨時間的變化曲線)可與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)曲線進(jìn)行比較,分辨兩條曲線相似性和差異性的量化比較方法參見附錄D。該方法通過將曲線處理成無量綱向量,再采用向量分析來描述兩者之間的差異。這種方法即可用于驗(yàn)證火災(zāi)模型,也可用于對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的不確定性進(jìn)行量化。
5.3.2.2.2 有多種參數(shù)可以用來描述兩條曲線或者一組曲線之間的差異,本部分主要考慮相對差和余弦函數(shù):
——相對差是一個非負(fù)的實(shí)參函數(shù),用于表征兩條曲線的差異;對于相同的兩條曲線,相對差取值為0,兩條曲線差異越大,則相對差的數(shù)值越大;
——余弦函數(shù)用于描述兩條曲線形狀的差異,取值從-1~1;對于有相同形狀的曲線,取值為1;對于互為鏡像的兩條曲線,取值為-1如果兩條曲線沒有任何的共同點(diǎn),取值為0。
注:附錄D介紹了此方法以及相應(yīng)的計(jì)算公式,并給出了實(shí)例。
5.3.2.3 概率模型理論和試驗(yàn)依據(jù)的檢驗(yàn)
概率模型作為風(fēng)險(xiǎn)評估的重要工具,采用的方程通常根據(jù)基于火災(zāi)場景建立的概率函數(shù)來計(jì)算風(fēng)險(xiǎn),一般從容易獲取的概率值推導(dǎo)出所需的概率值。對這些方程正確性的檢查應(yīng)包含以下內(nèi)容:
a)模型是否只使用了具有明確定義的概率變量和參數(shù);
注1:概率模擬和風(fēng)險(xiǎn)評估通常采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫或工程判斷來為概率變量和參數(shù)賦值。對于單變量或參數(shù),可以將其估計(jì)值與采用相同計(jì)算方法從另一組獨(dú)立數(shù)據(jù)獲得的估計(jì)值相比較,由此判斷其準(zhǔn)確性,例如將一組專家得到的判斷與從另外一組專家得到的判斷進(jìn)行比較。同樣,實(shí)驗(yàn)獲得的概率(如起火概率)可以通過與不同地點(diǎn)或時間獲得的實(shí)驗(yàn)概率值進(jìn)行比較,從而獲得驗(yàn)證。
注2:風(fēng)險(xiǎn)評估的輸出變量主要基于風(fēng)險(xiǎn)概率和可能導(dǎo)致的后果,而后者由確定性模型獲得。確定性模型預(yù)測結(jié)果的驗(yàn)證方法見附錄B。對于風(fēng)險(xiǎn)的組合計(jì)算結(jié)果,不論是對整個計(jì)算方法或者對其中的一個子系統(tǒng),都可以通過與實(shí)際損失記錄的對比而獲得驗(yàn)證.如果風(fēng)險(xiǎn)概率值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)推測獲得,用于驗(yàn)證風(fēng)險(xiǎn)概率的損失記錄與根據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲得的風(fēng)險(xiǎn)概率具有相同的地點(diǎn)和時間。
b)概率變量、參數(shù)及其計(jì)算是否遵循了概率準(zhǔn)則(如:概率值介于0和1之間);
c)采用的條件概率公式是否完整;
d)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算是否來自于包含場景發(fā)生概率和后果的直觀表達(dá)式;如果不是,是否有其他潛在表達(dá)式;
e)關(guān)于火災(zāi)場景的風(fēng)險(xiǎn)表達(dá)式是否考慮了所有可能的場景;如果不是,計(jì)算中是否考慮了被忽略場景對計(jì)算結(jié)果的影響;
f)計(jì)算中是否明確闡述了概率變量和參數(shù)的不確定性,是否考慮和闡述了隨機(jī)不確定性和系統(tǒng)偏差的來源;
g)如果概率模型使用的方程是從原始完整方程簡化而來,其精確性是否與原始方程進(jìn)行了比較。
5.3.3 子系統(tǒng)模型或子模型與相應(yīng)數(shù)據(jù)的比較
5.3.3.1 將子系統(tǒng)模型(如煙氣填充/開口氣流)或子模型(如火羽流模型)的預(yù)測結(jié)果與采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,是用戶確認(rèn)模型預(yù)測能力的基本方法。如果對火災(zāi)現(xiàn)象理解和認(rèn)識不夠充分,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)就是測試程序所用模型(程序)的一條重要途徑。利用模型預(yù)測結(jié)果的過程中不應(yīng)參考用于對比的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),必要的輸入數(shù)據(jù)可以從小型實(shí)驗(yàn)中獲得,測量的不確定性應(yīng)得到系統(tǒng)化和邏輯化的考量,不應(yīng)為實(shí)現(xiàn)測量結(jié)果與預(yù)測結(jié)果的良好吻合,而對測量結(jié)果或預(yù)測結(jié)果做出任何主觀的調(diào)整。
5.3.3.2 預(yù)測結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較應(yīng)滿足以下要求:
a)對數(shù)據(jù)不確定性的來源有全面了解;
b)對不確定性的來源給予量化;
c)利用靈敏度分析評價不確定性對預(yù)測結(jié)果的影響;
d)能夠說明不確定性的數(shù)據(jù)或計(jì)算程序比較方法。
5.3.3.3 對模型預(yù)測和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的比較結(jié)論多數(shù)是定性的,如:“滿意”“好”或“合理”。
5.3.3.4 預(yù)測結(jié)果可以與下列幾項(xiàng)結(jié)果進(jìn)行對比:
a)解析解(相對于驗(yàn)證);
b)基準(zhǔn)案例(定義完整且精確求解的案例);
c)實(shí)驗(yàn)結(jié)果;
d)其他計(jì)算程序的計(jì)算結(jié)果;
e)調(diào)查結(jié)果。


室內(nèi)消火栓 GB3445-20
