竖井型城市隧道火灾烟气流动模拟分析

*2010年12月洁净与空调技术C C &A C 第4期自然风对城市自然通风隧道火灾烟气浓度场的影响分析解放军理工大学茅靳丰*马晓光周俊摘要运用FDS （Fire Dynamic Simulation ）火灾模拟软件对不同自然风速风向条件下的某竖井型自然通风隧道火灾进行了数值模拟，并对模拟的结果进行了对比分析，得到了隧道外自然风风速风向的不同对隧道内火灾时烟气浓度场的影响规律。

关键词自然通风；城市隧道；火灾；烟气浓度场；数值模拟An Ana lys is o f the Na tural V e ntila tion City Tun ne l th at Air V e lo cityan d Dire c tion fro m the Environm e nt ha s th e Im pa c tion son the Conc e ntration Fie ld o f the Fire Sm okeMao Jinfeng,Ma Xiaoguang and Zhou JunAbstract This paper adopts FDS (Fire Dynamic Simulation)which is a software to conduct a numerical simulation when a fire happens in the natural ventilation city tunnel with vertical shafts.The paper has got the variation of the concentration field of the fire smoke and then analyzed the result that the air velocity and direction from the environment has the impac-tions on the concentration field of the fire smoke.Keywords Natural ventilation;City tunnel;Fire;Concentration field of the fire smoke;Numerical simulation茅靳丰，男，1962年生，教授，博士生导师210007南京解放军理工大学E-mail:zheli86@ 收稿日期：2010-9-70引言城市地下空间的综合开发是解决城市人口、资源、环境三大难题的重大措施，合理的开发和利用地下空间对于缓解城市人口拥挤、城市用地紧张、节约耕地保护自然环境起到了积极的作用，而城市交通系统的地下化，是良好利用地下空间的一个重要内容。

隧道火灾发展特征及竖井自然排烟方法研究1、本文概述本文旨在深入探讨隧道火灾发展特征的复杂性及其对隧道安全运行的重大影响，系统研究竖井自然排烟方法在应对此类灾害中的应用潜力和优化策略。

隧道作为重要的交通基础设施，一旦隧道内部发生火灾，由于空间封闭、通风条件有限、车辆密集等因素，火灾往往迅速蔓延，积聚高温和浓烟，严重威胁人员安全和隧道结构的完整性。

准确认识隧道火灾的发展特点，研究有效的控制措施，具有极高的现实意义和紧迫性。

本文将详细分析隧道火灾的发展过程，包括初始火源的特征、火焰传播模式、热释放速率的变化以及烟雾的流动和扩散特征。

通过分析国内外典型隧道火灾案例，结合燃烧理论和数值模拟方法，揭示火灾发展过程中关键参数（如温度、烟气浓度、耗氧量等）的空间分布特征和时间演变模式，为评估火灾风险等级和制定应急响应策略提供科学依据。

针对隧道火灾排烟的核心问题，本文将重点研究竖井自然排烟方式的原理、设计原则和实施效果。

竖井作为连接隧道和地面的垂直通道，可以通过其烟囱效应实现自上而下的烟气排放，有望成为一种经济、高效、环保的排烟方式。

我们将从流体动力学和热力学的角度分析立井排烟系统的运行机制。

通过理论计算和CFD（计算流体动力学）模拟，我们将探讨不同竖井结构参数（如直径、深度、开口位置等）、环境条件（如风速、风向、温度梯度等）和火灾规模对排烟效率的影响，以确定竖井设计参数和适应性范围的最佳组合。

本文还将探讨竖井中的自然排烟方法和隧道中现有通风设施的协同效应，以及在火灾场景中实现快速排烟、冷却和保持能见度的综合策略。

这包括对现有通风系统进行智能化改造的建议，以及如何在紧急情况下通过调整通风模式、启用备用排烟设备等来补充立井排烟，以最大限度地减少火灾隐患，确保人员疏散安全。

为了验证理论研究成果的实际应用价值，本文将结合具体的隧道工程实例，对竖井自然排烟方案进行设计、模拟和验证，并对其经济效益进行评价。

预期的研究成果不仅丰富了隧道消防科学的理论体系，为相关政策制定和行业标准修订提供了参考，还为隧道设计、施工和运营管理单位提供了实用、技术先进的防火应急预案，将有效提高我国隧道消防安全的整体水平。

隧道火灾烟气流动的数值模拟
张进华;杨高尚;彭立敏;欧阳心和
【期刊名称】《公路工程》
【年(卷),期】2006(031)001
【摘要】分析了隧道火灾的特点,运用场模拟的方法,利用商业CFD软件PHOENICS 3.5对一工程实例进行了数值模拟,研究了不同纵向通风速度下,该公路隧道火灾烟气的浓度场、温度场等的蔓延规律,为研究烟气的流动情况和制定疏散方案提供重要参考依据,并提出了控制火灾、满足火灾救援和人员疏散的有效措施【总页数】5页(P4-8)
【作者】张进华;杨高尚;彭立敏;欧阳心和
【作者单位】湖南省交通规划勘察设计院,湖南,长沙,410008;中南大学,土木工程学院,湖南,长沙,410015;中南大学,土木工程学院,湖南,长沙,410015;邵怀高速公路公司,湖南,邵阳,422000
【正文语种】中文
【中图分类】U453.5
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1.坡度对地铁区间隧道火灾烟气流动影响的数值模拟 [J], 陶刚;刘方;陈飞;廖曙江
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3.隧道火灾烟气流动的数值模拟研究 [J], 周颖
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第28卷第11期2012年11月建筑科学BUILDING SCIENCEVol.28，No.11Nov．2012［文章编号］1002-8528（2012）11-0075-06城市交通隧道火灾工况特性及烟控技术分析李炎锋，李俊梅，刘闪闪（北京工业大学建筑工程学院，北京100124）［摘要］由于城市公路交通隧道能够疏散城市地面交通、减少道路用地，其建设数量和规模随着城市的发展日益增加。

城市交通隧道最主要的灾害是火灾，本文在分析城市交通隧道相对于山区公路隧道在隧道结构、车流密度、火灾规律等方面特点的基础上，对其消防难点以及关键技术进行探讨，并指出了城市交通隧道火灾安全未来研究的方向。

研究表明：国内城市交通隧道主要采用纵向通风模式，坡度、出入口、竖井设置对控制烟气的临界风速影响远大于非城市公路隧道。

采用数值模拟技术结合局部现场试验是研究隧道火灾烟气扩散合理可行的手段，开展隧道火灾羽流复杂的时空行为基础研究以及发展场－网模拟技术将有益于城市交通隧道通风、防排烟设计和火灾安全水平的提高。

［关键词］城市交通隧道；火灾；通风；烟气［中图分类号］U45；TU96+7；TU921［文献标识码］AAnalyses on Fire Scenarios Character and Smoke Control Technology in Urban Traffic TunnelsLI Yan-feng ，LI Jun-mei ，LIU Shan-shan （College of Architecture and Civil Engineering ，Beijing University of Technology ，Beijing100124，China ）［Abstract ］With the development of city ，the quantity and scale of urban traffic tunnel are increasing because urban traffic tunnel can cut down the city ground traffic and reduce the land use for road．Fire is the most important disaster of urban traffic tunnel．The specialties in tunnel structure ，traffic flow density and fire character of urban traffic tunnel are analyzed by comparing with those for non-city road tunnel．The difficulties and key technology for fire safety engineering are discussed and future research directions for fire safety are pointed out．The following conclusions can be drown that longitudinal ventilation mode is mainly adopted in current urban traffic tunnels in China．The influences of urban traffic tunnel slope ，the positions of tunnel portal ，entrance-exit and shaft on critical velocity for smoke control are more important than that for non-city traffic tunnel．Combing numerical simulation method with a local full-scale test is a reasonable and reliable technology for studying smoke propagation in urban traffic tunnel．The fundamental researches on complex time-space behavior of tunnel fire plume and development of hybrid field-network simulation method would be benefit for designing ventilation ，smoke control system and enhancing the fire safety level of urban traffic tunnel．［Keywords ］urban traffic tunnels ，fire ，ventilation ，smoke［收稿日期］2012-06-10［基金项目］国家自然科学基金面上项目（50878012）城市与工程安全减灾教育部重点实验室重点项目（004000546612016），北京市科学技术研究院创新团队计划项目（IG201206N ）［作者简介］李炎锋（1971-），男，博士，教授［联系方式］liyanfeng@bjut．edu．cn1引言随着城市建设规模的日益增加，城市公路交通隧道（以下称城市交通隧道）作为立体交通方式之一，不仅可以缓解城市交通压力，解决交通干线跨江越海受到的限制，而且可以缩短线路里程，降低对周围环境和人民生产、生活的影响［1］。

某公路隧道火灾烟气流动规律研究随着交通的快速发展，公路隧道作为重要的交通基础设施在现代社会中发挥着重要的作用。

然而，隧道火灾作为一种灾害事故，不仅会造成财产损失，还会造成人员伤亡。

因此，研究隧道火灾烟气的流动规律对于提高隧道火灾的防控能力具有重要意义。

隧道火灾烟气的流动规律研究主要涉及烟气扩散、温度场和速度场等方面。

首先，烟气扩散是隧道火灾烟气流动的重要特征之一。

烟气会随着火源释放，由于热浮力的作用而向上升腾，并在隧道内部形成一定的流动模式。

其次，在火灾发生后，隧道内的温度场会发生剧烈变化。

火源的热辐射会使得隧道内部空气温度升高，而火灾烟气的热浮力也会导致温度场的不均匀分布。

最后，火灾烟气的速度场对于研究隧道火灾的传播和烟雾控制具有重要意义。

火灾烟气的速度分布会受到隧道内部结构和气流影响因素的影响，因此了解火灾烟气在隧道内的速度场分布对于实施有效的烟雾控制具有重要意义。

为了研究隧道火灾烟气的流动规律，研究人员采用了实验和数值模拟相结合的方法。

实验通常通过设置模拟火源和烟雾生成器来模拟隧道火灾烟气的产生和流动过程，并通过测量和观察来获取相关数据。

数值模拟则通过建立数学模型，采用计算流体力学方法对隧道火灾烟气的流动进行模拟和分析。

这两种方法相互验证，可以更全面和准确地研究隧道火灾烟气的流动规律。

在研究过程中，研究人员发现了一些重要的规律。

例如，火灾烟气扩散的范围和速度与火源能量和隧道内部结构有关。

火源能量越大，烟气扩散范围越广，速度越快。

隧道内部的结构也会影响烟气的流动，例如隧道壁面的光滑度和隧道的通风情况。

此外，火灾烟气的速度分布也受到隧道入口和出口的影响，入口和出口的布置会影响烟气的流动路径和速度分布。

综上所述，某公路隧道火灾烟气流动规律的研究对于提高隧道火灾的防控能力具有重要意义。

通过实验和数值模拟相结合的方法，我们可以更。

第1章绪论1.1研究目的和意义随着城市人口的迅速增长，超高层建筑不断增加。

超高层建筑中存在电梯井、楼梯井、管道井、电缆井等多种竖向通道，一旦发生火灾，在烟囱效应、活塞效应、热烟浮力以及室外风的共同作用下，这些竖井将会极大地促进火势及烟气的蔓延，从而造成严重的危害。

据统计美国、德国对火灾中造成人员伤亡的原因的统计资料表明，由于一氧化碳中毒窒息死亡或被有毒烟气熏死的死者占火灾中死亡总人数的70%-80%，因此，开展对超高层建筑火灾烟气在竖向通道中的蔓延规律和控制措施的研究，以有效减少超高层建筑火灾事故的发生和蔓延，减少生命财产损失。

超高层建筑内存在很多不同结构的的竖向通道。

一旦发生火灾，烟气进入竖井后，竖井将成为烟气蔓延的主要途径。

烟气的迅速蔓延，会危及超高层建筑内其他楼层安全，严重的人员伤亡和财产损失就不可避免。

所以，迅速的进行火灾扑救的有效途径可以通过设计合理的通风和防排烟设施，控制火灾烟气在超高层建筑内的肆意蔓延来实现。

所以，深入的进行分析竖井结构内的火灾烟气驱动力及烟气运动过程，并掌握火灾烟气驱动力及烟气运动的原理，从而动态的分析超高层建筑不同的竖井结构，为超高层建筑实际防火设计及人员疏散提供理论基础和实践指导依据。

因此，本课题所开展的超高层建筑火灾烟气在竖向通道中的蔓延规律和控制措施的研究具有重要的实际意义。

1.2 研究内容针对竖井实验平台对烟囱效应影响、热烟浮力影响、室外风影响、等情况进行数值模拟，在试验中得结论如下:在烟囱效应的影响下竖井内外温差将逐渐增大，一旦维持竖井内外温差的外界热源不复存在，烟囱效应将急速消退，同时若内外温差相差很小时，正烟囱效应中的气体流动较逆烟囱效应的慢，在烟气扩散前期起主导作用是热烟浮力，当温度继续升高后，温差在竖井内外出现，这时起主导作用的变为烟囱效应;竖井内烟气扩散同时也会受周围风的极大影响，竖井内的烟气扩散的风向影响的次序为:背风面小于侧面，而侧面又小于迎风面。

隧道火灾烟气的温度特征与纵向通风控制研究一、本文概述本文旨在深入研究隧道火灾中烟气的温度特征，以及纵向通风对火灾烟气的控制效果。

隧道火灾由于其特殊的空间结构和环境，使得火灾烟气的扩散和温度分布呈现出独特的特点。

因此，对隧道火灾烟气温度特征的研究，有助于更准确地评估火灾的危害程度，为火灾预防和应急救援提供科学依据。

纵向通风作为隧道火灾控制的重要手段，其控制效果直接影响到火灾烟气的扩散范围和危害程度。

本文将通过模拟实验和理论分析，探究纵向通风对隧道火灾烟气温度的影响规律，以及优化通风控制策略，为隧道火灾的安全防控提供理论支持和实践指导。

本文的研究内容将围绕隧道火灾烟气的温度特征和纵向通风控制两个方面展开，通过对国内外相关文献的梳理和评价，明确研究现状和不足，提出本文的研究目的和意义。

在此基础上，本文将建立隧道火灾烟气温度的数学模型，分析烟气温度的影响因素和变化规律，并通过实验验证模型的准确性和可靠性。

本文将设计并实施纵向通风控制实验，探究不同通风策略对火灾烟气温度的控制效果，为隧道火灾的安全防控提供科学依据。

二、隧道火灾烟气温度特征分析隧道火灾中烟气的温度特征是理解和控制火灾蔓延、保障人员安全以及有效实施灭火措施的关键参数。

火灾烟气的温度不仅决定了烟气的扩散速度和范围，还直接关系到隧道结构的热稳定性以及灭火手段的选择。

隧道火灾烟气的温度随着火源强度的增加而上升。

火源越大，燃烧产生的热量越多，烟气温度越高。

这种高温烟气在隧道内由于纵向通风的影响，会形成一个温度梯度，即靠近火源区域烟气温度高，远离火源区域温度逐渐降低。

纵向通风对隧道火灾烟气温度的影响不容忽视。

通风可以加速火势的蔓延，但同时也能降低烟气的温度。

在纵向通风的作用下，新鲜空气不断进入隧道，与高温烟气混合，从而降低烟气的整体温度。

然而，如果通风风速过大，也可能导致火势失控，增加火灾的危险性。

隧道火灾烟气温度还受到隧道几何形状、材料特性以及火源位置等因素的影响。

《隧道火灾中重点排烟的排烟量及排烟口布置》篇一一、引言在隧道火灾事故中，火源的产生常常伴随着大量的浓烟，其对于逃生者构成极大威胁。

火灾产生的烟雾如果不及时有效排出，将直接影响到人员疏散及消防救援行动的开展。

因此，在隧道设计之初就需对排烟系统进行周全的规划，特别是在火灾场景下，排烟系统的有效运作更是至关重要的环节。

本文将探讨隧道火灾中重点排烟的排烟量及排烟口布置，为提高隧道火灾应对能力提供技术参考。

二、排烟量的确定在隧道火灾中，排烟量的确定需根据多个因素综合考虑，如隧道长度、宽度、高度、车辆交通流量等。

首先，隧道内产生的烟雾量会随时间逐渐积累并逐渐增大，因此需要根据不同阶段制定合理的排烟量标准。

此外，隧道中通风设施的设计、环境气候等因素也将对排烟量产生影响。

一般来说，应通过实验研究和数学模型来准确预测并设定隧道火灾中的排烟量。

1. 计算方法（1）依据经验公式：结合类似规模的隧道火灾事故的统计数据，根据不同的火源大小和隧道特性进行排烟量的估算。

（2）基于计算机模拟：通过流体动力学模拟软件来模拟隧道内的气流及烟雾分布情况，进而确定最佳的排烟量。

（3）实时监测调整：利用现场监测设备实时获取隧道内的烟雾浓度及扩散情况，动态调整排烟量以应对变化中的火灾情况。

三、排烟口布置排烟口的布置是隧道火灾排烟系统的重要组成部分，其位置和数量将直接影响烟雾的排出效果。

合理的排烟口布置应遵循以下原则：1. 位置选择（1）靠近火源：将排烟口设置在靠近火源的位置，以尽快排出烟雾。

（2）均匀分布：确保在隧道内部各个位置均设有排烟口，使烟雾能够均匀排出。

（3）避免涡流：应避免在排烟口附近形成涡流，防止烟雾回流。

2. 数量设置根据隧道的规模和排烟需求来设定合理的排烟口数量。

一般情况下，较长的隧道或车辆交通流量较大的隧道应增加排烟口的数量以更好地满足排烟需求。

同时也要注意与其他系统（如照明、消防等）的协调配合。

3. 安装方式（1）纵向安装：在隧道顶部或侧部纵向安装排烟口，有利于烟雾的快速排出。

隧道火灾烟气蔓延的热物理特性研究隧道火灾是一种复杂的自然灾害，其危害性极大，严重威胁着人们的生命财产安全。

在隧道火灾中，烟气的蔓延和扩散是一个重要的特征。

本文将围绕隧道火灾烟气蔓延的热物理特性展开讨论，以期为隧道火灾防控提供理论支撑。

在隧道火灾中，烟气是非常重要的一部分。

当火灾发生时，可燃物燃烧产生大量的热能，使得周围空气受热不均，形成强烈的对流和涡流。

这些气流携带着高温烟气在隧道内迅速蔓延，形成巨大的火势。

对于隧道火灾烟气的热物理特性，主要表现在以下几个方面：隧道火灾烟气的温度极高。

由于可燃物燃烧产生大量的热能，使得烟气温度迅速升高。

高温烟气不仅会对人体造成灼伤，还会加速火势的蔓延。

因此，研究隧道火灾烟气的温度特性对于火灾防控具有重要意义。

隧道火灾烟气的湿度较低。

在火灾发生过程中，虽然烟气中含有大量的水蒸气，但是由于高温的作用，烟气的湿度往往较低。

这种干燥的烟气会对人体造成严重的呼吸道刺激和窒息，增加逃生的难度。

隧道火灾烟气的流动特性也是研究的重点。

在火灾发生时，由于隧道内空气受热不均，会形成向上的浮力和向下的重力，导致烟气在隧道内迅速流动。

这种不均匀的流动会对逃生和灭火造成一定的影响，因此，研究烟气的流动特性对于制定有效的防控措施至关重要。

为了深入研究隧道火灾烟气的热物理特性，可以采取实验和数值模拟等方法。

通过实验，可以获取真实火灾场景下的烟气温度、湿度、流动速度等数据，为研究提供基础数据支撑。

而数值模拟方法则可以对火灾烟气的热物理过程进行精细化模拟，进一步揭示隧道火灾的发展规律和影响因素。

隧道火灾烟气的热物理特性研究对于火灾防控具有重要意义。

本文通过对隧道火灾烟气蔓延的热物理特性进行简要概述，揭示了烟气温度、湿度和流动特性等方面的重要性。

然而，由于隧道火灾的复杂性和不确定性，未来的研究仍需深入探讨隧道火灾烟气的形成机制、扩散模式以及影响因素等方面，以进一步提高隧道火灾防控的能力和水平。

随着城市化进程的加快，高层建筑日益增多，然而火灾事故带来的风险也日益加大。

《隧道火灾中重点排烟的排烟量及排烟口布置》篇一一、引言在隧道火灾事故中，重点排烟是一个极其重要的环节。

通过有效控制排烟量及合理布置排烟口，不仅可以及时排除有害烟雾，减少火灾对人员和财产的危害，还能为消防救援工作提供有利条件。

本文将详细探讨隧道火灾中重点排烟的排烟量及排烟口布置的要点。

二、排烟量的确定1. 确定排烟量的依据隧道火灾中排烟量的确定需根据隧道长度、宽度、高度、火灾规模等因素进行综合分析。

同时，还需考虑隧道内空气流通情况、火灾产生的烟雾量以及人员疏散等因素。

2. 排烟量的计算方法（1）根据隧道火灾烟雾扩散规律，结合隧道设计规范，计算所需排烟量。

（2）根据火灾规模和烟雾产生速度，估算火灾产生的烟雾量，进而确定排烟量。

（3）综合考虑人员疏散和消防救援需求，合理调整排烟量。

三、排烟口布置的原则1. 考虑烟雾扩散方向排烟口布置应遵循烟雾向上扩散的原理，将排烟口设置在隧道顶部或接近顶部的位置，以便及时将烟雾排出。

2. 合理分布排烟口为确保排烟效果，应将排烟口分布在隧道纵向和横向上，使烟雾能够均匀排出，避免局部积聚。

3. 考虑人员疏散和消防救援需求排烟口布置应与人员疏散和消防救援通道相结合，确保在紧急情况下人员能够迅速疏散，消防救援人员能够顺利进入现场。

四、排烟口的具体布置方案1. 纵向布置根据隧道长度和宽度，将排烟口沿隧道纵向均匀分布。

在隧道两端及中间位置设置主排烟口，以增强排烟效果。

同时，在隧道侧壁设置辅助排烟口，以补充主排烟口的不足。

2. 横向布置在隧道顶部或接近顶部的位置设置排烟口，避免烟雾在隧道内积聚。

在横向布置上，可根据实际需要设置多个横向排烟口，确保烟雾能够均匀排出。

五、总结与建议综上所述，重点排烟在隧道火灾中具有举足轻重的地位。

为确保排烟效果和人员安全，需根据实际情况确定合适的排烟量及布置方案。

建议在实际工程中综合考虑隧道设计、火灾规模、人员疏散和消防救援等因素，制定合理的排烟策略。

隧道内部火灾事故分析引言隧道是现代交通系统中不可或缺的一部分，它们使人们在城市之间或山区之间进行便捷的交通。

然而，隧道也是一个潜在的火灾危险区域。

对于隧道内部火灾事故的分析，不仅涉及到事故的原因和影响，还需要深入研究如何提高隧道的火灾安全性能，以及有效的应对措施。

本文将通过对隧道内部火灾事故的分析，探讨其原因、影响以及有效的预防和应对措施。

一、隧道内部火灾事故的原因分析1.1 材料和设备的原因隧道内部常见的照明、通风、通信设备等都是现代化的设备，因此其内部存在大量的电线、电缆、电子设备等。

这些设备长时间运行会产生热量，如果未能得到及时维护会导致其烈性老化，增加隧道内部火灾发生的可能性。

此外，隧道内部还会存在大量的车辆和行人，他们的机械设备也可能因为故障或者不当使用而引发火灾。

1.2 灯光和化学品原因隧道内部利用灯光进行照明，而灯光的发热也会增加隧道内部的温度，尤其是在夏季高温时，隧道内部的温度易升高，易引发火灾。

同时，隧道内部也会存在一些危险化学品，如汽油、润滑油等，如果这些化学品泄漏或者被错放，就会增加隧道内部火灾的可能性。

1.3 人为原因隧道内部火灾事故还可能源于人为原因，比如单位内部工作人员操作不当、管道的施工维护不规范等导致火灾，甚至还可能存在蓄意纵火等情况。

综上所述，隧道内部火灾事故的原因是多方面的，包括设备、灯光、化学品等因素，还有人为因素的影响。

因此在隧道的设计、施工、运营和管理中需要加强对这些方面的监管和管理，提高隧道的火灾安全性。

二、隧道内部火灾事故的影响分析2.1 人员伤亡隧道内部火灾事故对人员伤亡造成的影响是极为严重的。

一旦火灾发生，由于隧道内部空间狭小、通风不良，烟雾很容易蔓延，使得疏散困难，给人员造成重大伤亡。

2.2 交通受阻隧道内部火灾事故还会对交通造成严重的影响，因为隧道是连接城市之间或山区之间的交通要道，一旦隧道内部火灾，会导致交通运输中断，影响交通的正常运行，给周边地区产生巨大的负面影响。