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窨井盖下面是什么?为什么具有如此大的威力,可以掀飞男童加盖子的重量?

2021-01-20  怪罗科普

    窨井是一个现代都市最基本的标识之一,几乎散布在城市的各个角落,我们每走几步都可以看到一个圆圆的窨井盖。

    这些窨井盖一般与路面齐平,对交通几乎没有什么影响,但如你我所知,它并非总是安安分分的。

    前几日的窨井爆炸事故想必大家都已听说,一名男童向窨井中扔进一枚鞭炮引发爆炸,自己被炸飞身亡。

    这种令人惋惜的事故并不是第一次发生,可以说是几乎每年都有发生,这表明大家对窨井的危险并不重视,更进一步讲,人们对窨井的了解还不够。

    什么是窨井,并非下水道

    一说到窨井,很多人的第一印象就是下水道,好像所有的窨井都是下水道的地面出口,这种认知是肤浅的。

    窨井的百科定义是城市地下管线中转、控制的地下空间,地下管线包括电线、电话线和光纤等。

    将这些管线放置在地下一方面可以减少电线安全隐患,另一方面是占用空间少能让城市更美观。

    但这样做的话维修起来会不方便,而且直来直去的电线在转弯处容易阻塞,因此人们设置了窨井。

    除此之外,所有的居民供水水管以及污水渠也都是通过窨井下面的地下通道连接的,可见窨井是十分重要的。

    在一些排水工程中,不同设计的窨井还具有不同的功能,比如跌级窨井可以减少由高处来的水的动能,隔沙窨井可以收集污水中的垃圾。

    总之,窨井不是下水道,它具有多种不同的用途,而它具体属于哪种用途,看一下窨井盖上的标识和说明就知道了。

    图注:光缆窨井

    窨井中危险气体——甲烷

    由于长期处于密闭状态,窨井中会产生并积累大量的沼气,而对于排污的管道来说,沼气就更多了。

    沼气是粪肥、污水、都市固体废物以及其他可降解的有机物质在缺氧的条件下,经发酵所产生的气体。

    其主要成分是甲烷,也含有一些二氧化碳和硫化氢,而正是硫化氢的存在让沼气带有一点臭味。

    不过,什么气味并不重要,真正值得我们注意的是沼气中的甲烷,它才是窨井中最危险的气体。

    甲烷是一种十分容易燃烧的气体,当空气中的甲烷浓度在4.4%-17%范围内时很容易起火或爆炸。

    图注:沼气在窨井中产生

    一般来说,要发生爆炸必须具备五个条件:

    1.有可燃物

    2.有助燃剂(或氧化剂)

    3.可燃物与助燃剂均匀混合

    4.处于相对封闭的空间

    5.点燃源

    窨井能发生爆炸说明它是满足爆炸的五个条件的,但很显然,点燃源是人为添加的,比如鞭炮。

    当窨井中甲烷浓度积累至爆炸极限时,一遇到燃烧的鞭炮(明火)就会发生爆炸,这就是相关事故的原因。

    有时候点燃源也可能并非来自井外而是井内,当一些井下的电缆由于失修而漏电时也会引起甲烷的爆炸。

    这种事件中就没有熊孩子了,井盖往往是在所有人毫无防备的情况下被掀翻的,并伴随着剧烈的火焰。

    而且这种井盖自发掀翻事件大多发生在冬季,这是因为雪与盐混合的混合物更容易使线缆的表皮腐烂。

    甲烷爆炸为什么有这么大的威力?

    看过相关视频的朋友们应该注意到了,几乎所有的窨井爆炸事件中窨井盖连同人都被炸到了空中,那为什么甲烷爆炸会有如此大的威力呢?

    其实,窨井中的甲烷爆炸与另一个我们熟知的过程很相似,那就是汽车的发动机,这里我们只说汽油发动机。

    图注:汽车内燃机

    常见的汽油发动机属于往复活塞式内燃机,所有的往复活塞式内燃机都遵循一个非常基本的原理。

    即如果把少量的高能燃料放在狭窄的封闭空间中并点燃时,那么大量的能量会以膨胀气体的形式释放。

    我们可以把窨井看作是一个简单的内燃机,其中甲烷是高能燃料,窨井本身接近于封闭,鞭炮或漏电就是电火花。

    想象一下汽车的发动和加速,你就不难理解为什么一两百多斤的窨井盖能被轻松炸到天空中了。

    最后

    前面说了,爆炸需要具备五个条件,缺一不可,我们要防止窨井爆炸的话就得从这五方面入手。

    显然,沼气跟封闭空间是无法避免的,氧气本来应该是很少的,但维修管线的时候必须要打开井盖通气,这就使得沼气与氧气有了混合的机会。

    可管线必须得修,维修人员的安全必须考虑,于是助燃剂跟均匀混合这两个条件也可以说是暂时无法避免了。

    现在只剩下一个条件了:点燃源,所以就目前而言,要防止窨井爆炸只能从两点入手了:一是管好熊孩子,切勿将爆竹扔进窨井之中;二是定期检查地下线缆,以防漏电。

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