消防评论：说说高层建筑火灾的吹炬效应
有人再次问我关于今年5月1日的上海高层大火消防队员坠楼事件的死亡原因（指：2014年5月1日，上海徐汇区龙吴路一高层居民楼突发火灾，两名消防员牺牲。），我上一回解释得不够全面。高层建筑灭火工作的一个主要敌人是火场大风，以及大风造成的吹炬效应。由于地面的边界层效应，地面的流动是非常平和的，而在边界层之外，紊流湍流不可捉摸，所以火场的突发性干扰具有不可捉摸性。另一方面，由于普通玻璃对温度极为敏感，一点温差立即导致玻璃破碎，所以高层建筑火灾的灭火过程很容易受到大风的干扰。34年以来，高层建筑最多的纽约州有十几次重大事故，带来火场消防队员的死伤，与火场不可捉摸的大风有关。
吹炬效应与回燃现象有什么不同？吹炬效应与回燃现象极为相似，回燃是人工开门造成，吹炬效应是大风过境造成，除了触发原因不同，其他都是一样的，两者都会产生火球，让火场队员迷失方向，无法逃生或产生恐慌，跳楼逃生。
图1. 纽约消防局记录在案的火场吹炬效应案例
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Date |
Location |
Victims |
Stories |
Fire Floor |
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1/23/80 |
30 Montrose Avenue, Brooklyn |
1 civilian fatality |
16 |
11th |
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2/11/89 |
23 Horace Harding Expressway, Queens |
3 civilian fatalities |
16 |
14th |
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11/2/94 |
Park Ave, Bronx |
2 civilian fatalities |
20 |
18th |
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1/5/96 |
40-20 Beach Channel Drive, Queens |
1 firefighter fatality |
13 |
3rd |
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1/7/97 |
1 Lincoln Place, Manhattan |
18 firefighters injured |
42 |
28th |
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12/18/98 |
77 Vandalia Avenue, Brooklyn |
3 firefighter fatalities |
10 |
10th |
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12/23/98 |
124 West 60th St, Manhattan |
4 civilian fatalities, 9 firefighters injured |
51 |
19th |
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4/23/01 |
Waterside Plaza, Manhattan |
30 firefighters injured, 4 civilians injured |
37 |
24th |
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9/9/04 |
20 Confucius Place, Manhattan |
12 firefighters burned |
44 |
37th |
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1/26/06 |
40-20 Beach Channel Drive, Queens |
3 firefighters burned |
13 |
6th |
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2/26/06 |
20 Moshulu Parkway, Bronx |
3 firefighters burned |
41 |
24th & 25th |
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1/03/08 |
1700 Bedford Avenue, Brooklyn |
1 firefighter fatality,4 firefighters burned, 4 civilians injured |
25 |
14th |
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3/28/08 |
Grand Avenue, Manhattan |
1 civilian fatality, 45 injured |
26 |
4th |
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4/2/08 |
Sutter Ave, Brooklyn |
3 firefighters injured |
22 |
5th |
高层建筑火灾给消防队员提出诸多挑战。在很多场合下，获取水源和水源供给是非常有限的，而消防灭火行动需要更多的人手。而且，大风产生一种“吹炬效应”，后者可以加强和扩大火灾，产生消防队员不能立足的火场环境，减少他们的控火和扑火的能力，结果导致财产损失的增加。
吹炬效应是高层建筑火灾最危险的因素之一。这种危险的情况发生时，有大风吹过着火楼层的开口（通常是窗子），把大量的热量、气体和火焰推向主要的入口（通常是走廊），对前进的灭火人员产生了一个潜在的死亡陷阱。吹炬效应可能在很少或没有警告的情况下发生，可以在短短几秒钟内达到1500到2000度的温度。因为能量是爆发性地释放，即使你提前用两支2.5英寸的水枪保护走廊，也不能足以冷却火势。上海市消防队的两名队员失足死亡，不是回燃效应，就是吹炬效应，没有其他的可能性了。
图1.高层建筑正常的灭火战术
有人认为（Madrzykowski，NIST负责研究火场安全的头）在火场存在大风的前提条件下，在大火没有被扑灭之前，不得通风。因为火在风力驱动的火势扑向灭火人员，会带来严重的安全风险。
诺曼（FireOfficer’s Handbook of Tactics作者）总结纽约消防局解决这个问题的对策，主要有三条战术：1）打洞，2）用外部水流压制火势，3）通过在窗口安装灭火毯或窗帘控制向着火楼层控制风的流动。
第一种方法：打洞，意味着从受保护的楼梯间的墙壁上打洞，直到可以让灭火水管通过，然后进行灭火。产生的热量会非常强烈，但不论以任何方式，包括内部进攻或外部灭火，水必须直接作用到火灾燃料底部才算是是成功的。如果火灾是最终通过内部方式扑灭，这往往是大火已经消耗大部分可用的燃料之后，或者大部分火势已得到外部射水流的控制。
用此方法的问题是，额外在地板下面部署水枪是费时，需要更多的人手。此外，由于火灾燃料荷载过大，海军雾喷头有可能无法提供足够的流量，无法有效地冷却火势，并减少喷灯效应。此方法还导致灭火队伍中过热蒸汽条件行动的额外危险。
图2. 高层灭火战术之一，要灭火，先打洞。
第二种方法，室内火灾的楼层位于可以通过云梯车射水流达到范围之内时，使用外部水流灭火。对于较高楼层的公寓，使用加长喷管或海军雾化喷头可以用来把水射入着火楼层的窗口地板上。
图3. 高层灭火战术之二，站得远，射得高
第三种方法，通过在窗口安装灭火毯或窗帘控制向着火楼层控制风的流动。这种建议有点像老鼠们的建议，给猫戴上笼头，这样猫就不会吃老鼠了，问题在于，谁去给猫戴上笼头呢？对于高层建筑那些位于云梯范围之外的楼层，需要到更高的楼层给冒火的窗子带上口罩。然而，这确实是一种对付吹炬效应的灭火战术，有着相关的产品和经验。
图4. 高层灭火战术之三，灭火毯，当口罩
第三种方法的变异是在着火楼层上部楼层的地板上部署上面的风压控制装置（即所谓的PPV，Positive-pressureVentilation），可以阻止打开的窗口向着火房间的漏风。事实上，纽约消防部门给特种作战单位提供风控设备，使用效果如何？我还没有见到这方面的结论和总结。
从上可以看出，火场的大风产生与大气边界层的失稳有关，所以现代的灭火战术发展，要求指挥员对现场的气象条件具备起码的了解，才能避免现场发生的悲剧。
附1：说说火场的回燃现象
昨天发生的消防队员之死，新闻报道中说这是“受轰燃和热气浪推力影响”，其实，这是火灾动力学当中的“回燃现象（Backdraft）”，过去发生过很多，可是我们没有认真对待，终于发生这种悲剧，让我们有必要重新认识当前消防制度的合理性。
图1.消防队员火场行动的主要危险之一是火场发生的回燃现象。
现代建筑的一个发展趋势，就是室内的密封性越来越好。古人不讲究取暖和空调，所以对于房间的密封性几乎没有要求，够用就行。现代的建筑设计不行了，各种建筑节能措施仰赖室内的密封性，所以导致一种过去很少见的现象，即室内发生火灾之后，可是没有充分的氧气供应，于是火灾蔓延很慢，却产生了大量的可燃物（气体），这些气体汇聚在天花板下方，因为缺氧而无法燃烧。按照火灾三角形的说法，这是的气体混合物有充分的燃料，也不缺能量（点火源），就差氧气的供给。这时消防队员来了，大门一开，空气立即进入，于是空气与高浓度燃料的剧烈混合，点燃过程从外向内（外侧先达到预期的化学当量比浓度，所以先点燃，所以这个往回蔓延的过程称作回燃），产生一个巨大的火球（反应区），冲出门外（门外有更多的氧气），就是回燃现象。一个火球之后，室内能量减少，又会形成抽吸外部气体的负压力，为下一轮正压火球提供能量和氧气。通常只有第一个火球最显著，也是危险性最大的火场现象，是美国消防队员的主要敌人。
我国古人很早就认识了回燃现象，比如现存的最早记载竹制渴乌的制作和使用方法的文献是唐代中期的政治家和历史学家杜佑的《通典》。其原文是：“渴乌，隔山取水。以大竹筒雌雄相接。勿令漏泄。以麻漆封裹。推过山外。就水置筒。入水五尺。即于筒尾取松桦乾草当筒放火。火气潜通水所。即应而上。”在这里渴乌的密封性很关键，只有让松桦乾草（即易燃材料）快速燃烧，才能产生室内燃烧正压，正压脉冲之后（即回燃产生的火球），火焰熄灭，形成负压，就是古人用来抽水过山岗的压头，可以让渴乌抽取水源，克服一定高程的障碍物（大概可以产生10%左右的大气压，只能克服1米左右的高程）。之后，渴乌在重力的作用下工作，是不需要其他任何能源的。如果大家还明白渴乌的工作原理，问一下卡车司机，他们都是用嘴来抽吸（制造负压，相当于回燃的效果），获得从油箱抽油的第一次压头，之后就可以按重力工作了。关于渴乌原理，见附2。
图2，这是实验室模拟重复的室内火灾发生的回燃现象。
室内的丙烷燃料浓度达到441%的LFL，即9.7%，所以无法点燃。可是这时右侧大门开了，空气漏入，带来了危险的氧气，于是产生一个巨大的火球，冲出门外，放倒了杨柳、毕建国和赵兰秀。
我国火场当中最著名的回燃现象发生在1994年12月8日的克拉玛依友谊馆舞台上方。为了避免人群发生不必要的恐慌，舞台失火之后，有人拉上了主要的幕布，形成局部缺氧的环境。可是火焰是垂直立体蔓延的，形成了大量的可燃气体，因为缺氧而无法点燃。
这时突然断电，或者是那个空中的幕布支架下坠，对舞台上方的预混气体发生强烈的扰动，于是发生气体爆燃现象，产生的冲击波，至少放倒三个人：一个是厕所附近出口处在大火发生之后试图返回进入观众厅找回自己书包的杨柳同学，另一个是肩负领导委派，前往室外找电话亭报警的毕建国，第三个是活动的组织者之一，官阶最高的赵兰秀。
杨柳受到火球的冲击，全身烧伤最严重。毕建国在火场损失了自己的女儿，赵兰秀在舞台上被消防队员救下，受伤严重，几乎残废。我国有一个很不好的传统是：为贤者讳，为长者讳，为弱者讳。直到今天，在谣言“让领导先走”的影响下，我的同行还不敢研究这个带来300多人死亡的回燃现象，深怕冒犯了那些义愤填膺的受害者。现在看来，当时先走的领导都伤亡殆尽，不存在“让领导先走”的问题，可是谎言总是有影响，不断有人向我证明“让领导先走”是文化，问题在于，这是一个与克拉玛依大火无关的文化现象，是遮蔽真相的谎言。
除了密封性要素之外，我国最近才观察到回燃现象的原因有二：第一，通常室内的燃料负荷低于美国，所以较少发生可燃物超限产生的问题。中国古代的家具不强调舒服和华丽，所以不容易点火，蔓延也不会很快；古代的家具，傻大笨粗，点火困难。第二，我国消防队员主要是在室外灭火，室外灭火的第一步是打开窗子通风，所以不会发生回燃，也不存在导致消防队员进入火场灭火的必要性。
现在为什么会带来问题呢？高层建筑大发展，导致消防队员无法在室外灭火，必须采取美国消防队员的战术，进入火场灭火，这时我国消防制度的短板就显现出来了。
什么是我国消防制度的短板？就是兵役制消防，导致消防队员都是临时工，缺乏足够的知识、技能、经验和培训进入火场。按照美国进入火场灭火对消防队员的基本素质要求，国内找不到或者只有极少数超期服役的消防队员可以有资格进入火场灭火。通常，他们缺乏足够的培训来认识火场的危险，所以就经常会发生比较初级的错误，比如烟气中毒和回燃损失。所以，我估计，这件事对于国内消防事业带来的影响是，职业化消防队伍应当首先诞生在上海（上海有实力这样做，也需要与世界接轨。解放前上海的消防工作是接轨的），这不仅仅是让消防队员有经验对付火场危险问题，也是让消防队员更有实力对付成本上千万昂贵的消防设备的操作，也是让消防队员可以在走入校园之后，胸脯挺的高一点，科普工作更有效果，职业更有自豪感的措施之一。如果要让14亿中国人尊重消防，首先从提高消防工作的待遇开始。现有的制度让一些“嘴上没毛”的小伙子从事危险工作，实在是看不起消防工作的艰巨性。中国牺牲的消防队员基本不到30岁，美国牺牲的消防队员基本都是40岁以上，年龄本身包括很多的经验、技能、专业和素质，这是显然的差距。美国1853年开始职业化消防队伍，日本从1918年开始职业化消防队伍，以日本为师的中国消防警察队伍在1949年之后放弃了成立职业化消防队伍的机会，解散了志愿消防队伍，可能是当时以集体为本的社会需要吧。现在提倡以人为本，职业化消防必然会得到重视和发展。
火场回燃现象，通常比较隐秘，因为门后你不知道是什么样的可燃气体存在。不开门不知道，开了门灾难已经发生，就晚了。所以，强调消防队员的培训和教育，通过危害的常识性教育，让大家不敢开门，或准备好之后开门。看到上海发生的悲剧，我只能说，消防教育和培训需要加强，消防制度需要改革，需要更加重视以人为本。
说一句题外话，为什么救人的悲剧发生在深圳，而救火的悲剧发生在上海？因为火灾和安全问题内在都存在一个嫌贫爱富的趋势。人穷未必志短，但显然缺乏必要的安全意识，看不到消防工作的重要性。宋代商品经济发达，所以消防水平高。明代社会管理水平落后，所以消防工作几乎是放任自流。只有在物质丰富的深圳和上海，才会发生与国外接轨的事故，才会发生投入越多问题越大的困境，才会产生改进消防管理制度的基本诉求。拿美国消防历史来比照中国消防现状，问题是显而易见的。
附2:尾如流星首渴乌 -- 漫谈渴乌的工作原理
中国的历史，主要是农业社会的发展历史，其实也是提水技术发展的历史。我国历史上最著名的取水工具是渴乌，甚至出现在现在的小学课本中，可是由于历史的久远，文献的缺乏，实物的不存，导致对渴乌的认识也是相当模糊的，可以说是语焉不详。历代的文人不断提及渴乌的使用，可是他们提到的渴乌是最早的渴乌吗？这里用物理学原理来重新认识渴乌的工作原理，发现我们的祖先还是蛮有智慧的，只是文献的记载有缺失，后人多误解，导致了目前对渴乌的种种迷思。最早的渴乌结构简单，利用重力差工作，没有运动部件，却包含物理学三大原理（帕斯卡定律、虹吸原理和回燃现象，分别属于静力学、动力学和热力学），值得深入分析。
渴乌的工作原理
渴乌是什么？最简单的解释是古代吸水用的曲筒，就是应用虹吸原理制造的虹吸管，在中国古代又称作 “过山龙”。
渴乌的最早出处是《后汉书·宦者传·张让》：“（毕岚）又作翻车渴乌，施於桥西，用洒南北郊路，以省百姓洒道之费。” 唐代（章怀）太子李贤在唐初为《后汉书》的这段文字作注解时认为：“翻车，设机车以引水；渴乌，为曲筒，以气引水上也。”也就是说，渴乌是一个弯曲的筒状物。其形状类似饮水的乌鸦。它的工作原理是“以气引水上也”，即利用大气压力的原理来引水。翻车是从低程向高程送水，而渴乌是从高程向低程送水，需要有大气压的帮助。
以竹子为材料的大管径的渴乌，在唐代已经投入使用。 现存的最早记载竹制渴乌的制作和使用方法的文献是唐代中期的政治家和历史学家杜佑的《通典》。其原文是：“渴乌，隔山取水。以大竹筒雌雄相接。勿令漏泄。以麻漆封裹。推过山外。就水置筒。入水五尺。即于筒尾取松桦乾草当筒放火。火气潜通水所。即应而上。”北宋康定年间(1040)曾公亮在所著的《武经总要前集》对这种取水方法也有类似的记述。从这几句话中可以看出渴乌的工作原理，包括：帕斯卡定律、虹吸原理和回燃现象，这里分别细述。
图1. 渴乌的三大工作原理：帕斯卡原理（静力学）、虹吸原理（动力学）和回燃现象（热力学）。
法国数学家帕斯卡发现，密闭液体上的压强，能够大小不变地向各个方向传递。也就是说，由于液体的流动性，封闭容器中的静止流体的某一部分发生的压强变化，将大小不变地向各个方向传递。根据帕斯卡定律，在水力系统中的一个活塞上施加一定的压强，必将在另一个活塞上产生相同的压强增量。这个定律在生产技术中有很重要的应用，刹车、传动、液压机等都是应用帕斯卡原理的实例。它具有多种用途，如液压制动等。帕斯卡还发现静止流体中任一点的压强各向相等，即该点在通过它的所有平面上的压强都相等。这一事实也称作帕斯卡原理。
帕斯卡定律保证了压强的传递不受液体流通面积的影响，因此，你脚踩刹车的压力，对密封液体产生的压强，可以原封不动地传递到每一个轮胎，再通过转换机构转换出来，形成对轮轴的压力，就是刹车的过程了。帕斯卡定律，保证了连通管的工作，不受管径和路径的影响，因此人们可以随意取材，就地制造渴乌，历史文献中，制造材料至少有竹子和铜材两种，直径不限，这就是帕斯卡定律的功劳。
其次是虹吸原理，有时广义的虹吸原理包括连通器原理（或帕斯卡定律）、大气压原理和静力学压头原理，这里仅指最后一项的水柱产生（负）压力，导致液体源源不断供应的液面位置差带来的压差。压差是如何产生运动的？这是动力学的伯努利原理，即动力学的能量守恒原理。在能量守恒的前提下，由于大气压恒定，位置压头可以自由转化成运动压头，也就是说，压差带来运动。
我国最早在明清之际的方以智、徐光启、郑复光等都对虹吸原理有所解释。其中徐光启认为：“今之过山龙，必上水高于下水则可为之，至平则止……”点明了上游水位必须高于下游水位，地球对液体的引力差（重力），是导致液体源源不断供应的源头，这是虹吸原理的“吸”之动力来源。“虹”是指连通器之常见形状，未必像虹。根据帕斯卡原理，连通管的作用与形状无关。
其三是最关键的一条，也是让渴乌区别于普通虹吸管和连通器的关键，即如何产生最初的升力，导致液体可以跨越高坡进行远距离传输？在抽取油箱汽油之时，人们通常都是用嘴直接吸取，用肺活量产生最初的压差。而农业灌溉用的管路较大，人体的肺活量就显得不足了。古人巧妙地采用燃烧的办法制造这种较大型的虹吸管中的真空，将水“吸”入筒内，继而在重力作用下从出口端流出。具体做法是在竹筒出口端塞上细松枝、干草等易燃物，点燃柴草，筒中氧气迅速燃尽。从而短时间内使筒内空气压力低于筒外大气压力，于是水得以“自中逆上”。“于筒尾取松桦乾草当筒放火”之法，就是使用热薄型材料（Thermally-thin），采用快速燃烧的方法，产生一个正压脉冲，排除一部分气体。可是管壁仍然是冷的，在燃料释热完毕之后，空气中的热量快速消散，气体降温冷却收缩，形成一个负压脉冲。这时候如果密封条件满足，就可以产生足够的负压，引导水源迈过一定的坡度。以下的工作就相当简单了，由于重力差的作用，水源可以源源不断地供应，直到两处水面的高度差消失为止。
上述“于筒尾取松桦乾草当筒放火”的过程，在火灾动力学原理中称为回燃现象（Backdraft），是指那些不能获得氧气的燃料气体在室内分布，突然由于外部条件的改变，比如接受了相当的氧气，产生剧烈的燃烧过程，首先产生一个正压脉冲，产生外冲的火球，然后燃料烧尽，不能自持（对抗外部的大气压），于是内吸空气，产生巨大的负压。所以，爆发性的燃烧，有短时提升负压的效果，而一旦负压产生的压头超过障碍物的高程，虹吸作用（压头差或重力差）开始发生，渴乌就可以持续工作了。
文艺复兴时期的矿业工程师，费尽努力，也不能把利用大气压力工作的抽水机提高到10米以上，后来发现这是大气压力的问题。大气压可以产生的负压极限是10米，也就是说，最理想情况下，使用绝对的真空，可以抽取10米的高程。爆发性燃烧有可能会带来一点额外的压头，但由于能量密度不足、燃烧不充分、密封不完全等原因，最初的负压能够提水1～2米就很不错了。渴乌的出现，最早是公元2世纪作为一种城市洒水工具，如果能克服数米的高程，足矣。
另外，古罗马的引水渠（Aqueduct，主要在公元一世纪建设）在引导水面渡过路面时，采用铺设地下管路的部分，仍然使用了维持路面两端的高度差来保持水流动的重力差。由于罗马帝国的引水渠不需要跨越坡度，也就没有第三项回燃负压的需要了。其中的帕斯卡定律和虹吸原理，与中国的渴乌没有什么本质性的差别，有时这种重力差导致流动称为反虹吸现象（因为虹吸管呈n形状，而反虹吸管呈u形）。
2. 渴乌的流传变异
由于古人并不很清楚渴乌的工作原理，因此人们在解释渴乌时，往往用部分指代整体，把渴乌的龙头，当作是渴乌本身，于是导致了渴乌曾被当作铜壶滴漏上的注水部件而流传。明确记载渴乌这一用途的，最早见于唐代徐坚所撰的《初学记》。徐坚在该书里引证北魏道士李兰所著《漏刻法》说：“以器贮水，以铜为渴乌。关如钩曲，以引器中水，于银龙口中吐入权器。……”李兰著书时间大约在公元5世纪。到了北宋天圣八年(1030)在燕肃改进的莲花漏上，也“置铜渴乌引水”。南宋初年杨甲在《六经图》中绘制了燕肃莲花漏的形状，由图中明显可见渴乌的虹吸形状和工作状态，见图2。当然，由于在计时器中使用的虹吸管管径较小，铜管密闭性能可靠，因而易于制造和使用。
图2. 燕肃莲花漏（最早出现在1030年的北宋）。在这里渴乌仅仅是一段虹吸管，而没有导致翻坡功能的回燃现象了。
李白的《天马歌》中对渴乌的描述相当神妙“天马呼，飞龙趋，目明长庚臆双凫，尾如流星首渴乌，口喷红光汗勾朱。”（天马鸣叫着，像飞龙一般奔跑，它的眼睛像金星一样明亮，胸脯两边的肉像野鸭、厚实突出，长长的尾巴像流星，它的头像渴乌一样高昂而矫健，嘴里吐着红光，汗沟里流下血色的汗水。）。在这里，马头像渴乌，渴乌像龙头，龙头似马头（中国古代的龙形象，本来就是鹿角马首，蛇身鸟爪的混合体），这是一个循环论证的过程，等于自我论证，什么也没有说。就是现在，我们说水龙头像马头，马头像龙头，也没有什么错，至少不会让人误解。
接下来，人们对渴乌的认识就比较离谱了。由于把渴乌的出口龙头当作了渴乌本身，那么凡是有水龙头的取水装置，都可以看作是渴乌，这要导致了人们把辘轳当作渴乌的认识，如中国佛教涅盘门经典著作(宋)慧严的《大般涅盘经》疏卷二十五(师子吼品之二)中就有这样的记述：“……今之渴乌取水者是，亦名辘轳，井上施之更互上下，即是互为因果之义。”这里辘轳使用了龙头作出水口，被老和尚误认了，并把上下运动的木桶作了因果轮回的解释。这种渴乌，仅仅是一种龙头和管路，其后部的水源供给，却需要其他手段来供给（如辘轳），此时的渴乌，仅为原始渴乌的一部分。这也意味着，古代的渴乌技术失传了，虽然文献中仍然可以找到，但生活中已经表示一种不同的东西了。1130年被龙图阁直学士燕素发明的燕肃莲花漏（见图2），利用了一段虹吸管，误称作渴乌。渴乌与龙头的混淆，是造成这种部分代整体的讹传得以流行的重要原因。
再如陆游在《七月十七日大雨极凉》(《陆游全诗》)一诗中提到渴乌时说：“吴中七月热未已，渴乌呀呀井无水。炎官护前不少敛，树头敢望秋风起”。这里渴乌发出呀呀的声音，显然是辘轳，而不是按照重力原理无需外来能量工作的渴乌了。 辘轳是一种利用转轴原理的起重工具，多用来汲取井水。其构造是，在井岸上安置带有水平转轴的支撑架。转轴一端装有曲柄，转轴上缠着汲水索。绳索下端系水桶。用人力或畜力摇动曲柄，即可由井水提水。和此种辘轳类似的机械绞车（又称绞关），古代也称辘轳，相当于用人力或畜力作动力的现代卷扬机。绞车的转轴常竖立安放。古代船只翻越堰常用此设备牵引。记载辘轳的可靠文字在战国初期出现。
我国文献在解释渴乌时，指出其别称为“注子”、“偏提”，这又是一个大误解。注子和偏提，是一种利用大气压的水壶，其中却没有渴乌的工作原理。李约瑟在《中国科学技术史。物理学卷》中指出，早在南北朝的《关尹子》一书提到：“瓶有二窍，水实之则倒泻，开一则水不下，盖不升则水不降。”意思是：在密封的瓶上开两个小孔，瓶中灌满水，水就会从瓶中倒出。若只在瓶中开一个小孔，水是倒不出来的。因为此时瓶内的空气不能在瓶中与外部联通，因此大气压保持水不能流出。陈显微在19世纪评论此书时说：气必须先上升，水才能下降，又说若无压力（“迫”），物体就不会动。唐代，洒吸移管体型似球并有各种不同的把手，一般被称为“注子”，后来又称为“旁侧提升器”（“偏提”）。自9世纪初起，这种器物似乎特别普遍。现代茶壶把手附近通常有一个小孔，如果用拇指密封小孔，可以保持茶水不撒出，就是巧妙利用大气压的例子，却不是虹吸原理了（因为没有水柱的存在）。
原来“偏提”是利用大气压（静力学）工作的水壶或者酒壶，与利用重力差（动力学）工作的渴乌是相差很远的。缺乏物理学常识，我们的国文水平还不如一位外国人，惭愧。
那么，是否毕岚之后的古人都认错呢？也有正确描述渴乌功能的诗句。南宋刘仪风在描述一个引水设施时说：“箨龙亦解作水供，细绎寻丈如渴乌。”这一句因为突出了水源供应的稳定性，符合重力流动原理，因此是渴乌的本意。如果是辘轳供水，水流脉动性大，就不会产生“细绎寻丈”的局面。元朝贡师泰也有诗说：“四分井字旁通渠，浏浏野水翻渴乌。”这一句，因为一个“翻（越高坡）”字而毫无疑问地归入渴乌的原始定义范围。
3. 渴乌的现代应用
现代社会讲求效率，已经不再把按照重力工作的被动取水工具当作主要工具，但是在某些需要取巧方便的工作场合，如油箱取油，人们还是可以利用虹吸原理工作。当然可以用橡胶球抽气，而不必仰赖个人的肺活量，更不敢放火来抽气了。
消防队员的噩梦，就是在火场突然得到氧气供给，产生爆发性燃烧的局面（火灾动力学中称为回燃，即Backdraft），先是火焰突发，然后负压吸气收缩，一来一往（见图3），给消防队员造成很大的伤害。克拉玛依大火中，最著名的受害者杨柳，其受伤的关键是被舞台幕布快速燃烧（因为突然供氧增加），发生回燃产生的正压膨胀冲击波所击倒，并被气流携带的大火烧伤的（见图4的模拟回燃现象）。这种局面对火场人员非常危险，是需要入室灭火的职业消防队员的火场最大噩梦。多少火场豪杰，生死系于一瞬间，就是回燃现象的结果了。火场不能随便开门，开门供风，有可能造成本来供氧不足的火势暴涨，发生回燃的局面，这是需要经验和知识才能作出的正确判断。
图3.室内空间能量集中释放时的压力变化
图4. 消防队员的火场噩梦：回燃现象。
这是正压脉冲控制的阶段，其后将吸气，带来更多的氧气和能量释放。
炉膛爆燃、炉膛爆炸、炉膛内爆，都是锅炉燃烧事故，有时可能由此造成设备损坏及人身伤亡。炉膛内可燃混合物发生局部性的小爆炸，使炉内气体压力瞬时以较大幅度波动，但尚不足以使炉膛结构损坏的现象，称为炉膛爆燃。炉膛内可燃混合物发生爆炸时，炉内气体压力瞬时剧增，所产生的爆炸力超过结构强度，而造成向外爆破的事故，称炉膛爆炸。采用平衡通风方式的锅炉，由于炉膛内负夺过大，使炉内外气体压差剧增，压差超过结构强度而造成的向内压坏事故，称为炉膛内爆。锅炉突然发生灭火时、送风机全部停止时，有可能出现炉膛内爆现象。这三种现象，尤其是第三种的炉膛内爆，和渴乌的回燃原理有关，需要用火灾动力学常识来加以解释，关键是能量的释放速度和平衡程度。
有道是，渴乌简单原理多，认识不足误解广，静力动力热力学，齐心合力解渴乌。
麻庭光博士：现任上海应用技术大学城市建设与安全工程学院副教授
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