贵州喀斯特生态系统典型针叶林地表火蔓延速度影响因子及预测模型

【目的】喀斯特生态系统农林交错,火源复杂,极易发生森林火灾,对喀斯特生态系统恢复等造成严重影响,研究该区域典型针叶床层平地无风条件下的林火蔓延速度,对于该区域植被恢复和森林防灭火工作具有重要意义。【方法】以喀斯特生态系统内3种典型针叶林下地表可燃物为研究对象,在室内平地无风条件下,构造与野外结构相似的针叶床层,以床层含水率、厚度和载量因子的不同梯度组合为变量,进行了188次点烧实验。【结果】(1)相同条件下,云南松和华山松针叶床层的林火蔓延速度没有显著差异,但显著高于马尾松针叶床层(P<0.001)。(2)可燃物床层含水率对针叶床层蔓延速度有显著的阻滞作用,床层厚度有显著的促进作用,床层载量对云南松和华山松针叶床层的蔓延速度有促进作用。(3)马尾松、云南松和华山松针叶床层林火蔓延速度的加式模型平均绝对误差分别为0.013、0.029和0.020 m/min,乘式模型的平均绝对误差分别为0.014、0.023、0.018 m/min,两种预测模型能解释75%以上的林火蔓延速度变化情况。(4)加式模型的外推误差的平均绝对误差和相对误差分别为0.108 m/min和42.50%,乘式模型外推效果优于加式模型,误差均值分别为0.086 m/min和28.20%。【结论】研究揭示喀斯特生态系统典型针叶林可燃物床层特征对林火蔓延速度的影响情况,3种针叶床层平地无风条件下蔓延速度较大,具有蔓延成灾的可能。综合预测精度和外推效果,建议选择乘式模型建立林火蔓延速度预测模型,为该生态系统内森林防灭火工作提供基础。

可燃性PVC电缆燃烧时的火蔓延速度

电缆燃烧时火蔓延速度受到多种因素影响，与电缆本身粗细、电缆布置方式和环境通风条件有关。不同型号的PVC电缆，火蔓延速度不同，细电缆较粗电缆火蔓延速度要快；电缆的布置方式对火蔓延速度产生影响，无风环境中PVC电缆水平布置时火蔓延速度约为0．05m·min^-1，垂直布置时火蔓延速度约为0．2～0．3m·min^-1；风速和风向对电缆燃烧的火蔓延速度也有影响，当风与火蔓延同向时，在一定范围内增加风速会对电缆火蔓延速度起加速作用，超过此范围后（1．5～2．0m·s^-1），增加风速火蔓延速度下降；反向增加风速，火蔓延速度降低。

橡胶树红根病的蔓延速度及预测预报

橡胶树红根病菌主要依靠根系接触蔓延传染，其蔓延速度与橡胶树种植密度等有关。依据大田橡胶树发病情况调查，推导出红根病在橡胶树林段中的蔓延速度公式。运用此公式对橡胶树红根病在大田中的蔓延发展进行预测预报，结果与实际情况相似。

云南松林细小可燃物层燃烧初始蔓延速度的初步研究

为研究云南松林细小可燃物含水率、载量对燃烧初始蔓延速度的影响,用自行设计的燃烧床对不同含水率的可燃物进行了7次燃烧试验,通过分析试验过程中各测定的温度变化曲线,提出了可燃物层燃烧初始蔓延速度的计算方法,即试验台水平方向上两热电偶的距离除以两热电偶测到最高温的时间差,计算和分析表明,云南松林细小可燃物层燃烧的初始蔓延速度随可燃物含水率的增加而下降,可燃物的载量对初始蔓延速度影响不大,含水率为7.64%的云南松林细小可燃物的初始蔓延速度为0.020 0～0.023 1 m/s,平均为0.021 6 m/s,该速度接近云南松林细小可燃物层在森林防火期的最大初始蔓延速度。

3种针叶树地表凋落物燃烧蔓延速度比较

采用室内铁槽燃烧法,分别对油松、樟子松和日本落叶松的地表凋落物进行了燃烧蔓延速度测定。结果显示:凋落物燃烧速度随着气温升高而逐渐加速,其中油松和樟子松凋落物的燃烧蔓延速度较快,日本落叶松凋落物燃烧蔓延速度较慢,在温度升至25℃时,3种针叶树凋落物燃烧速率分别比5℃时增长了39.32%、33.33%、33.33%;随着含水率的逐渐增大,3种针叶树凋落物燃烧蔓延速度均表现出逐渐减小的趋势,在含水率达到30%时,樟子松、油松凋落物燃烧蔓延速度分别比含水率5%时降低了33.93%、26.92%、53.33%;在上坡火中,坡度的增加对油松、樟子松和日本落叶松凋落物均表现燃烧蔓延速度加快的趋势,当坡度达到45°时,3种针叶树凋落物燃烧速率分别比无坡度时提高了100.0%、171.4%、12.50%。在下坡火燃烧当中,表现为坡度越大燃烧越慢的趋势。在坡度为45°时,油松、樟子松和日本落叶松凋落物的燃烧速率分别比无坡度时下降为59.32%、53.57%、68.75%。

华山松林细小可燃物层燃烧初始蔓延速度的初步研究

用自行设计的燃烧床研究了华山松林细小可燃物含水率、载量对燃烧初始蔓延速度的影响,通过分析试验过程中各测点的温度变化曲线,提出了可燃物层燃烧的初始蔓延速度的计算方法,即试验台水平方向上两热电偶的距离除以两热电偶测定到最高温的时间差;华山松林细小可燃物层燃烧的初始蔓延速度随可燃物含水率的增加而下降,载量是影响华山松林细小可燃物燃烧初始蔓延速度的一个重要因素,含水率为5.68%的华山松林细小可燃物的平均初始蔓延速度为0.0227m.s-1,该速度接近华山松林细小可燃物层在森林防火期燃烧的最大初始蔓延速度。

电缆束分布特性对燃烧火蔓延速度的影响

电缆束燃烧时火蔓延速度受多种因素的制约,主要包括布置倾斜角度、电缆的粗细度、离夹层顶部的距离、数量、电缆之间的间距等。火蔓延速度随倾斜角度增加而增大,垂直布置时火蔓延速度约为水平布置火蔓延速度的5~10倍。电缆的数量对燃烧火蔓延速度影响也很大,单根电缆越粗火蔓延速度越慢,而多根电缆越粗时火蔓延速度反而越快。电缆之间的布置间距对火蔓延速度也有较大的影响,电缆的间距过大或过小都会降低其火蔓延速度,一般电缆间距为5 cm左右时,其燃烧的火蔓延速度达到最大,且为无间距时燃烧蔓延速度的1.8~2.5倍。电缆距夹层顶部的距离对火蔓延速度的影响也较大,一般电缆间距为10 cm左右时,火蔓延速度达到最大。

隧道火灾烟气温度及蔓延速度衰减特性

在隧道火灾烟气内部温度竖向分层的条件下,利用理论分析和数值模拟研究隧道横截面烟气平均温度沿隧道纵向的衰减特性,并量化其对烟气瞬态蔓延速度的影响。在同一隧道截面上,某点处烟气温度随着该点与隧道顶棚之间距离的增大而近似呈线性降低。理论分析表明:将上述温度分层特性考虑在内之后,烟气通过侧壁的热损失比传统算法减小一半。烟气温度与蔓延速度沿隧道纵向的衰减率主要受烟气流量及壁面换热系数的影响;在确定烟气流量时不仅需要量化羽流产烟量,火源附近密度跃变卷吸空气量约为羽流产烟量的10%;烟气与壁面的换热系数不是常数,而与烟气蔓延速度成正比。基于以上分析建立不同截面处烟气平均温度的理论模型,并根据蔓延速度与浮力通量的内在关系,提出烟气蔓延速度预测模型;二者均随着烟气蔓延长度的增大而呈指数衰减。最后利用FDS研究不同火源功率条件下烟气温度和蔓延速度在隧道纵向的衰减率,理论模型与数值模拟的结果比较一致。

室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的试验研究

室内步行街内可燃物众多、人员密集,又存在特殊的狭长结构,一旦发生火灾,往往会导致建筑内局部温度急剧升高,同时火灾产生的高温烟气会快速在整个建筑内蔓延且难以排出,极易造成大规模的人员伤亡和财产损失。通过全尺寸火灾试验研究了4种不同机械排烟模式下室内步行街火灾烟气温度和蔓延速度的变化规律。结果表明:房间内天花板下方火灾烟气温升随时间的变化存在明显的稳定阶段,该稳定阶段在点火后的出现时间与机械排烟模式、火灾烟气蔓延方向以及距火源的距离有关;机械排烟系统的开启对房间内通风控制火灾燃烧的促进作用大于对火灾烟气的冷却作用,进而使火灾烟气温度升高;机械排烟系统对火灾烟气蔓延速度有限制作用,但不同方向火灾烟气蔓延速度的变化需要综合考虑机械排烟模式、排烟口的位置以及火源功率的变化;现有的挡烟垂壁设置难以有效限制火灾烟气的蔓延速度,需要进行改进以保障人员的安全疏散。

油松辽东栎混交林分可燃物混合比例、载量及坡度对点烧蔓延速度的影响

蔓延速度是反映林火行为的重要指标之一,森林可燃物的混合比例、载量和地形坡度等对林火蔓延速度都具有非常重要的影响。通过室内点烧试验,分析可燃物混合比例、载量及坡度对油松、辽东栎凋落可燃物火烧蔓延速度的影响。结果表明;(1)可燃物火烧蔓延速度的变化范围在0.17~2.85m min^(-1)之间。(2)载量对蔓延速度有极显著影响,载量越大,蔓延速度越快;(3)坡度对火蔓延速度有显著影响,并呈显著正相关关系;(4)可燃物的针阔混合比例对火蔓延速度无显著影响,随着可燃物中针叶比例的增大,可燃点烧蔓延速度有加快的趋势。

风和地形对林火蔓延速度的作用

给出了风和地形对林火蔓延速度作用的定量关系以及适合于业务使用的计算林火蔓延速度的方程组。经实地点火对比验证,该方法有一定实用价值。

林火蔓延速度计算方法的研究

一、序言林火预报对国民经济的重要意义是不言而喻的. 目前,一些发达国家的林火预报系统除了预报林火发生的概率(各种火险指数)以外,还开始考虑制作火行为预报;并将其付诸业务上实现.火行为不但与天气条件紧密相关,同时也受地形、地貌、可燃物性质与状况等因素所制约,过程十分复杂.一般认为,火行为包括蔓延速度、火强度和火焰高度(确定是否树冠火)等内容.但事实上,上述三项中的蔓延速度是最基本的参数;

华南地区森林地表可燃物火蔓延速度特性的实验研究

华南地区植被丰富,人类活动频繁,一旦发生森林火灾,后果严重。为探究华南地区森林地表可燃物种类和燃料床特性对火蔓延速度的影响规律,给扑救森林火灾提供参考数据,通过实地采样与室内燃料床火蔓延速度测量实验,定量分析了森林地表可燃物火蔓延速度特性。实验结果表明,桉树叶燃料床在5种燃料床中蔓延速度最快,加上其在该地区的种植情况,具有较高的火灾危险性。得到了桉树叶燃料床特性对火蔓延速度影响的规律,发现含水率开始增加阶段,蔓延速度衰减很少,含水率超过14%后,蔓延速度快速衰减,到18%后蔓延速度衰减再次减少;蔓延速度与厚度成幂函数关系,厚度增加使蔓延速度增加;堆积密度、宽度对火蔓延速度影响不大。

城市地震次生火灾蔓延模型研究

地震次生火灾是震后发生最为频繁和造成灾害损失最为严重的次生灾害。随着城市化进程的加快,原本城乡结合处的老旧建筑成片区大量存在,一旦地震发生,建筑破坏尤为严重,区域建筑密集等因素为次生火灾的发生和蔓延提供了基础条件,因此对城市地震次生火灾研究显得尤为重要。从工程应用出发,通过确定火灾蔓延的经验参数,建立了基于建筑的城市地震次生火灾蔓延模型,模型主要包括建筑内火灾蔓延和相邻建筑之间的火灾蔓延两个过程,模型中考虑了建筑结构类型、地震对建筑破坏、风速和风向和相邻建筑蔓延的极限距离等影响因素对蔓延的影响。利用1995年日本阪神大地震中水笠公园周边建筑火灾蔓延实际数据,与本文建立的模型模拟结果进行对比分析,说明该模型具有较好的可信度。

稻水象甲蔓延速度与防控减缓发生面积的评估

根据稻水象甲疫情发生面积计算出其年度蔓延距离,并以数字化方法研究疫情传播速度和防控减缓发生面积,为疫情防控及防控效果评估提供科学依据。

拉萨和合肥环境下不同厚度保温材料XPS的火蔓延特性

分别对不同厚度保温材料XPS在高原地区拉萨和平原地区合肥进行一系列小尺寸火蔓延实验.通过分析在水平放置时,不同厚度保温材料在两地火蔓延过程中一些重要特性参数(火蔓延速度、平均池火长度、火焰侧面积和最高气相火焰温度等)的变化规律,定性地揭示了高原和平原环境对不同厚度保温材料XPS火蔓延特性参数的影响.结果表明,在拉萨火蔓延速度随着保温材料厚度的增加而增加,而在合肥却没有这种规律;无论在拉萨还是在合肥,平均池火长度、平均火焰侧面积均随着保温材料厚度的增加而增加;对于同种厚度的XPS,其在合肥地区的火蔓延速度、平均池火长度、平均火焰侧面积都大于拉萨地区,而最高气相火焰温度在合肥地区却呈现出略低于拉萨地区的特点.

三维元胞自动机各向异性林火蔓延快速模型

为建立林火蔓延动态预测模型,实现实时三维可视化模拟,构建了王正非--3D元胞自动机模型林火蔓延模拟框架。该模型考虑林火蔓延的物理规律和全局因素的相互作用,在王正非山火初始蔓延速度经验模型的基础上,综合考虑地表植被类型、地形坡度、风速、风向、温度5个因素,并根据元胞之间能量传递建立状态转换规则。以我国西南火灾高发区作为实验区域,在多约束条件下模拟林火蔓延行为并获取林火矢量边界,实验证明该方法简便、高效、输入参数少、运算效率高,可以实现不同条件下的林火蔓延快速模拟。

高原和平原环境下宽度对保温材料PS火蔓延特性的影响

分别在拉萨高原地区和合肥平原地区开展了一系列保温材料PS(聚苯乙烯)火蔓延对比实验研究,通过对火蔓延过程中一些重要特性参数(火蔓延速度、表面火焰区和池火区火焰高度等)的测量,分析了高原地区和平原地区保温材料PS的火灾危害特性。结果表明,对于同种宽度的EPS或XPS,在拉萨的火蔓延速度均小于在合肥情况下;而当保温材料的宽度为10cm左右时,在两地火蔓延速度均出现了最小值,这主要为空气卷吸程度与热量损失共同作用的结果。研究同样表明,对于EPS和XPS,在宽度比较小的情况下,无论在拉萨还是在合肥,表面火焰区的火焰高度呈现出略大于池火区火焰高度的特点;随着宽度的增加,池火区的火焰高度逐渐大于表面火焰区的火焰高度,并且具有逐渐增高的特性。

林火蔓延初期的增长模型与室内模拟实验研究

分析了均匀水平燃料床从一个点火源的着火过程 ,建立了林火蔓延初期的增长模型 ,采用数值法计算了蔓延初期的加速度与速度的变化趋势。并通过室内模拟实验 ,在燃料床上测取了林火初期蔓延速度。通过对着火后1 0 0 s的实验数据与计算结果的比较 ,说明所使用的初期蔓延过程的增长模型在物理上是合理的。从实验结果分析看出 ,在着火后 2 0 s以内 ,及在着火后 80 s～ 1 0 0 s锥形火焰向环形火焰转化时 ,火蔓延速度与加速度剧烈地波动。由理论模型计算得到 ,森林火灾从一个点火源着火以后 ,大约需要 0 .5h才能达到稳定的蔓延速度 ,由于受实验条件所限 ,在室内模拟这个过程是困难的。

拉萨和合肥环境下不同厚度保温材料EPS火蔓延特性研究

为了揭示保温材料EPS在不同厚度以及不同压力和氧气浓度等条件下火蔓延特性规律,分别在高原地区的拉萨和平原地区的合肥对其进行了火蔓延实验。实验是在小尺寸火蔓延实验台中进行的。通过分析在水平放置时,不同厚度保温材料在两地火蔓延过程中火蔓延速度、平均池火长度、平均最大火焰高度等特性参数的变化规律,定量地揭示了高原和平原环境对不同厚度保温材料EPS火蔓延特性参数的影响。结果表明,保温材料EPS火蔓延速度、平均池火长度、平均最大火焰高度在拉萨和合肥环境条件下,均随着保温材料厚度的增加而增加。同种厚度EPS在两地火蔓延过程中,火蔓延速度、平均池火长度、平均最大火焰高度在合肥地区都高于拉萨地区的特点。