森林城镇交界域内建筑受林火威胁风险的模型构建和应用举例

【目的】开展森林城镇交界域内建筑受林火威胁风险的模型构建与风险等级划分,为合理规划城镇防火设计和灭火资源配置提供科学依据。【方法】以火行为为基础,分析森林火灾产生的热辐射强度和飞火颗粒数量。通过耦合火焰长度模型、火焰倾角模型、火焰辐射模型和飞火颗粒流量模型,提出以热辐射、飞火颗粒和建筑重要度为指标的交界域火灾威胁建筑的风险等级划分方法,采用赋值法将交界域火灾风险分为3个等级,并给出对应的形容词评级。利用局部参数敏感性分析对火焰辐射模型和飞火颗粒流量模型的输入参数进行重要度排序。将间距作为参照,定量划分热辐射和飞火颗粒的等级。以韩国蔚珍郡林火为例,分析社区内建筑的风险等级。【结果】依据归纳总结的文献资料和试验数据,将建筑暴露在热辐射中的等级分为3级,分别为0~9、9~30、≥30 kW·m^(-2);将建筑暴露在飞火颗粒中的等级分3级,分别为0~2、2~3、≥3个;从生命、经济、社会和环境影响力等因素,将建筑重要度分为4级。构建交界域火灾威胁建筑的风险模型,从危险严重程度将建筑所受风险分为高、中、低3级,并给出各等级对应特点。用新建的风险模型评估韩国蔚珍郡林火对面积400 m^(2)单层乙类厂房的破坏等级,在火线强度5000 kW·m^(-1)、风速2 m·s^(-1)和间距10 m的情况下,该厂房所受火灾风险为中等。【结论】通过局部参数敏感性分析,火焰辐射模型和飞火颗粒流量模型的参数重要度排序从高到低依次是火焰温度、间距、大气透射率、火焰发射率、火线强度和环境风速。交界域内建筑所受最大热流密度和飞火颗粒数量随火线与建筑间距增大而减小,随风速和火线强度增大而增大。

我国森林-城镇交界域防火方法及启示

近年来,森林-城镇交界域内人类活动增多,火灾危险性也逐年上升。立足于我国国情,结合近年发生的交界域火灾案例,参考国家标准、地方标准和行业规范,并基于辐射引燃模型计算公式使用美国国家标准与技术研究院(NIST)开发出的火灾动力学模拟软件(FDS)对森林-城镇交界域火灾进行模拟,据此划定交界域内主要房屋的防火区域,并以此为依据对我国森林-城镇交界域防火现状进行分析,总结了防火隔离带建设的重要意义。

森林—城镇交界域火灾风险评估研究综述

随着我国森林生态系统与城镇交互区域的扩大以及人口的增加,森林—城镇交界域(WUI)正在快速扩张,同时带来了复杂的火灾风险。为了更好地识别和评估森林—城镇交界域的火灾风险,通过综述当前交界域火灾的风险分析方法与策略,为我国交界域火灾风险评估提供参考。

基于YOLOv5s的城镇森林交界域火灾探测模型

为精准监控城镇森林交界域火灾及定位其空间分布,提出基于改进YOLOv5s网络的城镇森林交界域火灾目标探测模型。首先收集城镇森林交界域火灾图像,利用图像注释工具标注出目标探测数据集;然后将坐标注意力(CA)机制引入YOLOv5s的主干网络,增强模型的方向及位置信息感知,以精准定位出城镇森林交界域火灾起火点;最后以准确度、召回率、平均准确度为评价指标,在自建数据集上进行训练、测试。模拟结果表明:改进的YOLOv5s模型整体性能提升,在城镇森林交界域火灾目标探测中,建筑物火灾平均精确度增加了0.8%,森林火灾则增加了1.3%。

森林与城镇交界域火灾风险分析及对策——以万华烟台工业园为例

森林—城镇交界域火灾是一个复杂而严重的灾害现象。通过对万华烟台工业园区森林交界域火灾风险进行了系统分析。结果表明:交界域内火源较多,一旦与细小森林可燃物接触就会形成第一引燃,但对园区威胁并不大;从一次引燃发展到二次引燃一般可通过火焰直接接触、热辐射以及飞火等三种方式,其中通过火焰直接接触或热辐射引燃园区可能性较小。园区北灵山有条件发生大规模树冠火,会出现飞火等极端火行为,对园区构成巨大威胁。而园区曲家山虽然也能形成局部树冠火,但不会对园区构成威胁。针对分析结果,提出了加强火源管理、有效调控森林可燃物、加大森林防火基础设施建设、建立专业化森林消防队伍等应对策略。

城镇森林交界域典型树冠火辐射实验研究

首先研究了在城镇森林交界域,利用圆柱火焰面辐射几何模型预测典型树冠火辐射的理论依据;然后选用雪松为实验树,利用ISO9705全尺寸多功能热释放速率实验台,分别在封闭和开放空间进行了实验研究,测量了雪松的热释放速率随时间的变化规律以及雪松树冠火的辐射热通量随时间的变化.实验表明,雪松预燃时间短,燃烧速度快,火焰功率很大,在开放空间无外部通风或通风较弱的条件下,圆柱模型能够准确地预测树冠火辐射热流密度随时间的变化.

城镇-森林交界域火灾灾害链网络模型构建及风险分析

为确定城镇-森林交界域火灾灾害演化关系及风险特征,预防灾害事件发生,从157个火灾案例中提取43个典型灾害事件,运用灾害链和复杂网络理论,构建城镇-森林交界域火灾灾害链演化模型。使用Python工具对灾害链网络中关键节点、关键边和最短路径分析。结果表明:化工厂爆炸、加油加气站爆炸、城镇火灾、污染水质、污染空气及城市生命线损毁是关键节点,山洪-道路损毁、河流泥沙淤积-山洪、堤坝决堤-山洪、堰塞湖-山洪、森林火灾-城镇火灾是关键边。研究结果可为城镇-森林交界域火灾的防控、断链减灾提供科学依据,具有较高的现实意义。

城镇-森林交界域输油管道泄漏灾害链风险分析

为降低城镇-森林交界域输油管道泄漏事件造成的灾害损失,基于灾害链理论和复杂网络理论,构建城镇-森林交界域输油管道泄漏事件演化模型,利用Python算法对节点和边进行分析,提取模型中的关键节点、关键边以及最短路径,结果表明:以相邻管线系统损坏、形成流淌火、管道爆炸、建筑物受损、人员伤亡为关键节点,以水土流失-山体塌方、改变土壤性质-水土流失、土壤中重金属元素超标-改变土壤性质、山体塌方-道路破坏、影响居民生活-不良社会舆论为关键边,通过对其采取断链措施,可实现城镇-森林交界域输油管道泄漏事件的灾害防治;城镇-森林交界域输油管道泄漏灾害事件与其他灾害事件之间具有较紧密的联系,一般只需要扩散3~4次就会造成灾害的蔓延。

城镇森林交界域视频烟雾检测算法

针对城镇森林交界域火灾烟雾视频检测准确率低问题,提出一种融合多项图像特征和深度学习的视频烟雾检测算法。通过Vi Be方法提取前景变化区域,根据烟雾模糊特征和角点信息排除部分纹理细节较明显的区域。在此基础上,以颜色特征为判据进一步缩小检测范围,使用累积帧差法排除运动刚体的干扰,利用深度学习模型识别目标是否为烟雾。采用级联分类器的方式设计整体算法,并使用并行计算技术进行实现。实验结果和工程案例表明,该算法能够实现城镇森林交界域火灾早期烟雾的精准识别。

森林(草原)-城镇交界域消防安全探讨

为了提升我国森林(草原)-城镇交界域的火灾防控能力,对《国际森林-城镇交界域规范》和我国《农村防火规范》等两类国内外交界域消防安全规范的基本理念、侧重点进行对比研究,并以浙江省金华市金东区为例,分析当前我国森林-城镇交界域的消防安全现状。结果表明:我国目前森林(草原)-城镇交界域消防安全规范制定滞后,制约了基层火灾防控能力的提升。开展相关研究,并制定相应的法律法规,是加强交界域消防安全工作的前提与基础。

基于随机森林模型的交界域火灾风险分析

【目的】城镇森林交界域火灾频繁发生,使民生经济遭受严重危害。使用随机森林模型对省域内的城镇森林交界域火灾风险与影响因子的关系进行空间建模,探究随机森林模型在拟合、解释交界域火灾风险方面的优势,并与森林火灾风险的影响因子对比,为进一步评估城镇森林交界域火险提供依据。【方法】研究基于安徽省2002—2011年火灾历史数据,采用气候、地理环境、人类活动、社会经济等方面的9个因子作为自变量,月均火灾密度作为因变量。使用特征选择方法得到模型内不同自变量的贡献度、统计特征以及内部模型的平均表现,选择出进入最后模型中的自变量;使用随机森林模型对城镇森林交界域火灾风险进行解释,分析影响城镇森林交界域火灾风险和森林火灾风险的重要因子。【结果】关键自变量对城镇森林交界域火灾风险的影响程度大小排序依次为:道路线密度、铁路线密度、月均最高温度、归一化植被指数、人口密度以及海拔;对森林火灾风险则为:月均最高温度、归一化植被指数、道路线密度、铁路线密度、人口密度以及海拔;经过训练与计算发现随机森林模型在5个子模型的训练集与测试集的表现基本一致,拟合值与实际值的简单相关系数均达0.90以上,可见随机森林模型对交界域火灾风险和森林火灾风险表现出显著的解释能力;此外,随机森林模型在总体数据集上进行了拟合,得到城镇森林交界域火灾风险的拟合值与实际值的相关性为0.997,森林火灾风险的拟合值与实际值的相关性为0.996,表明了随机森林模型具备极强的火灾风险拟合性能。【结论】影响城镇森林交界域火灾发生的最重要自变量是道路和铁路线密度,而对森林火灾则是月均最高温度与归一化植被指数,可见城镇森林交界域火灾发生人类活动因素密切相关。随机森林算法对城镇森林交界域火灾风险和森林火灾风险都能表现出稳健的和非常准确的拟合能力,是一个非常有用的工具。

森林-城镇交界域火灾研究进展

森林-城镇交界域(wildland-urban interface, WUI)作为人类聚集区与森林等自然生态系统的过渡区域,是人与环境紧密联系的焦点区域,也是火灾高发区。交界域火灾现象与人类活动有着密切联系,随着城镇化水平大幅提升及森林城市建设的快速发展,人类活动增多,交界域火源更复杂,火灾发生频次和规模日趋严重。通过文献分析及火灾案例整理,综述了森林-城镇交界域的火灾发生概况、火灾防控研究内容和研究方法等方面的研究进展。目前我国对森林-城镇交界域的概念比较模糊,有待进一步明确和规范。探讨了今后的研究方向,为更加科学有效进行森林-城镇交界域火灾防治,需进一步拓展交界域火灾案例库;整合林火卫星监测系统、林草部门视频监控和城管大数据平台,研建我国森林-城镇交界域火灾预警监测系统;加强火行为模型、无人机、遥感监测等新技术的研究力度,为森林-城镇交界域火管理对策、火灾预防标准和风险降低方案提供参考。

交界域火灾对化工企业的威胁及控制措施

森林—城镇交界域火灾一个复杂而严重的灾害现象。目前关于森林火灾对交界域化工企业的安全问题的研究还比较少。文章首先分析了交界域火灾的特征和蔓延特点,然后讨论了森林火灾引燃交界域内化工企业的两个机制飞火和热辐射,最后文章提出了交界域化工企业火灾防控措施。

基于层次分析法的某地区林业城镇棚户区消防风险评估

通过实地调研对某地区19个林业城镇的棚户区消防现状和存在的问题进行了评估。结合实测数据采用层次分析法对各城镇的棚户区火灾风险进行了评价,对风险指数进行等级划分,结果表明:此地区林业城镇棚户区60%处于高风险级,40%处于极高风险级。依据评价结果提出了减少火灾风险的建议和改进措施,降低城镇森林火灾发生的可能性。

电气故障引发的森林火灾研究现状及展望

近年来,坐落于森林中的电力设施与其周边环境已构成一类新的“森林-城镇”交界域。输电线随风摆动,易碰撞发生短路故障,电弧的热量将导线金属熔化,形成的热金属颗粒坠落到地表时,剩余热量较高将直接引燃可燃物,造成森林火灾。热金属颗粒的引燃过程是一个连续的过程,可以基于连续性理论、质量守恒定律和能量守恒定律,通过将导线熔化所形成的热金属颗粒作为传递媒介,得到短路故障与热金属颗粒引燃形式间的关系。本文将从该角度出发,对国内外关于此类问题的相关研究进展进行梳理,总结现有的实验方法及理论建模过程。再分析现有研究中存在的不足,并借鉴相关领域的研究成果针对性地进行补充,最后对该火灾发生过程的未来研究方向进行展望。

广东佛山典型WUI火灾消防案例研究

2019年12月,广东省佛山市高明区发生森林-城镇交界域(WUI)火灾,过火面积925公顷,受害森林面积531公顷。这是一起典型的WUI火灾,当地党委政府和各级应急管理部门应对及时,救援与处置得当,取得了无人员伤亡、无重大设施损失、无负面舆情的重大胜利。在成绩的背后,仍然暴露出防范WUI火灾风险的意识不强、化解WUI综合风险的能力不足、应急指挥系统信息化建设薄弱等问题。建议加强智能防灭火系统建设,应用科技手段提升WUI消防水平、加强航空消防力量建设,形成重特大灾害应急救援队伍突击力量、建立WUI火灾防控应急反应和长效管理机制,全面提升“科学、安全、高效、有序”的WUI消防能力。