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。

城市火灾蔓延的数学模型和计算机模拟

本文通过对城市布局的简化描述,利用统计数据资料,对辐射和飞火两种蔓延机理进行数学处理,给出了火灾蔓延的动态演变的数学模型,利用日本广岛核爆时积累的数据,在计算机上进行动态模拟试验,得到了一些有价值的结果。

核爆火灾蔓延的数值模拟

简述了在计算机上数值模拟核爆时引起的火灾对城市建筑烧毁的情况,并利用日本广岛积累的数据,对简单的模型作了数值试验,得到一些定性结果。

飞火和热辐射耦合作用点燃松针的实验研究

飞火颗粒点燃和火焰辐射引燃是森林-城镇交界域火灾两种主要引燃方式。已有很多研究关注单种引燃方式,但缺乏二者耦合作用下的引燃机理研究。实验研究了热颗粒与热辐射耦合作用下松针燃料床的点燃行为,分析了热颗粒尺寸、温度及辐射热通量对点燃特性的影响。实验结果表明:热颗粒和热辐射耦合作用的点燃危险性远远高于热颗粒或者热辐射单独作用下的点燃危险性。耦合作用时,点燃概率随颗粒尺寸、温度和辐射热通量增大而增大,热颗粒临界点燃温度以及临界辐射热通量均随热颗粒尺寸增大而降低;阴燃向明火转变的点燃时间随辐射热通量增大而降低,但与颗粒状态呈现出较为复杂的关系。