森林抚育对滇中地区潜在树冠火的影响

通过实地测量和试验室测定,比较森林抚育前后枝下高及火行为的差异,定量分析森林抚育前后发生潜在树冠火的可能性,为定量评价森林抚育效果提供依据。在云南森林自然中心选择5个林班,根据林班森林可燃物分布情况,采取不同森林抚育方式进行森林可燃物调控。通过对5个林班中39个小班森林抚育前后枝下高、可燃物载量等调查,计算出森林抚育前后地表可燃物的热值、林火强度、林火蔓延速度和火焰高度。对比分析结果表明,1)森林抚育前柏木(Cypress)林和华山松(Pinus armandii)林平均枝下高分别为0.30 m和1.43 m,模拟的地表火火焰高度分别为0.34 m和0.67 m。抚育前柏木林和华山松林有很大的树冠火发生隐患;2)抚育后的柏木林,枝下高1.50 m左右,与地表火焰间的距离由-0.04 m增加到1.34 m,较大地降低了高强度树冠火发生的隐患;3)抚育后的华山松林,枝下高2.02 m左右,与地表火焰间的距离增加到1.68 m,高强度树冠火发生的隐患也得到了很大程度降低。通过森林抚育,有效减少了地表可燃物载量和提高枝下高的高度,从而有效降低了发生树冠火的可能性。

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。

一种改进的林火蔓延模型及其实现

为了研究林火蔓延的动态模拟问题,结合元胞自动机原理,对现有的林火蔓延数学模型进行改进,提出一种新的模拟林火蔓延模型。该模型充分表达了可燃物类型、温度、湿度、坡度、风速和风向等林火蔓延影响因子在元胞空间中的作用形式,通过求解出燃烧元胞向摩尔(Moore)型邻域中八个方向元胞的林火蔓延速度,来确定元胞状态演变规则函数。最后,利用地理信息系统二次开发技术将该模型表达成计算机算法,实现了不同条件下的林火行为的仿真模拟。

森林救火费用最小的优化模型

针对森林火灾问题进行了研究,在综合考虑森林损失费和救援费与消防队员人数之间的关系下,以总费用最小为目标,建立了一个优化模型。利用微分法对模型进行了求解,得出了最优结果,并进行了结果可行性分析,具有一定的参考价值。

不同粒径腐殖质火垂直燃烧特征研究

森林地下火是发生在腐殖质层和泥炭层的一种森林火灾,对森林危害极大。大兴安岭地区是我国森林地下火频发区域,因此,本文以大兴安岭地区典型林型—兴安落叶松林为研究对象,使用Origin和Excel软件进行数据整理和绘图,利用SPSS软件进行相关分析和回归分析,对不同腐殖质粒径下森林地下火垂直燃烧特征展开研究。结果表明:当腐殖质粒径为<20目、<40目时森林地下火燃烧时间较短、燃烧充分、燃烧温度高、蔓延速度快;当腐殖质粒径为<60目、<80目时森林地下火的燃烧时间长、燃烧较不充分、燃烧温度和蔓延速度降低;当腐殖质粒径为<100目时由于腐殖质中氧气浓度过小,最终可能会导致地下火熄灭;不同腐殖质粒径的森林地下火燃烧深度与最高温度(除粒径<100目外)和蔓延速度皆呈现正向线性相关关系,即森林地下火燃烧深度越大,温度越高、蔓延速度越快。

基于改进的元胞自动机林火蔓延模拟研究与实现

根据我国森林火灾蔓延的特点,在分析了国内外主流林火蔓延模型的基础上,将元胞自动机原理与林火蔓延自身的特点相结合,着重研究了风作用系数、地形坡度调整系数等在元胞自动机中的作用形式,并引入地图代数中距离系数的概念,对原有林火蔓延速度模型进行改进,以提高模拟精度,使模拟结果更加真实地反映现实世界中林火的蔓延特点。最后采用C#语言结合ArcEngine的编程技术,以汕头市某山地DEM(数字高程模型)数据为例,动态模拟了林火蔓延的过程。

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。

王正非林火蔓延模型改进研究

王正非林火蔓延模型是目前国内比较先进的森林火灾蔓延模型,但是由于林火行为的复杂性,此模型在准确率和普适性方面仍存在许多不足。本文结合已有的成果进一步改进王正非模型,增加了可燃物湿度对林火蔓延速度的影响,改进了林火初始速度的计算方式。针对各种坡度对林火蔓延行为的影响给出了一个计算公式。与改进前相比,改进后的模型使其对林火蔓延情况的预估更为精准。

坡度对林火蔓延的影响

选取云南省安宁市林地为标准样地,室内完成林下可燃物含水率测定和林火蔓延模拟试验。以不同坡度采集的样本在相对应的坡度上进行燃烧试验,在火焰边缘5cm处采集辐射热,在燃烧床以平均10cm处记录燃烧时间,采用红外手持温度仪来回扫描,记录显示的最高温度。结果表明,随着坡度的增加,辐射热增加,燃烧时间减少,火焰高度增高,燃烧区温度增高,林火蔓延速度加快。

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。

2006年红花尔基樟子松林重大火灾发生的气象条件

利用极轨卫星遥感资料、气象资料，结合地理信息系统，对2006年5月16日红花尔基樟子松林区重大火灾发生、蔓延的气象条件进行了综合分析，结果表明：（1）高温少雨型严重干旱、大风是林火发生和蔓延的重要背景。（2）计算的森林可燃性的综合指标为395、423，表明应是雷击起火，与实际情况相符。（3）风力4级、气温5．9～6．5℃时，火场火势的蔓延速度为137．2hm2·h^-1；风力5级、气温7．6～8．4℃时，火场火势的蔓延速度为173．2hm^2·h^-1。（4）风力在4～5级之间变化、气温在5．9～8．4℃之间变化时，火场火势的蔓延速度一般为137～173hm2·h^1，可为以后的林火预报提供参考指标。

黑龙江省夏季林火蔓延特点

通过对2001-2007年黑龙江省夏季森林火灾调查研究发现,该地区夏季林火种类有地表火、地下火、树冠火3种,这3种蔓延方式之间相互演变,多数为地表火与地下火同时存在。夏季林火蔓延速度普遍较慢,地表火蔓延速度大多在0.05m/s以下;浅层地下火在有林地的燃烧速度为2-4m/h、草甸为1-3m/h,深层地下火在有林地的燃烧速度为0.2m/h以下、草甸为0.05m/h以下;树冠火蔓延速度一般为180-600m/h。

森林火行为的分级或分类标准的研究

本文根据多年来我国森林火行为的野外和室内试验研究以及实际火场的观测研究成果，并参考国外（美、加、苏、澳等国）的森林火行为的分级或分类标准，进行了适用于我国的森林火行为的分级或分类标准的研究。在制定森林火行为的分级或分类标准时，充分考虑了分级或分类标准的科学性和实用性。文中列出了森林火蔓延速度分级表、森林火强度分级表以及森林火行为综合分类表等。

基于红外序列图像的火线实时提取及蔓延模拟火线优化

【目的】构建并优化Rothermel-惠更斯原理模型对森林火线蔓延进行预测模拟,探索林火蔓延规律,为森林火灾防治提供有效方案。【方法】对黑龙江省典型易燃树种林下细小可燃物开展点烧实验,利用图像的阈值分割算法和Canny边缘检测算法提取火线并计算林火蔓延速率。收集了8种影响林火蔓延的因子,使用皮尔逊相关分析和偏相关系数对林火蔓延因子进行相关分析。在此基础上构建了Rothermel-惠更斯原理模型对森林火灾蔓延过程进行模拟,并与实际实时所获取的火线轮廓进行对比分析。【结果】相关分析的结果表明,风速、坡度、火场温度与林火蔓延速率呈显著正相关,可燃物含水率、可燃物厚度、可燃物载量与林火蔓延速率呈显著负相关。所构建的Rothermel-惠更斯模型的室内点烧实验的总体精度达到79.25%,灵敏度为78.42%,调和平均数为79.11%,Kappa系数为0.804。室外点烧实验的总体精度达到85.15%,灵敏度为82.31%,调和平均数为82.85%,Kappa系数为0.832。这也证明了Rothermel-惠更斯原理模型可以较好地对森林火灾蔓延进行准确预测,且模型性能稳定。【结论】风速、可燃物含水率、坡度等是影响黑龙江森林火灾蔓延速率的主导因素。所构建的Rothermel-惠更斯原理模型在模拟森林火灾蔓延方面具有很好的适用性,该模型在室内与室外点烧中模拟结果均良好且能准确预测并捕捉火线位置。

风速较大时森林消防队员人数确定与分配的数学模型

森林发生火灾,消防部门在接到火情后根据经验及时派出消防队员进行救火.森林救火的过程中有时也会碰到风力过大、长时间无法扑灭大火的情况,这时候派出的队员分为两部分,一部分人用于灭火,另一部分人则在下风口的远处砍出一段狭长地带作为隔火带.研究消防部门如何合理派遣及分配队员,使得火灾的总损失最小,为消防部门做出最佳决策提供了理论依据.