森林类型对森林火灾自组织临界性的影响

在真实的森林系统中，由于外界因素的复杂性，森林火灾的自组织临界性要受到影响。森林类型便是影响森林火灾自组织临界性的一个重要因素。本文研究了以密度为控制参数的森林火灾模型以及这个模型在森林密度不同时产生的相变行为，发现对过于稀疏或者过于密集的森林类型，森林火灾的分布会偏离甚至完全背离幂律关系，从而使得自组织临界性不再满足。     

人口密度对森林火灾发生频率的影响

人类活动是引发森林火灾的主要原因之一，在中国、日本等国家，90％以上的森林火灾是由人为因素引起的。为了量化人类活动对森林火灾的影响，本文基于日本的三级网格系统，对日本全国范围内近年来的森林火灾数据、土地利用率数据和人口密度数据进行了综合分析，研究了人口密度对火灾发生频率的定量影响规律。结果表明：森林火灾发生频率与人口密度之间呈现出幂律关系，经过一步的分析，发现两者之间存在具有边界效应的简单关系，即渐近幂律分布。本文的研究结果对于森林火灾的防治，特别是对于火险的预测具有实用意义。     

异质森林火灾模型及火灾扑救对森林生态系统的影响

森林火灾元胞自动机模型是研究自组织临界性的经典模型之一。这一模型中森林用一个二维网格来表示,其中每个格点代表一棵树或代表空地,各节点的树具有相同的生长概率和着火概率,以一定的规则进行演化。这一模型没有考虑树木间的差别,因而是同质的。我们考虑到不同树木间由种类、树龄等原因引起的生长概率与着火概率的不同,改进了经典森林火灾模型,提出了一个异质森林火灾模型,并研究了这一模型的自组织临界性。在新模型的基础上,研究了火灾扑救对森林群落分布的影响,给出了模拟结果,该结果与实际的观测结果得到符合。该文的研究可望对森林火灾预测及研究火灾扑救对森林生态系统的影响具有一定的意义。     

安徽省火灾经济损失的尾部分布研究

采用极大似然估计对安徽火灾经济损失进行了幂律分布拟合,采用Kolmogorov-Smirnov统计判断拟合优度,并选择了4种供选分布作为对比,研究何种分布更适用于描述火灾经济损失数据。研究发现,当经济损失大于100万元时,数据明显偏离幂律分布,通过p值可以拒绝数据服从幂律分布的假设。在5种分布中指数截断幂律分布的拟合效果最好,通过指数截断能够描述数据末端偏离幂律行为的现象。放火和生产作业两类原因的火灾,不仅满足幂律分布,而且指数截断幂律分布的拟合效果最优;不明确原因和静电两类原因的火灾,经济损失仅满足幂律分布;其他7种火灾原因对应的损失数据不能通过幂律分布拟合的p值检验。     

整数型森林火灾模型及其自组织临界性

森林火灾元胸自动机模型是研究自组织临界性的典型模型之一。森林火灾模型中森林用一个布尔型的网络来表示,其中的每一点可以取两个值：0－代表空地,或者1－3代表树木。在这个意义上,经典森林火灾模型是布尔型模型。在布尔型模型中,没有考虑树木间的差别,每一个是树木的点都是相同的。为了考虑这些差别,本文研究了整数型森森火灾模型,森林用一个整数型的网格表示：每个点的值或者取0表示是空地;或者取一个正整数,表示该点所含树木的质量。本文通过理论推导证明了新模型具有自组织临界性,并比较了经典森林火灾模型和整数型森林火灾模型计算机模拟结果。     

室内火灾发展过程稳定性数值计算与分析

为明确轰燃现象出现前火灾所处的状态,得到轰燃发生的临界条件,基于非线性动力系统稳定性理论,针对描述火灾过程的一个典型微分方程,采用数值方法计算了系统Jacobi矩阵的特征值随时间的变化。计算结果表明在出现轰燃现象之前的火灾过程始终处于临界稳定状态。通过火灾过程的温度T(n+1)~T(n)曲线的数值计算验证了轰然发生的临界条件,对火灾非线性动力系统的时间演化过程进行了解释。     

刺激性气体HCl在不同尺度火灾实验中的释放行为

火灾是一种灾害性燃烧现象 ,给人员和财产安全带来极大损失。氯化氢 (HCl)是火灾烟气中阻碍人员逃生的最重要的刺激性气体之一。以典型的小尺度和大尺度实验为例 ,分析了加热程度和通风供氧对常用有机材料起火后释放HCl的影响 ,发现不论小尺度还是大尺度 ,HCl的形成只与燃烧过程有关 ,与氧化过程无关 ,HCl的生成率不随通风情况不同而改变。实验中影响HCl释放的主要因素是热 (辐射加热热流密度或温度 )。当超过CCl键发生断裂的温度后 ,继续升温HCl释放速率不发生改变 ,出现稳定释放阶段。在反映HCl释放过程不同尺度间存在共性 ,因此 ,利用小尺度的结果进行释放规律内在机理的探索是合理的方法     

下行风流火灾管道试验与烟流动力特征研究

为了明确矿井巷道通风量及角度变化对火灾的影响规律，运用矿井火灾管道试验平台及各种传感器数据采集系统，开展下行通风火灾的管道相似模拟试验，得到在不同通风机动力和巷道倾角下巷道风量、各测点温度随时间的变化规律，对下行风流火灾时的风流紊乱状态有了进一步认识。结果表明，火灾时燃烧温度迅速到达顶峰后温度衰减速度随风量增大而加快，巷道火灾高温区域随着巷道风速增大而向火源下风侧移动。增大巷道倾斜角度，火风压作用增强，通风系统稳定性降低，更容易发生烟流逆退现象。在下行通风试验中，存在一个使火风压与通风机动力大小相等方向相反的临界风速。矿井火灾烟流是否产生逆退现象与通风能力有关，通风能力越强，巷道风流克服火区阻力、保持原状态的能力越强。     

基于后向轨迹模型的成都市典型灰霾期间PM2.5演化的自组织分析

研究了成都市2013年11月29日—12月8日一次重度灰霾期间,草堂寺、金泉两河、梁家巷、十里店4个监测站点PM2.5小时平均质量浓度序列的时间演化规律。首先应用后向轨迹模型对抵达成都市的大气气团进行模拟,结果表明,灰霾期间本地气团(100 km)对成都市PM2.5污染物的贡献率远超过中远距离的外来气团(100km)。进一步应用频度统计分析方法和消除趋势波动分析法对灰霾期间PM2.5的质量浓度序列进行了统计分析,发现PM2.5的质量浓度波动在时空上具有标度不变的幂律统计分布和长期持续性特征。最后基于自组织临界理论,探讨了成都市大气在本地气团控制下PM2.5演化的内在动力机制。结果表明,成都市大气PM2.5演化系统的自组织临界性是此次灰霾期间PM2.5浓度演化的内在动力机制。     

矿井巷道火灾烟流逆退数值模拟及临界风速研究

为了研究矿井发生火灾后高温烟流的蔓延规律及影响因素,利用COMSOL软件对火区进行数值模拟,建立巷道三维模型,得到火区风流速度与温度分布。通过改变边界条件,分析火风压作用下,火区烟气在不同控制风速、巷道条件作用下蔓延规律,得出不同因素与临界风速的关系,为选取合理的火灾控制风速提供理论依据。研究结果表明:火源温度一定时,巷道入口风速越低,火源下风侧高温烟流越靠近巷道顶部,随着风速增大,向巷道下部蔓延;风速较低时,在火区火风压的作用下,会产生烟流逆退现象,随着风速的增大,逆流层长度和厚度随之减小;巷道入口通风条件不变时,火区温度越高越容易产生烟流的逆退,影响范围越大;巷道高度越高、上行风坡度越小,越易发生逆退现象;不同影响因素与巷道平均温度不成正比关系,其中下行风坡度5~15°时巷道平均温度较高且易于发生烟流滚退现象,影响范围较大;火源温度、巷道条件与临界风速的数据拟合结果对预测巷道的临界风速有较好的参考价值。     

西藏东南部森林可燃物特点及气候变化对森林火灾的影响

根据西藏林芝地区的DEM数据和植被分布数据分析了该地区可燃物的水平分布和垂直分布规律,并根据火发生纪录分别计算了火发生周期和发生概率,根据火灾高发期的降水和气温数据分析降水和气温的变化趋势,本地区易发生火灾的可燃物主要有高山松云南松林,草甸灌丛,云冷杉林等.该地区的火灾轮回期为17178 a,火发生概率为0.00006,远远低于东北林区,但由于该地区处于高海拔地区,生态系统脆弱,林木蓄积量大,积累能量高,潜在的火强度高.林芝地区夏季降水减少,火灾高发期(2～5月)降水有所增加,但增温明显,气温升高对高海拔地区的影响比低海拔地区更大,对于森林可燃物而言,气温增高使高海拔地区的森林火险增大,森林防火面临的形势更加严峻.     

利用直升飞机进行森林防火的研究——水用于防止落叶被点燃的方法

每年世界上都会发生大量森林火灾.虽然森林火灾对自然环境造成严重破坏,但现有的火灾防治措施仍不足以防止火灾发生.山区大的绿化区常常在强干燥空气条件下由于火蔓延的作用而被毁灭.很多案例中,尽管消防部门直升飞机和一般飞机被投入使用,仍需要花费很长时间来抑制大规模森林火灾.燃烧的木块可以很容易从下风方向的山脊越过山谷,并在强风作用下广为散播.因此,如何阻止由于燃烧木块而引发的快速火蔓延,是非常重要的研究课题.通常,当燃烧木块在新的地点点燃当地可燃物的初期,火势还是相对微弱的,尺寸也很小,因此,有可能可以在火灾早期借助直升飞机或一般飞机来以水攻火.本文的目标,就是研究在燃烧木块到达的下风区利用直升飞机和一般飞机中的水的方法.本文通过实验室实验和计算机模拟研究了阻止火从一个山脊蔓延到另一个下风方向的山脊的有效方法.     

西藏森林火灾时空分布规律研究

根据1992～2005年西藏藏族自治区森林火灾统计,分析了森林火灾发生的时间和空间规律.森林火灾的年际间波动较大,2001以来火灾次数呈明显的上升趋势,但主要是火警次数增多.西藏的森林火灾主要发生在春季和冬季,特别是12月～翌年5月,2月和3月份的森林火灾最为严重.从森林火灾的空间分布来看,森林火灾主要发生在藏东南地区,特别是芒康、察隅、林芝和米林等县的森林火灾较多.引起森林火灾的火源主要是由生产用火和生活用火引起的.文中还对西藏森林火灾发生的火环境进行了分析,气候特点和可燃物分布特征决定了西藏的森林防火期为冬春季,火灾多发生在海拔2800 m～3600 m的阳坡针叶林和阔叶林中,以地表火最多,大多火场面积少于10 hm2.根据西藏森林火灾的发生特点,建议今后在防火基础建设、火源管理、可燃物管理、林火预防和扑救等方面加强工作,提高森林防火的能力.     

基于ArcEngine的森林防火气象因子监测系统的设计与实现

森林火灾的发生对森林资源造成了巨大的危害和损失,但是它的发生与气象因子的状况具有密切的关系。因此,通过对各气象因子进行监控,结合林火风险预测模型,对于及时发现森林火源并进行科学决策具有重要意义。项目对GIS、RS、GPS及GPRS等技术进行集成,研制开发了基于ArcEngine开发组件的森林防火气象因子监测系统,通过对研究区的气象因子进行监控,最终实现森林火险等级的预测预报。     

雷击火形成及预防扑救对策

雷击火作为天然火源是一种难以控制的自然现象,其形成机理极为复杂。雷击火与雷暴的活动密切相关。     

基于风暴识别算法的森林火灾识别

采用风暴识别算法对森林火灾进行了识别。首先根据参数阈值调整后的风暴识别算法,得到二维分量,结合不同云回波与火灾回波的差异,对火灾回波进行识别。根据算法对浙江省温州市三次森林火灾过程进行识别,结果显示:对于三次火灾过程都能够有效识别。对于火灾发生初期和熄灭时,由于回波强度较弱,回波结构松散,与小范围弱回波混合,导致漏识别。当回波中存在小范围地物杂波时,由于其尺度与小面积火灾接近,最终导致误识别。在森林火灾发生时,该算法可以帮助识别发生火灾的位置,为消防人员提供及时可靠的火灾地点及起火时间。     

红花尔基樟子松林的防火对策研究

分析了红花尔基樟子松林带的自然环境、林火特点和森林防火现状,对该林区的林火预防和扑救工作提出了建议。     

电气火灾的分析和预防

电气火灾主要是由于电气故障等原因引起的,文章对电气火灾的过程、产生原因和特点进行了分析,指出了电气火灾的危害,提出了预防电气火灾的措施：重视预防工作,建立健全组织和制度,进行电气防火知识的普及和培训,正确进行电气设施的选择,加大对电气产品及工程质量的监督管理力度,进行通电设备场所的清理,加强低压线路的防火工作,加强雷击火灾的预防,进行高次谐波引起的火灾防范,做好10kV电网小电阻接地系统的电气火灾防范,建立电气火灾的自动监控报警系统,建立电气火灾的自动监控和报警的网络。对指导电气火灾的预防工作、扼制电气火灾的发生具有十分积极的作用。