西南山地区域森林火险综合预报模型研究——以重庆市为例

森林火灾严重破坏森林生态系统的结构和功能,针对其风险预报开展研究具有重要的理论意义和应用价值。通过融合气象、地表覆盖和人类活动等要素的方式构建森林火险综合预报模型,是西南山地区域森林火险综合预报业务化应用的重要发展方向。基于《森林火险气象等级》国家标准(GB/T 36743-2018),本文研究首先构建了重庆市森林火险气象风险预报模型。然后通过融合可燃物因素和人为因素的方式,进一步构建重庆市森林火险综合预报模型。最后利用历史火点数据针对上述两类模型的精度进行对比和分析。研究结果表明:重庆市森林火灾发生次数较多,且呈现出季节性规律;重庆市森林火灾的发生不仅受到气象条件的影响,而且受到地表覆盖和人类活动等多种要素条件的共同影响;与森林火险气象风险预报结果相比,森林火险综合预报结果在空间分布上具有更高的精细程度;森林火险综合预报模型能有效提高森林火险等级预报精度。     

Fine-resolution mapping of wildfire fuel types for Canada: Fuzzy logic modeling for an Alberta pilot area

The Canadian Forest Fire Danger Rating System (CFFDRS) is used daily across Canada for evaluating forest fire danger. Fuel-type information is one of the inputs required by the models used in the CFFDRS. In this project, three fuel-type maps with a 25 m resolution were produced for a pilot study area located in Alberta using land cover only; land cover and biomass; and, land cover, biomass and leaf area index data derived from satellite imagery. The relationships between inputs and fuel types were determined mainly by the opinions of forest fire scientists and incorporated into a computer program using fuzzy set methodology. Not all the CFFDRS fuel types could be distinguished using these inputs; three of the coniferous types had to be grouped into one common fuel type. Overall accuracy was between 74 and 83% based on ground-truth comparisons. The most accurate map resulted from land cover and biomass data. Detailed accuracy assessment indicated that the overall accuracy increased up to 86% if ambiguous fuel type identification was considered. No combination of inputs was able to define a fuel type with absolute certainty, which is a reflection of differing expert opinions and the small number of inputs used to produce the maps.     

不同边沿高度油池火燃烧行为的实验和数值模拟研究

采用实验和FDS数值模拟相结合的方法,探讨了边沿高度对油池火燃烧特性的影响。在实验部分,研究了燃烧速率和表观火焰高度随边沿高度的变化趋势,并分别分析了各个阶段的热反馈机制。在实验获得不同尺度、边沿高度正庚烷油池火燃烧速率的前提下,建立相应尺度的不同边沿高度油池火的Fire Dynamics Simulator(FDS)计算模型以针对火焰高度进行了数值模拟研究,分析了实际火焰高度、火焰下探高度随边沿高度的变化趋势,并提出了相关的无量纲拟合式。     

基于FDS的加油站便利店火灾模拟

为了研究加油站便利店火灾的发展规律,选择合理的疏散路线,使用 FDS软件对某加油站便利店进行火灾数值模拟。通过观察烟气扩散和动态升温过程,分析便利店的烟气扩散和升温规律,对比分析不同疏散路线上温度、烟气层高度和能见度的数据变化规律,分析选择不同疏散路线对人员安全疏散的影响。结果表明:在无火灾报警设备的情况下,卫生间等有隔断的设施会延迟设施内人员获得火灾信息的时间,不利于安全疏散;同等高度下靠墙区域受高温烟气影响较中央开阔区域更大;疏散时选择合理的疏散路线可以显著延长安全疏散时间。     

火焰脉动在火灾领域相关研究进展

为研究火焰脉动在火灾领域相关研究进展,总结了不同燃料类型的火焰脉动形成机理,较为详细地介绍了火焰脉动现象研究中常用的脉动频率测量方法,列举了LDV、TDLAS、自由基团高频采集等新方法;介绍了池火脉动、射流/羽流气体火脉动在不同燃烧器尺寸,不同外部环境和不同燃料比等影响因素方面的研究内容与进展;对常见的3种不同的火焰脉动模型进行描述和归类;对火焰脉动的规律、机理等在火灾领域的早期识别和检测中的作用、特殊条件对于火焰脉动频率的影响和更加精细的火焰脉动模型的研究等方向提出展望。     

晋牛矿1303综放面采空区注氮方案研究及数值模拟

为了合理设计采空区注氮防灭火方案,以晋牛煤矿1303综放工作面为研究对象,通过在采空区进、回风侧布置束管监测系统,连续测定采空区气体浓度变化,划分采空区自燃“三带”分布区域,并基于采空区自燃“三带”划分标准和数值模拟的方法,利用流体力学COMSOL计算软件,研究不同注氮量、注氮位置下采空区氧化自燃带的分布规律。研究结果表明:注氮量和注氮位置参数的变化,对氧化自燃带上界限的影响并不显著,而对氧化自燃带的下界限影响比较显著;最合适的注氮位置应该在距离切顶线30 m左右,运用Origin软件得出注氮量与氧化自燃带宽度呈指数关系,由拟合式计算出最优注氮量为386 m3/h,此时氧化自燃带的宽度为31.5 m。     

CO2和ABC干粉灭火剂扑灭火旋风火焰实验对比分析

为了分析2种灭火剂扑灭火旋风效果,采用实验室自制装置生成稳定的火旋风火焰,喷射CO₂或ABC干粉灭火剂,获取火焰温度场及光电信号数据。研究结果表明:在CO₂灭火剂或ABC干粉灭火剂作用下火旋风火焰温度场呈“下凹”型指数衰减;受灭火剂喷射位置影响,火焰根部、中部及顶端不同区域的灭火剂影响系数不同;基于火焰降温速率和光信号变化,相较于CO₂灭火剂,对火焰起抑制作用的ABC干粉灭火剂降温效率更高、扑灭效果更好。     

火灾发生率空间分异及影响因素研究

为了探究我国火灾空间聚集特征与影响因素的空间异质性,采用全局莫兰指数、局部莫兰指数、逐步回归模型、地理加权回归模型、地理探测器方法对我国地级市单元进行研究。研究结果表明:我国火灾发生率具有显著的聚集性;我国火灾发生率较低的“冷点”区域有1个,火灾发生率较高的“热点”区域有4个;人均GDP、城镇居民人均可支配收入、人口密度、年平均气温4 个因素的影响效应具有空间异质性。人均GDP与火灾发生率为正相关,另外3影响因素对火灾发生率的作用表现出正负2种相关关系;2因素交互作用要比单因素作用于火灾发生率时影响力更显著,各影响因素的交互作用类型有非线性增强型和双因子增强型2种。     

不同火灾规模下隧道水幕线性喷水强度的研究

为了探究火源功率和水幕线性喷水强度对烟气特征参数和水幕阻烟隔热能力的影响,以全尺寸隧道为研究对象,采用FDS数值模拟方法,还原验证了前人使用的小尺寸模型,研究了20组工况下烟气特征参数变化的规律。研究结果表明:根据相似性原理还原后的全尺寸模型在相同工况下的模拟结果与小尺寸实验基本一致;水幕系统降低遮光率的效果随线性喷水强度增加而增强,当线性喷水强度增至一定程度时,遮光率和隔热效率无明显变化;对于中、大型规模火灾,水幕有效作用时间出现减少的情况;火源功率为5,20,30 MW的小、中、大规模的隧道火灾,综合考虑经济性和水幕效果,建议分别选择水幕的线性喷水强度为8,14,16 L/(s瘙
簚m)。     

稠油火驱开采技术节能减排效果分析

火驱作为稠油热采的有效接替技术,与注蒸汽开采技术相比,具有采收率高,能耗低,CO_2排放少的优势。文章从火驱驱油机理特征阐述了火驱与注蒸汽技术的不同点,从燃料开采能耗、热效率、注入剂资源、数据对比四个方面分析火驱比注蒸汽热效率高,无燃料开采成本,能耗是注蒸汽的50%;从CO_2气体排放方式和排放量对比可知,火驱能够减少温室气体排放,为油田节能减排、环保生产起到积极作用。