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文檔簡介
1、城鎮(zhèn)森林交界域(Wildland-Urban imerface,WUI)火災(zāi)是新的課題,國外對城鎮(zhèn)森林交界域火災(zāi)的研究已經(jīng)成為熱點(diǎn)。與發(fā)達(dá)國家相比,我國在城鎮(zhèn)森林火災(zāi)防治的研究方面總體上處于落后狀態(tài),在相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)的研究方面基本上處于空白,導(dǎo)致在實際建設(shè)城鎮(zhèn)森林工程時缺乏科學(xué)參考和技術(shù)手段。面向城鎮(zhèn)森林交界域火災(zāi)防治的重大需求,圍繞城鎮(zhèn)森林交界域火災(zāi)這一國際火災(zāi)科學(xué)的前沿課題,研究基于熱輻射機(jī)制的城鎮(zhèn)森林交界域的火蔓延模型,預(yù)測火災(zāi)發(fā)展
2、的趨勢,發(fā)展城鎮(zhèn)森林交界域火災(zāi)預(yù)測應(yīng)急輔助決策系統(tǒng),為有效應(yīng)對城鎮(zhèn)森林交界域火災(zāi)提供科學(xué)的方法和技術(shù)指導(dǎo),是本文的研究目標(biāo)。 首先,以典型樹冠火為對象,研究典型樹冠火對建筑的熱輻射影響,從而建立城鎮(zhèn)森林交界域典型的火行為模型。根據(jù)熱輻射的可疊加性,通過深入研究實際植被的火焰特征,在單樹直圓柱熱輻射幾何模型的基礎(chǔ)上,發(fā)展了單樹斜圓柱熱輻射幾何模型,并應(yīng)用環(huán)路積分法求解了上述幾何模型的視角系數(shù),并進(jìn)一步擴(kuò)展到多樹情況下,建立了多樹熱
3、輻射的簡化模型。通過對典型樹冠火熱輻射的實驗研究,以雪松為實驗樹,測量了實驗樹的熱釋放速率、由單顆雪松產(chǎn)生的樹冠火的空間燕輻射隨時間的變化,并將測量值與利用單樹熱輻射模型計算出的理論值進(jìn)行了對比分析,驗證了單樹熱輻射模型的合理性;然后測量了由多個雪松同時燃燒產(chǎn)生的空間熱輻射隨時間的變化,并將測量值與利用多樹熱輻射模型計算出的理論值進(jìn)行了對比分析,驗證了多樹熱輻射模型的合理性。研究表明在開放空間無外部通風(fēng)或通風(fēng)較弱的條件下,單樹熱輻射模型
4、和多樹熱輻射模型能夠較為準(zhǔn)確的預(yù)測樹冠火輻射熱流密度隨時間的變化。 接著,利用元胞自動機(jī)模型來建立城鎮(zhèn)森林交界域火蔓延模型,從理論上研究分析了城鎮(zhèn)森林交界域燃料分布的特點(diǎn)。通過研究,給出了城鎮(zhèn)森林交界域火蔓延有植被到植被的火蔓延、植被到建筑的火蔓延、建筑到建筑的火蔓延和建筑到植被的火蔓延四種類型;在Berjak的林火元胞自動機(jī)火蔓延子模型和A.Ohgai的社區(qū)元胞自動機(jī)火蔓延子模型基礎(chǔ)上,分別建立了建筑到植被火蔓延子模型和植被到
5、建筑火蔓延子模型,綜合植被到植被火蔓延子模型、建筑到建筑火蔓延子模型、建筑到植被火蔓延子模型和植被到建筑火蔓延子模型四個子模型,構(gòu)建了適合整個城鎮(zhèn)森林交界域的復(fù)合火蔓延模型。 最后,將元胞自動機(jī)與GIS網(wǎng)格結(jié)合起來,以復(fù)合火蔓延模型為核心,以SuperMap和VC++為平臺設(shè)計建立了城鎮(zhèn)森林交界域火災(zāi)應(yīng)急輔助決策系統(tǒng),利用該系統(tǒng)對Black Tiger典型城鎮(zhèn)森林交界域?qū)嶋H的火災(zāi)案例進(jìn)行案例分析,通過模擬實際的火災(zāi)過程,分析了系
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