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《东北林业大学》 2012年
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林火蔓延模拟方法的研究

李锐  
【摘要】:森林火灾与其他自然灾害相比,人为和自然条件均可引发,而且突发偶然性强,不容易预测。火灾往往会直接毁坏森林,燃烧过程中带来的高温和辐射也会打破生态平衡,造成巨大的经济财产损失。林火蔓延是可燃物受气象和地形条件影响下,复杂的燃烧运动过程。许多国家针对自身地貌特征和自然条件,建立了林火蔓延模型,由此对林火发生进行监控和预测,设定森林火险等级。 本文主要以数学建模的方法对林火蔓延规律进行研究。选用气象因子和地形因子为特征因子,建立基于不同影响因子的林火蔓延数学模型,通过计算机模拟出气象因子、地形因子不同情形作用下的地面火蔓延区域,通过模拟出的结果,所得结论如下: 首先,对于单一风力因子作用下的地面火模拟,风向恒定时,地面火蔓延区域较规则。当风速在2m/s-6m/s时,蔓延区域呈较圆、规则的对称椭圆;当风速在6m/s-10m/s时,蔓延区域呈较规则的细长对称椭圆;风速大于10m/s时,则相应模拟出的火蔓延区域近似变为线形。若风向发生偏转,火头随风向发生偏转,蔓延区域出现不规则变化。基本能够反映真实火场的变化情形,可应用到风力作用下平地地面火蔓延的预测中。 其次,对于单一坡度因子作用下的上坡火模拟,当坡角小于40π/180范围时,火蔓延速度随坡角增大变化不显著;当坡角介于(40π/180,π/3)时,火蔓延速度随坡角增加增大明显;当坡角介于(π/3,π/2)时,实际情形中火场很难继续蔓延,计算出火蔓延速度实际意义不大。对于小坡度的无风上坡火蔓延基本符合实际情形,有一定参考价值。 最后,推出混合因子作用下的林火蔓延模型,进行双因子影响地面火模拟,通过与传统模型的比较,用此模型进行模拟,无关键点缺失,火蔓延边界区域和火场面积计算可靠精度高,可用作与此条件类似的实际火场蔓延预测。
【学位授予单位】:东北林业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:S762

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【参考文献】
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