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-研(yan)究(jiu)方向-

以非受限(xian)空间内的(de)森林与(yu)(yu)城市火灾(zai)为研究对象,研究火灾(zai)发生和(he)蔓延的(de)动力学演化机(ji)理(li)与(yu)(yu)规律,以及森林与(yu)(yu)城市火灾(zai)扑救辅(fu)助(zhu)决策关键技术基础。

 

-研究目标-

建立和发展我国森林与(yu)城市(shi)火(huo)(huo)灾(zai)大尺度预报、火(huo)(huo)行为预测和扑救(jiu)决策支(zhi)持的理(li)论体系(xi)和技术基础(chu),为森林与(yu)城市(shi)火(huo)(huo)灾(zai)防治高新(xin)技术的研究(jiu)开发提供可靠的科学支(zhi)撑(cheng)。

 

-主要研究内(nei)容-

1. 森林与城(cheng)市环境下(xia)火灾的形成(cheng)。重点(dian)研究森林可(ke)燃(ran)物(wu)热(re)解、着火与燃(ran)烧性;阴燃(ran)向明(ming)火转(zhuan)化;城(cheng)市建筑群火灾形成(cheng)动力学。

2. 森林(lin)与(yu)城(cheng)市(shi)火蔓延(yan)动(dong)力学。重点(dian)研究有风与(yu)变(bian)坡度(du)条件下(xia)的火蔓延(yan);城(cheng)市(shi)建筑(zhu)群火蔓延(yan);城(cheng)市(shi)与(yu)森林(lin)(生(sheng)态工程)间的火蔓延(yan)。

3. 森(sen)林与城市特殊(shu)火(huo)(huo)动力学。重点(dian)研(yan)究火(huo)(huo)旋风(feng)与飞火(huo)(huo)动力学;森(sen)林与城市多(duo)火(huo)(huo)点(dian)复杂行为(wei);森(sen)林火(huo)(huo)与城市火(huo)(huo)的耦合复杂作用。

4. 城市火灾与材料(liao)和(he)(he)结(jie)(jie)构的(de)相互作(zuo)(zuo)用。重点研究(jiu)城市火灾环境下(xia)(xia)材料(liao)的(de)物性和(he)(he)结(jie)(jie)构的(de)传热与强(qiang)度变(bian)化特(te)性;热-力耦合作(zuo)(zuo)用下(xia)(xia)的(de)结(jie)(jie)构性能(neng)与破坏机理及保护方法(fa)。

5. 森(sen)林与城市火灾(zai)(zai)系统(tong)复(fu)杂性(xing)。重点研(yan)究森(sen)林与城市空间与时间火灾(zai)(zai)统(tong)计规律;火灾(zai)(zai)系统(tong)自(zi)组织临(lin)界性(xing)。

6. 森林(lin)(lin)与城(cheng)市(shi)火灾防治技(ji)术原理。重(zhong)点(dian)研究森林(lin)(lin)与城(cheng)市(shi)火险预(yu)测预(yu)报(bao)技(ji)术;火灾应(ying)急预(yu)案与应(ying)急决(jue)策技(ji)术;人(ren)群疏散与疏导技(ji)术。

 

-技术优(you)势与特色-

1.森林与城市火灾安全研(yan)(yan)究(jiu)室共有(you)教授(shou)2人(ren),副(fu)教授(shou)(含副(fu)研(yan)(yan)究(jiu)员、高工)3人(ren),讲师2人(ren),博士后2人(ren),具有(you)博士学位的(de)青年(nian)研(yan)(yan)究(jiu)骨干5人(ren),拥有(you)一(yi)支年(nian)富力强、具有(you)开(kai)拓创(chuang)新精神的(de)科研(yan)(yan)与教学队(dui)伍。

2. 森林(lin)与(yu)城市火(huo)灾安(an)全(quan)研究(jiu)(jiu)室与(yu)日本国(guo)立(li)消防研究(jiu)(jiu)所、希腊国(guo)家技术大学等研究(jiu)(jiu)机(ji)构建立(li)了(le)实质性(xing)的(de)合作关系,和国(guo)内的(de)清华(hua)大学、中国(guo)林(lin)业科学研究(jiu)(jiu)院、中国(guo)人民武装警察部(bu)(bu)队森林(lin)指挥部(bu)(bu)司(si)令部(bu)(bu)等有(you)实质性(xing)合作。

3.在城(cheng)市与(yu)森林火灾的动力学规律与(yu)预测预报技术研究方面已有相当的积(ji)累(lei),取得了丰硕的成果。其中代表性成果有:

 •森(sen)林可(ke)(ke)燃(ran)(ran)物(wu)(wu)热(re)(re)(re)解(jie)(jie)动(dong)力学(xue)研(yan)究(jiu)(jiu)。针(zhen)对生物(wu)(wu)质燃(ran)(ran)烧(shao)的(de)(de)(de)先导(dao)过程(cheng)—生物(wu)(wu)质热(re)(re)(re)解(jie)(jie)失(shi)重过程(cheng)进行动(dong)力学(xue)模(mo)(mo)拟,建(jian)立了(le)(le)(le)描述恒升温速率下(xia)森(sen)林可(ke)(ke)燃(ran)(ran)物(wu)(wu)热(re)(re)(re)解(jie)(jie)过程(cheng)的(de)(de)(de)“双(shuang)组分(fen)(fen)分(fen)(fen)阶段一(yi)级反(fan)应(ying)(ying)模(mo)(mo)型(xing)(xing)”,并(bing)研(yan)究(jiu)(jiu)了(le)(le)(le)可(ke)(ke)靠的(de)(de)(de)热(re)(re)(re)解(jie)(jie)分(fen)(fen)析(xi)(xi)方(fang)法(fa)(fa),在国(guo)际上首(shou)次证明了(le)(le)(le)近几(ji)十(shi)年来广泛应(ying)(ying)用的(de)(de)(de)Freeman-Carroll热(re)(re)(re)解(jie)(jie)失(shi)重动(dong)力学(xue)分(fen)(fen)析(xi)(xi)方(fang)法(fa)(fa)在确定(ding)反(fan)应(ying)(ying)级数(shu)参数(shu)方(fang)面(mian)不稳定(ding)性的(de)(de)(de)根源(yuan),并(bing)给(ji)出了(le)(le)(le)改进模(mo)(mo)型(xing)(xing)。将Gaussian平滑(hua)算法(fa)(fa)引(yin)入森(sen)林可(ke)(ke)燃(ran)(ran)物(wu)(wu)热(re)(re)(re)解(jie)(jie)数(shu)据的(de)(de)(de)平滑(hua)处理中,构(gou)建(jian)了(le)(le)(le)一(yi)种(zhong)可(ke)(ke)靠的(de)(de)(de)两阶段平滑(hua)算法(fa)(fa)。研(yan)究(jiu)(jiu)揭示(shi)了(le)(le)(le)双(shuang)组分(fen)(fen)连续反(fan)应(ying)(ying)模(mo)(mo)型(xing)(xing)、双(shuang)组分(fen)(fen)平行反(fan)应(ying)(ying)模(mo)(mo)型(xing)(xing)和(he)双(shuang)组分(fen)(fen)分(fen)(fen)阶段反(fan)应(ying)(ying)模(mo)(mo)型(xing)(xing)在描述森(sen)林可(ke)(ke)燃(ran)(ran)物(wu)(wu)热(re)(re)(re)解(jie)(jie)动(dong)力学(xue)方(fang)面(mian)的(de)(de)(de)一(yi)致性。

 •森(sen)林(lin)(lin)(lin)与(yu)城市火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)自(zi)组(zu)织(zhi)临(lin)界性(xing)(xing)(xing)和火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)险概(gai)率(lv)(lv)预测。研究林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)宏观规(gui)律(lv)的自(zi)组(zu)织(zhi)临(lin)界性(xing)(xing)(xing)森(sen)林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)模型(xing),综合了(le)真实森(sen)林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)系(xi)统的外(wai)界因素,构造出(chu)具有(you)(you)一(yi)般(ban)性(xing)(xing)(xing)的森(sen)林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)模型(xing);对(dui)我国森(sen)林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)数(shu)据进行分(fen)析,首次证实了(le)中国真实森(sen)林(lin)(lin)(lin)与(yu)城市火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)系(xi)统满足(zu)(zu)自(zi)组(zu)织(zhi)临(lin)界性(xing)(xing)(xing),并获得了(le)临(lin)界性(xing)(xing)(xing)参数(shu);发(fa)(fa)(fa)展了(le)利(li)用自(zi)组(zu)织(zhi)临(lin)界性(xing)(xing)(xing)森(sen)林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)模型(xing)模拟防火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)隔离(li)(li)带阻隔效(xiao)(xiao)果的数(shu)值方(fang)法(fa),量(liang)化(hua)得到了(le)防火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)隔离(li)(li)带引起的有(you)(you)限(xian)尺度效(xiao)(xiao)应及(ji)其对(dui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)分(fen)布的影响规(gui)律(lv)。发(fa)(fa)(fa)现(xian)了(le)林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)发(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)概(gai)率(lv)(lv)与(yu)气候因素的一(yi)元相关性(xing)(xing)(xing),以及(ji)基于神经网络的林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)发(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)概(gai)率(lv)(lv)与(yu)气候因素的多元相关性(xing)(xing)(xing)。研究了(le)人(ren)为因素对(dui)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)发(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)概(gai)率(lv)(lv)的影响规(gui)律(lv),发(fa)(fa)(fa)现(xian)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)发(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)概(gai)率(lv)(lv)与(yu)人(ren)口(kou)密度之间(jian)存在较好(hao)的幂(mi)律(lv)关系(xi)。发(fa)(fa)(fa)现(xian)森(sen)林(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)(huo)(huo)(huo)灾(zai)(zai)(zai)发(fa)(fa)(fa)生(sheng)(sheng)(sheng)间(jian)隔与(yu)出(chu)现(xian)频率(lv)(lv)满足(zu)(zu)具有(you)(you)整数(shu)日波动的幂(mi)律(lv)关系(xi)。

 •森(sen)林(lin)火(huo)蔓延(yan)动力学(xue)和预(yu)(yu)测预(yu)(yu)报方法。实验得(de)出了(le)森(sen)林(lin)地(di)表火(huo)行为与各种参数(包括可燃物的(de)(de)体积(ji)密度(du)(du)、来流风(feng)速(su)(su)、火(huo)焰高度(du)(du)、倾角以及火(huo)焰温(wen)度(du)(du))之间的(de)(de)定量关系,建立(li)(li)了(le)涉及流动、传(chuan)热、传(chuan)质及化学(xue)反应(ying)的(de)(de)林(lin)火(huo)蔓延(yan)模型(xing);创新(xin)构建“综合(he)(he)点源模型(xing)”,发(fa)展出一(yi)整套估算森(sen)林(lin)地(di)表火(huo)火(huo)行为特(te)征量的(de)(de)数值(zhi)预(yu)(yu)测模型(xing)。建立(li)(li)了(le)火(huo)行为数值(zhi)预(yu)(yu)报中尺(chi)度(du)(du)自适(shi)应(ying)的(de)(de)数值(zhi)方法,综合(he)(he)考虑(lv)地(di)形、植被(bei)、风(feng)速(su)(su)的(de)(de)变化, 提(ti)出火(huo)焰前(qian)锋尺(chi)度(du)(du)(局部(bu)尺(chi)度(du)(du))的(de)(de)火(huo)蔓延(yan)模型(xing),以及火(huo)场范(fan)围尺(chi)度(du)(du)(全局尺(chi)度(du)(du))的(de)(de)火(huo)场扩展模型(xing)。该模型(xing)已经应(ying)用到武(wu)警森(sen)林(lin)部(bu)队WEB GIS系统上。

 •森林与城(cheng)市多火(huo)点(dian)(dian)和(he)火(huo)旋(xuan)风动力学研究。研究了(le)城(cheng)市火(huo)灾(zai)多火(huo)点(dian)(dian)方(fang)阵(zhen)的(de)各火(huo)点(dian)(dian)相(xiang)互作(zuo)用(yong)规(gui)律,揭示(shi)了(le)液(ye)体燃料(liao)条件(jian)下的(de)火(huo)焰合并临近条件(jian),并发展了(le)利(li)用(yong)燃烬时间表征火(huo)点(dian)(dian)相(xiang)互作(zuo)用(yong)相(xiang)对强弱的(de)理论方(fang)法。实验(yan)研究了(le)火(huo)方(fang)阵(zhen)中火(huo)旋(xuan)风的(de)发生规(gui)律。建(jian)立(li)了(le)大尺度火(huo)旋(xuan)风实验(yan)台并对火(huo)旋(xuan)风的(de)诱发机(ji)制进(jin)行了(le)初步揭示(shi)。

4.拥有一(yi)批(pi)自(zi)行(xing)研(yan)制的(de)先(xian)进(jin)的(de)实(shi)(shi)验(yan)设(she)(she)备(bei)与(yu)配(pei)套测(ce)试仪(yi)器,包(bao)括(kuo)大型燃烧风(feng)洞、大型火旋(xuan)风(feng)实(shi)(shi)验(yan)台、坡度(du)可调(diao)火蔓延燃烧床(chuang)实(shi)(shi)验(yan)系统、峡谷(gu)模(mo)拟(ni)实(shi)(shi)验(yan)台、阴燃实(shi)(shi)验(yan)台等(deng)。具备(bei)多通道,多参数风(feng)速风(feng)温测(ce)量系统,IKAC2000氧弹量热系统,NI数据采(cai)集与(yu)处理系统,便携式(shi)温度(du)湿度(du)测(ce)定(ding)仪(yi),水份测(ce)定(ding)仪(yi),电子天平,精密分析天平等(deng)一(yi)批(pi)先(xian)进(jin)的(de)测(ce)试设(she)(she)备(bei)。利用这些设(she)(she)备(bei)可以在(zai)实(shi)(shi)验(yan)室内全面模(mo)拟(ni)林(lin)区地(di)形的(de)坡度(du)变(bian)化、风(feng)速的(de)变(bian)化等(deng)因素对(dui)(dui)森林(lin)林(lin)火行(xing)为(wei)的(de)影响,还可对(dui)(dui)一(yi)些特殊火行(xing)为(wei)如(ru)火旋(xuan)风(feng)、地(di)表火向(xiang)树(shu)冠火转化进(jin)行(xing)模(mo)拟(ni)研(yan)究。

5.拥有世界最先进(jin)的GIS系统(tong)平(ping)台(tai)ArcGIS和国(guo)内最优秀的GIS开发平(ping)台(tai)SuperMap等(deng)多套(tao)地(di)理信息系统(tong)软件(jian),可(ke)建立森(sen)林火(huo)灾(zai)的预(yu)(yu)测预(yu)(yu)报(bao)系统(tong)。同时还(hai)可(ke)以利(li)用GIS强大(da)的空间数据处理功能,进(jin)行森(sen)林防火(huo)管(guan)理规(gui)划,包括生(sheng)物防火(huo)带规(gui)划、林火(huo)监测规(gui)划、资源优化配(pei)置(zhi)、火(huo)灾(zai)扑救调度(du)指挥等(deng)决策支(zhi)持(chi)模块的开发。研究(jiu)成(cheng)果(guo)可(ke)望从宏观尺度(du)对我国(guo)森(sen)林火(huo)灾(zai)发生(sheng)的频率与面积进(jin)行早(zao)期(qi)预(yu)(yu)报(bao)。

 

-可提供的技术服务-

1. 森林防火(huo)管理系(xi)统软(ruan)件:

可(ke)以为林(lin)(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)管(guan)(guan)理(li)部门提供基于GIS的(de)(de)(de)森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)防(fang)火(huo)(huo)管(guan)(guan)理(li)系(xi)(xi)统软件,在(zai)Internet环境中建立(li)以Web GIS为平台的(de)(de)(de)森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)防(fang)火(huo)(huo)地(di)理(li)信(xin)息(xi)(xi)管(guan)(guan)理(li)系(xi)(xi)统,在(zai)数(shu)据库(ku)的(de)(de)(de)支(zhi)持下(xia)实(shi)(shi)(shi)现(xian)(xian)林(lin)(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)信(xin)息(xi)(xi)及(ji)其森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)防(fang)火(huo)(huo)的(de)(de)(de)各(ge)类事物的(de)(de)(de)空间属性和(he)特征(zheng)属性的(de)(de)(de)结合(he),将极大地(di)提高森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)防(fang)火(huo)(huo)管(guan)(guan)理(li)各(ge)环节的(de)(de)(de)信(xin)息(xi)(xi)查询、检(jian)索,制图、标图工作的(de)(de)(de)速(su)度和(he)质(zhi)量(liang),进而实(shi)(shi)(shi)现(xian)(xian)计算机辅(fu)助决策,提高森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)防(fang)火(huo)(huo)的(de)(de)(de)管(guan)(guan)理(li)水平。地(di)理(li)信(xin)息(xi)(xi)系(xi)(xi)统不仅为森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)防(fang)火(huo)(huo)的(de)(de)(de)日常管(guan)(guan)理(li)提供服(fu)务,而且当一旦(dan)发(fa)生森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)灾(zai)(zai),能够实(shi)(shi)(shi)现(xian)(xian)森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)灾(zai)(zai)的(de)(de)(de)快(kuai)速(su)定位,及(ji)时了解详(xiang)实(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)火(huo)(huo)场及(ji)其周围的(de)(de)(de)地(di)理(li)和(he)资源(yuan)环境。在(zai)辅(fu)助决策系(xi)(xi)统的(de)(de)(de)支(zhi)持下(xia),对火(huo)(huo)灾(zai)(zai)发(fa)展(zhan)趋(qu)势、速(su)度、强(qiang)度进行准确(que)预测(ce)预报,由(you)此(ci)制定合(he)理(li)的(de)(de)(de)扑(pu)(pu)火(huo)(huo)方案,实(shi)(shi)(shi)现(xian)(xian)扑(pu)(pu)火(huo)(huo)力(li)量(liang)的(de)(de)(de)最优配置,缩短(duan)扑(pu)(pu)火(huo)(huo)出动时间,提高扑(pu)(pu)火(huo)(huo)效率,把(ba)森(sen)(sen)林(lin)(lin)(lin)(lin)火(huo)(huo)灾(zai)(zai)造成的(de)(de)(de)损(sun)失(shi)尽可(ke)能地(di)减少(shao)到最低限度。

2. 坡(po)度可调火蔓延燃烧床实(shi)验系统

利用大型燃烧风洞(dong)和(he)变(bian)坡度(du)燃烧床,可以为林业管理部门提(ti)供构建扑(pu)火(huo)指挥(hui)辅(fu)助决策系统所需的(de)(de)火(huo)蔓延(yan)基础数据(ju),包括在有风和(he)变(bian)坡度(du)条件(jian)下的(de)(de)火(huo)蔓延(yan)速(su)度(du)测定(ding),燃料(liao)消耗速(su)率(lv)测定(ding)等。

3. 城市(shi)火灾安(an)全应(ying)急决(jue)策系统

建(jian)立的(de)城市(shi)火灾安全应急(ji)决(jue)策系统,可以为城市(shi)火灾应急(ji)提供决(jue)策支持。

4.可燃物材料物性分析测试(shi)

利用德国IKAC2000氧弹(dan)量热(re)系统,可以提(ti)供各种可燃物(wu)的热(re)值测量服务;利用水份测试(shi)仪和大型鼓风干燥箱,可以提(ti)供各种材料的含水率测量与处理。

 


 

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