基于模糊数据挖掘技术的林火行为预测研究

在预测区域复杂的自然条件下，利用模糊数据挖掘技术（FDM）寻找与之相匹配的林火蔓延模型来预测林火行为。以广州市为例，构建了火灾数据样本集，确定了可燃物水分含量、可燃物负荷量、易燃程度、坡度等4个因子为影响林火行为的指标，利用FDM的模式的发现与预测功能，归纳了3类模式，并依照择近原则匹配各模式所适用的林火蔓延模型。此模型应用时可以由火场指挥者实时提供的火灾因子资料，根据FDM最大贴近度原则，选择合适的林火蔓延模型预测林火行为，提高了林火行为预测的可靠性。     

基于元胞自动机的高原林火蔓延三维可视化模拟

森林火灾威胁森林安全,导致生命财产与环境损失,动态模拟森林火灾对于预判森林火灾发展趋势,减少森林火灾危害,科学开展森林火灾灭火工作具有重要理论与现实意义.为更加形象、直观地展示林火三维可视化,将地理信息系统(geographic information system,GIS)三维可视化与元胞自动机模拟功能相结合来模拟林火蔓延,并借助王正非与毛贤敏模型,定义元胞状态转换规则函数,计算中心燃烧元胞单元在8邻域方向上的蔓延速度分量,最后以云南省安宁市温泉镇为案例区域,针对云南省"3·29"火灾,选择温泉镇地形、气象和植被等数据,模拟了"3·29"火灾林火蔓延三维可视化过程,在森林火灾实时动态监测方面具有重要指导意义.     

林火蔓延模型研究及应用开发

利用惠更斯原理进行林火蔓延模拟,结合国际上成熟的林火行为模型(Rothermel的地表火模型,Van Wagner的树冠火蔓延模型,McAlpine的林火加速模型),建立适合云南省特殊地形的林火蔓延动态模型,并开发相应的动态模拟模块,在云南特殊地形地貌上的林火蔓延模拟做出一定探索.通过修改成熟的蔓延模型进行林火蔓延模拟达到模型预测的目的,并反映林火蔓延的主要规律.实验结果证明矢量的模拟方法是集成单个的地表火、树冠火、加速、飞火和可燃物含水率模型的更实际的技术.模型的集成简单易懂,因为每个模型的计算可以直接应用到火头的节点模拟上,然后控制所有模型的空间和时间分辨率.     

基于BehavePlus的草地火行为模拟研究

基于春季和秋季防火期的野外调查数据，利用BehavePlus林火行为预测系统，分别对长白山风倒区春季和秋季防火季的火行为进行了模拟，研究了长白山风倒区火行为特征.结果表明：风倒区4个重要火行为指标(火蔓延速率、火线强度、火焰长度和火蔓延距离)的模拟结果春季都明显高于秋季；火行为与坡度关系较小，与风速关系较大；春季火灾非常容易达到重度火势，难以进行扑救，春季防火期火灾预防尤为重要.结合保护区的实际情况，从扑救人员和扑救物资的合理布局，改善现有扑救装置和促进风倒区林地演替等方面提出了火灾预防和扑救的建议.     

加拿大林火天气指标系统在通化市的应用

针对通化市林火特点,引入加拿大林火天气指标系统,利用通化市1996—2010年气象资料和森林火灾数据,研究林火天气指标与林火的相关性,并划分森林火险等级.结果表明:除了干旱码(DC)外,林火次数与其他林火天气指标极显著相关;受害森林面积、火场总面积与林火天气指数(FWI)、初始蔓延指标(ISI)极显著相关,与细小可燃物湿度码(FFMC)虽然没有达到极显著相关,但显著度与0.01水平很接近,因此可以证明加拿大林火天气指标系统适合通化市进行林火天气预报.按照极端火险天气小于3%的原则和几何方法划分了森林火险级别.4级火险天气下林火频率、火场面积比例、受害森林面积比例最大,森林火灾发生近似于正态分布,因此此种等级划分方法比较适合通化市,但需要更多的森林火灾资料加以验证.     

基于元胞自动机的以火灭火动态建模方法

以火灭火是控制森林火灾蔓延的重要手段之一。然而，现有以火灭火大多依赖专家经验，鲜有定量化分析的相关研究。该文构建了一种用于以火灭火建模分析的定量化火灾蔓延预测模型。该模型采取元胞自动机算法将林火动态蔓延过程定义为网格动力学问题，实现对复杂环境中森林火灾时空动态演化的定量化建模。该模型提出了一种用于以火灭火的网格状态触发机制，将反向点火行为定义为含特定时间触发约束的因素，进而实现对不同时空条件下人为点火因素的定量化模拟分析。为了验证模型的有效性，以2022年8月重庆市北碚区森林火灾为研究案例，分析了不同条件下实施以火灭火策略的效果。实验结果表明：所提出的定量化分析模型能够为森林灭火队伍制订以火灭火策略提供科学辅助，有助于提升森林火灾应急管理的现代化水平。     

应用WRF模型模拟分析风力发电场风速

风能的规划和设计中需要比较准确地确定所选厂址区域的风力资源分布,要有先进而准确的分析手段.论文选用美国WRF中尺度模式,分别选用4种不同的陆面过程方案（SLAB、Noah、RUC和Pleim-Xiu）,对2008年6月16日08：00至6月23日08：00（北京时间）贵州乌江源地区某风电场区域进行水平分辨率1,km的数值模拟,对比分析了近地面风场以及4种陆面过程对模拟结果的影响.结果发现：WRF模式较好地模拟出了该区域近地面风场的变化特征.Noah方案模拟的风速最大值与实际测站的风速最大值较接近;SLAB方案与Noah方案模拟的7,d的风功率密度更接近实际测站的风功率密度.可见,WRF模式能够较好地反映该区域的近地面风场情况,且模拟结果受到地形及地表粗糙度的影响较大.     

基于元胞自动机对大型商贸场所火灾过程的模拟分析

通过对火灾蔓延动力学进行动态模拟,分析火场的消防能力,为火灾综合管理提供依据.首先应用MATLAB软件为仿真工具,使用元胞自动机模型分析了固体物质火灾蔓延动力过程;然后根据火灾预防和控制的相关理论确定影响火灾的相关因素;再通过模糊数学将各个因素量化;最后建立了针对以固体为主场所的火灾蔓延分析方法.相对于传统的火灾蔓延方法,该模型在定量分析和动态演化方面有明显的优点.     

基于多尺度耦合的城市小区风环境大涡模拟研究

随着生活水平的不断提高,人们对小区的居住舒适度有了更高的要求,然而风环境作为城市舒适度的重要评价指标,目前对其研究还存在明显的不足.为揭示城市小区风场的详细分布规律,本文以长沙梅溪湖国际新城为研究对象,利用WRF与CFD软件多尺度耦合的手段,对不同来流作用下梅溪湖小区风环境进行了数值模拟,实现了城市小区风场数值模拟入口边界条件的精细化研究.研究结果表明:地表粗糙度是引起局部风场复杂多样的主要原因;小区风场受局部地物地貌的影响较大,在建筑群的背风侧风速较低,迎风侧风速较大;不同风向角条件下,风速大小受地形影响较大,且在超高建筑群附近,风速容易发生加速效应.     

对称和非对称台风对东海南海风暴潮影响比较

应用非结构网格的海洋数值模式FVCOM,分别模拟台风TC0509 (Matsa)、TC0519(Longwang)和TC0814(Hagupit)在长江口和杭州湾、福建沿海、珠江口和海南风暴潮,比较分析非对称台风和对称台风对风暴潮的影响.非对称台风的气压场和风场由WRF模式计算,对称台风的气压场和风场由藤田圆形台风模型计算.结果表明,对于登陆长江口和杭州湾、珠江口和南海一带的台风,WRF模式和模型台风计算的气压场和风场都能较好的模拟风暴潮,前者略好于后者.对于过台湾岛登陆福建沿海的台风,台风不对称明显,WRF模式能较好的模拟出真实的台风气压场和风场,前者模拟的风暴潮远优于后者.     

运动学效应对登陆台风近地面风场模拟的影响

以2016年超强台风"莫兰蒂"为例,采用天气研究与预报模型(WRF)耦合加利福利亚气象模型(CALMET)的方法,提出了适用于台风条件下的CALMET运动学效应改进方案(KETT)。结果表明,KETT方案可以成功消除CALMET原有运动学效应带来的风场模拟系统性误差,并且10 m高度风速和风向模拟误差比原有方案分别降低10.8%和5.4%。在石蛇山区域,与不采用运动学效应相比,KETT方案10 m高度风速和风向的模拟误差均降低12%以上,能够更准确地反映局地地形对台风近地面精细化风场的影响。     

森林地表火蔓延的计算机模拟

在室内林火蔓延实验的基础上，提出了适合我国林区可燃物分布特性的火蔓延数学模型，通过编制软件实现了对特定可燃物分布状况、变环境条件下火蔓延趋势的计算机模拟．若干实例试算的结果表明，本模拟方法预测地表火蔓延过程是有效、合理的．     

耦合植被与T639模式的森林火险气象潜势预报

 利用中国2425个测站地面观测资料和T639数值预报资料，以下垫面地理信息、森林植被分布特征为理论依据，通过分析大气降水、地表气温、湿度、风速等气象要素与可燃物状况之间的关联性，建立森林火险气象预报模型。预报结果表明，模型结果能够较好地反映出局地森林火险气象等级较高的区域，对预报有很好的指导作用。     

大气扩散应急预报的风场不确定性影响研究

使用WRF模式和CALMET模式, 获得一个40 km区域的细网格气象预报场, 同时利用加入地面观测资料的方法获得当地诊断风场。用随机粒子扩散模式模拟两种风场驱动下的扩散结果, 并比较和评估预报模拟的偏差或不确定性。对 4个季节的代表性月份(1, 4, 7和10月)的逐时排放情况以及4个排放高度的情景进行模拟分析。结果表明: 1) 预报模拟的烟云扩散形态(方向和宽度等)在当地大多数时段内(约占全年的80%)与诊断分析的实际扩散结果一致, 且季节变化不大, 其余时段为扩散形态有中度偏差和有明显差异的情况,二者各占10%左右; 2) 地面轴线浓度的不确定性随下风距离及污染排放高度而变化, 20~100 m各高度的排放结果大致在2~4 km的下风距离出现最大偏差, 但100 m的高源排放在约2 km以内的范围也有很大的预报不确定性; 3) 两种情况造成当地扩散预报结果的明显偏差, 一是气象场预报的局地风场发生重要转变的时间不一致, 使预报风场与实际风场处于转变前后的不同步状态, 从而使污染扩散预报结果出现重大偏差, 二是WRF模式对地面风速的预报系统性地偏大(50%左右), 造成预报模拟浓度结果系统性地偏小。     

Self-organized criticality of forest fires in China

Self-organized criticality (SOC) of forest fires in China from 1950 to 1989 is studied. The stability, scaleinvariant character of SOC and external effects on SOC of forest fires in China are analyzed in detail. Forest-fire cellular automata model is a typical model for the research of SOC. Based on the traditional forest-fire model, an improved model, in which effects of tree species, meteorological conditions and human efforts on forest fires are considered, is introduced. Actual forest fire data in China are compared with simulation results of the two models. It is shown that forest fire data in China have SOC behavior and simulation results of the improved model accord better with actual forest fire data than those of the traditional model.     

重庆地区“5.30”暴雨过程的数值模拟及诊断分析

利用WRF(Weather Research Forecast)中尺度数值模式模拟了2004年5月29日20时至30日20时发生在重庆及周边地区的暴雨过程,使用模式输出的高分辨率资料从动力角度对这次暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:WRF模式较成功地模拟出了本次大气降水的演变过程,可为暴雨预报和物理诊断提供参考;模拟诊断表明在预报业务中使用螺旋度、非地转湿Q矢量和等位温面图的流线分析等可能会提高预报效果.     

基于非均匀散热边界的大体积混凝土温度应力场分析

大体积混凝土表面散热系数的数值与边界风速有很密切关系,简单的均匀散热边界假设已经不能满足实际工程中,复杂边界温控计算的需要,提出基于风速的非均匀散热系数边界法．基于此法建立大体积混凝土三维有限元模型,计算其温度场和应力场,并与匀散热系数边界工况比较,分析非均匀散热边界对大体积混凝土温控的影响．     

着火物在火焰旋涡流场中运动规律研究

在森林火灾中,各种旋涡大量存在,着火物在旋转流场作用下运动导致火灾蔓延．本文采用二相流单颗粒模型,研究了着火物在火焰旋涡流场中的运动,给出了环境气流分别以Ｂｕｒｇｅｒｓ涡和Ｓｕｌｉｖａｎ涡作旋转运动时,着火物的运动规律．结果表明,着火物将在火焰旋涡流场作用下,被加速带到高空,并飞离流场,形成飞火传播．