火灾作用下海洋平台结构响应分析

结合BZ28-1南井口平台导管架,建立了海洋平台结构有限元计算模型。采用弹塑性分析方法,并应用温度升高时钢材的非线性应力/应变关系,采用火灾的标准温度-时间曲线建立平台结构温度随时间的变化模型,基于能量守恒原理建立热传导微分方程,计算热传导和对流对结构温度的影响,分析得到受火区域构件的温度场。依据钢材性能随温度升高的变化,分析火灾荷载下平台结构的响应。火灾发生时,平台结构中的构件在火温的作用下,温度逐渐升高,虽然作用在结构上的荷载不变,但由于钢材的弹性模量和屈服强度都急剧下降,使平台结构的承载能力下降;当温度上升到600℃以上时,平台结构就形成足够数目的塑性铰,使结构达到极限破坏状态。通过计算分析表明,当火灾作用6 min后,着火房间构件发生严重屈曲,但平台结构整体性能保持良好;当火灾作用22 min后,受火区域构件都发生了较大的变形,引起平台结构的毁损和倾覆。     

应用迁移学习的林火烈度初始评估研究

林火发生后,开展森林生态系统烈度信息的初始评估,能够为灾后生态修复管理措施的快速实施提供定量依据。为了改善传统林火烈度评估模型的时效性,本研究利用历史过火区域的实地调查数据,构建基于迁移学习的烈度评估模型,并将其应用于2020年3月30日发生的西昌泸山森林大火烈度初始评估研究中。研究结果表明：迁移学习算法能够将源区域和目标区域的遥感影像光谱转换为多个新的特征变量,在这些新特征变量构成的投影空间中,源区域和目标区域样本具有相似的特征分布。在此基础上,基于源区域历史实地调查数据构建的烈度评估模型,能够迁移应用于目标区域的烈度评估。在本研究林火烈度的初始评估中,基于迁移学习的烈度评估模型精度较高,总体精度为71.20%,Kappa系数为0.64。与该模型对比,未进行迁移学习的支持向量回归模型精度较低,其总体精度为58.00%,Kappa系数为0.48。同时,基于dNDVI、dLST和dNBR指数的经验回归模型精度最低,其总体精度分别为：20.80%、34.8%和24.80%,Kappa系数分别为：0.01、0.19和0.06。本研究可为林火灾后管理措施的快速响应,提供一种新的思路和参考。     

城市消防站布局规划模型的对比分析

本文对传统消防站布局规划模型、基于路网的G IS服务区分析模型的消防站布局规划模型进行了比较和分析,并结合城市实例运用服务区分析模型进行了消防站布局规划研究。研究表明该城市现状以及原有规划预留的消防站布局仍存在多个盲区,部分服务范围重叠较严重。基于研究成果并结合实际提出了消防布局规划的优化调整方案。     

上海一次重大火灾烟雾的雷达回波特征研究

2006年5月4日下午上海市闵行区发生了一起重大火灾。火灾发生时上海WSR-88D多普勒天气雷达被置于VCP21降水模式下运行,却监测到了大火发生、升腾、扩展和扑灭的全过程,最强回波达45dBz。研究表明,降水模式能探测到火灾烟团,与废旧木材和生活区化学材料混燃有关,还与火场环境气象条件和燃烧对流补偿等有关,使碳黑凝团粒子进一步增大而被雷达清晰接收。大风可造成飞火,转风可使火头突然转向。因此,及时、正确的气象监测和预报是有效、快速灭火的重要保障。     

秸秆焚烧对区域城市空气质量影响的模拟分析

利用融合火点排放源、人为源和生物源的WRF-Chem(Weather Research and Forecasting Model coupled with Chemistry)模式,模拟2015年9月30日08:00(北京时间)起的72 h发生在淮河流域的一次农作物秸秆大面积露天焚烧过程,研究了农作物秸秆焚烧释放的气态污染物和颗粒物对区域城市空气质量的影响。通过有无火点两组试验分析了此次秸秆焚烧对流域内河南、山东、江苏和安徽四省83座城市CO、PM10(空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒物,即可吸入颗粒物)、PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物,即细颗粒物)和O3浓度的定量影响,结果表明:(1)融合NCAR-FINN(Fire Inventory from NCAR)火点排放资料的WRF-Chem模式较好地再现了此次秸秆焚烧及火点烟羽扩散过程。同时结合EDGAR-HTAP(Emission Database for Global Atmospheric Research on Hemispheric Transport of Air Pollution)人为源和MEGAN(Model of Emission of Gases and Aerosols from Nature)生物源的WRF-FIRE(考虑火点排放试验)对流域内城市大气污染物的模拟效果较为理想,尤其对秸秆焚烧释放的污染物CO、PM10和PM2.5和产生的二次污染物O3浓度的模拟。(2)秸秆焚烧所释放的污染物造成流域内城市一次污染物CO、PM10和PM2.5浓度的增加,火点中心和下风向城市增幅最为明显,最大小时浓度增幅达到3倍标准差。气态污染物CO和相比PM10粒径更小的PM2.5可随风扩散至更远的地区,对城市浓度影响更大。(3)此外,秸秆焚烧也使得火点中心城市和下风向城市二次污染物O3浓度增加,但小时浓度增幅极值区分布在火点下风向烟羽末端太阳光照充足的地区,最大小时浓度增幅接近3倍标准差。秸秆焚烧对区域城市空气质量的影响存在明显的空间分布差异且对城市各大气污染成分的影响也不相同。     

林火引起空气运动的数值模拟

研究林火行为同空气运动的相互作用对扑灭林火十分重要。文章建立了强温度扰动下空气运动的二维非线性准弹性模式，模拟了林火在静稳大气、环境风垂直切变和地面风促进延烧等三种条件下引起的空气运动场、温度场的结构和演变过程，得到了合理的结果。文章还分析比较了这三种条件下空气运动和热量输送的差异以及地面回流风的特点。     

耦合Rothermel模型与粒子系统的林火蔓延模拟方法北大核心CSCD

科学准确地模拟分析森林火灾蔓延动态对防灾减灾救灾工作具有重要意义。现有的林火蔓延模拟方法在林火蔓延计算和可视化表达上,耦合程度低且难以将动态物理模型计算结果实时可视化表达。针对这一问题,本文在综合考虑国内外各种火灾蔓延模型优缺点的基础上,选取应用广泛的Rothermel模型作为物理模型。通过惠更斯理论优化了火灾演进范围边界点割裂的不足,采取着火点密度阈值控制种子点数量与模拟可视化效率的平衡;利用布尔运算提高多着火点蔓延范围计算效率,将火灾模型与Open Scene Graph的粒子系统进行紧密耦合,完成火灾演进可视化表达。本文方法实现了对森林火灾蔓延的精确计算和实时、逼真模拟,为灾害应急部门提供信息化支撑。     

气象卫星亚像元火点面积和亮温估算方法

该文给出了利用极轨气象卫星AVHRR多个红外通道资料在不同火点强度条件下估算亚像元火点面积和温度的方法，包括利用牛顿迭代法求解不同红外波段（如:中红外3.7 μm通道和热红外11 μm通道，或短波红外1.6 μm通道和热红外11 μm通道）混合像元表达式建立的二元非线性方程组, 得到亚像元火点面积和温度；通过建立亚像元火点面积和温度与11 μm混合像元亮温增量和11 μm与12 μm混合像元亮温增量差异的关系，以查表方式获得对于相同红外波段不同通道（如11 μm和12 μm通道）亚像元火点面积和温度估算值。     

基于Himawari-8卫星的自适应阈值火点判识算法适用性分析

为对比分析Himawari-8(葵花8号)静止气象卫星在不同地区反演火点效果,选取2017—2019年山东区域火点统计资料和卫星多通道监测数据,分析自适应阈值判识算法在山东的火点识别效果,针对算法中背景亮温(T_(3. 9bg)),背景窗亮温差(ΔT_(3. 9_11bg)),以及背景系数n1和n2进行林、草下垫面参数敏感性试验,并通过选取阈值干预算法检验了识别效果。结果表明,自适应阈值算法可多时次连续观测山东区域的火情监测信息,火点数具有明显季节变化特征,遥感识别准确率达71. 5%;不同下垫面类型在四个参数试验中识别准确率变化趋势近似一致,但对阈值变化较为敏感;阈值干预算法对林地和草地的火点识别准确率样本均值为72. 7%和81. 6%,比原始算法分别提升了5. 8%和3. 8%;阈值干预识别算法能有效过滤误判像元,但两种算法均有漏判区域,根据本地化的下垫面属性优化阈值设定能够有效提升火点识别准确性。     

吉林省春秋季林火气象指数的建立及其变化特征

以吉林省为例,利用该省1952—2010年森林火灾(简称林火,下同)次数资料和全省气象站资料,分析该省林火次数时间变化特征及其与气象条件的关系,利用水分平衡法和统计回归方法建立林火次数气候影响评价模型并对其进行比较;在此基础上,利用水分平衡模型建立林火指数时间变化序列。结果表明,林火次数与降水、相对湿度、气温、风速等气象因子关系密切,水分平衡模型的气候影响评价效果优于统计回归模型;近62 a来吉林省林火指数和次数均呈增加趋势,表明气候变化有利于林火发生;2000年之后进入春、秋季林火多发期。