大尺度空間草原火災情境模擬與災情推演研究

《大尺度空間草原火災情境模擬與災情推演研究》是依託東北師範大學，由劉興朋擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：大尺度空間草原火災情境模擬與災情推演研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：劉興朋
• 依託單位：東北師範大學

項目摘要

本研究以松嫩草原為研究示範區，東北師範大學草地生態研究站為實驗基地，綜合可燃物採樣測試、室內外點火實驗、數值模擬方法，從草原火行為分析、草原火蔓延模型構建和災損曲線建立三個基本問題入手，研究草原火災情境模擬與災情推演。首先，通過對點火實驗和草原火災案例分析，篩選影響草原火災蔓延的關鍵因子；其次，通過不同火環境下草原火行為的研究，利用燃燒學和流體力學方法，構建不同情境下的草原火蔓延狀態方程。最後，利用ArcEngine和編程技術，開展大尺度空間草原火動態蔓延模擬研究，建立草原火災災損歷時曲線模型。利用典型草原火災案例為研究示範，通過收集相關草原火災發生時可燃物、氣象、地形特徵、災情以及遙感影像資料，對草原火災案例進行情境模擬和災情過程推演，並通過反饋信息對相關模型進行驗證。本研究是草原火災救援中的關鍵性技術，對實現草原火災應急撲救的科學化、可視化，對保障撲救人員的人身安全具有重要意義。

結題摘要

草原位於環境梯度的中間位置，是我國的一條生態脆弱帶。在氣候變化背景下，草原火災發生頻繁且影響巨大，對草原區的社會經濟造成了巨大影響。本研究以松嫩草原為研究示範區，東北師範大學草地生態研究站為實驗基地，綜合可燃物採樣測試、室內外點火實驗、數值模擬方法，從草原火行為分析、草原火蔓延模型構建和災損曲線建立三個基本問題入手，研究草原火災情境模擬與災情推演。首先，通過對點火實驗和草原火災案例分析，篩選影響草原火災蔓延的關鍵因子；其次，通過不同火環境下草原火行為的研究，利用燃燒學和流體力學方法，構建不同情境下的草原火蔓延狀態方程。最後，開展大尺度空間草原火動態蔓延模擬研究，建立草原火災災損歷時曲線模型。利用典型草原火災案例為研究示範，通過收集相關草原火災發生時可燃物、氣象、地形特徵、災情以及遙感影像資料，對草原火災案例進行情境模擬和災情過程推演，並通過反饋信息對相關模型進行驗證。通過野外實驗，獲取了研究區草原可燃物特徵（生物量、含水率和連續度等），並構建了這些可燃物特徵的遙感數據統計模型；通過野外火行為實驗，獲取了在自然狀態下空氣溫度、地形、風速和可燃物特徵等要素對草原火蔓延參數的影響；並利用元胞自動機和流體力學方法分別開展了草原火災空間模擬研究；基於草原產草量、草原人口密度和草原經濟密度三個指標，構建了草原火災災損模型，為草原火災經濟損失和受災人口統計奠定基礎。同時本研究還開展了草原可燃物的變化研究，確定了草原可燃物在空間上累積量的變化。本研究是草原火災救援中的關鍵性技術，對實現草原火災應急撲救的科學化、可視化，對保障撲救人員的人身安全具有重要意義。