桂西南松栎林火行为研究及碳排放计量

利用桂西南地区不同类型马尾松和栎林的冠层可燃物、地表可燃物、立地条件和气候因子等调查数据,运用Behave Plus 5.0.5和Consume 3.0模型,分析不同林型林火行为趋势,并计算各林分过火后可燃物消耗量和含碳类气体排放量。结果表明:不同林分可燃物载量分布差异显著,马尾松纯林在风速大于15 m·s-1时,极易由地表火转化为树冠火,马尾松-红锥-潺槁树林在风速大于20 m·s-1时,极易转化为树冠火,马尾松-石栎林、石栎-马尾松林和大叶栎纯林可形成地表火,但不易发生树冠火。研究可为进一步了解森林火灾对区域气候变化的影响提供基础数据。     

长白山林区落叶松林可燃物模型及火行为状况

在长白山林区不同龄级的落叶松林处设置样地，在样地上设置小样方。采集每个小样方内的死草、活草、凋落物层、半分解层以及1hr，10hr，100hr的杂乱物和灌木，做了可燃物参数的测定。利用Rothermel模型对落叶松林可燃物的蔓延速率、单位面积的热量、火线强度、火焰长度和最大可靠风速进行了计算，得到了比较满意的结果。根据火行为状况，制定了相应的火灾扑救对策。     

大兴安岭林区地下火形成火环境研究

地下火作为森林中一种难以控制的燃烧现象,其形成机理极为复杂。我国大兴安岭林区是森林地下火的多发地区。对该地区2002年发生的地下火研究表明：丰富的近土壤层和地下可燃物是森林地下火发生的物质条件,气象条件促进了森林地下火的发生,特别是在遇到降水少、长期干旱、地面温度增加、相对湿度降低和可燃物干燥的情况下,就很容易引起地下火灾。地下火有地理和时间分布特征。地表火主要发生在原始森林区域,如针叶林、阔叶林或针阔混交林,都有可能发生地下火。地下火一般燃烧速度慢,持续时间长,燃烧充分,具有隐蔽性强、燃烧不连续、方向易变等特点,地下火在所有火灾中对森林危害最大,特别是对落叶松、樟子松、云杉等的破坏更为严重。     

林火行为预测预报专家系统

在针对我国大兴安岭林区典型可燃物进行实验的基础上,参考美国北方林火实验室编制的BEHAVE程序中的数学模型,提出了一整套估算森林地表火火行为特征量的表达式。在此基础上,通过交互式窗口技术、字符型汉字技术和专家系统原理,建立了“林火行为预测预报专家系统”。该系统在输入现场可燃物分布特性参数及相应的地形条件和气象条件后,即能迅速预测火蔓延过程中不同时间段的火行为特征量的值。与野外试验的结果对比表明,预测的结果是合理、可靠的。     

拉萨和合肥环境下不同厚度保温材料EPS火蔓延特性研究

为了揭示保温材料EPS在不同厚度以及不同压力和氧气浓度等条件下火蔓延特性规律,分别在高原地区的拉萨和平原地区的合肥对其进行了火蔓延实验。实验是在小尺寸火蔓延实验台中进行的。通过分析在水平放置时,不同厚度保温材料在两地火蔓延过程中火蔓延速度、平均池火长度、平均最大火焰高度等特性参数的变化规律,定量地揭示了高原和平原环境对不同厚度保温材料EPS火蔓延特性参数的影响。结果表明,保温材料EPS火蔓延速度、平均池火长度、平均最大火焰高度在拉萨和合肥环境条件下,均随着保温材料厚度的增加而增加。同种厚度EPS在两地火蔓延过程中,火蔓延速度、平均池火长度、平均最大火焰高度在合肥地区都高于拉萨地区的特点。     

高层建筑典型外墙保温材料火蔓延特性数值模拟研究

有机保温材料被广泛应用于高层建筑外墙保温体系的同时,也可能增加高层建筑的火灾风险。本文通过计算机模拟,着重研究了保温材料之一的聚苯乙烯泡沫塑料(EPS)的火蔓延速率、失重速率及温度场分布等特性。研究结果发现:发生火灾后,外墙保温材料可以在很短的时间内自下而上蔓延至整个材料表面,并有表皮着火的现象。在火焰到达材料顶部之前,向上火蔓延占主导地位,材料中部区域明显燃烧脱落,火焰在材料两端上部继续燃烧,有向下加速蔓延的趋势;之后,火焰沿着材料中部内侧向下剧烈燃烧,材料呈V字型燃烧直至熄灭。在高层建筑外墙外保温材料火蔓延中,不同着火点情况下的燃烧速率随时间变化的趋势相似,且会形成两个波峰。     

通风不良室内火蔓延行为的大涡模拟

通风不良的建筑物室内发生的火灾具有很大的危害性.采用湍流大涡模拟方法,研究了通风不良室内火灾的烟气运动与火蔓延行为,得到了室内烟气温度、组分浓度、压力和速度等随时间的变化.在通风良好的条件下,计算得到的时均稳态的烟气温度与氧气浓度分布与实验相符合.在通风不良的条件下,模拟得到的烟气瞬时温度随时间的变化也与实验基本相符合,预报出了当氧气浓度消耗到较低程度时,火焰脱离壁面向通风口处移动的现象.     

一次低涡切变型连续性冰雹过程天气分析

对2004年7月13-20日西北地区东部出现的一次低涡切变型区域性冰雹天气过程,从其产生的大气环流背景和前期气候背景进行了讨论,并利用MICAPS提供的方法,对物理量场进行了初步分析,总结了其发生发展的客观规律。结果表明:形成这次连续性降雹的影响系统是500 hPa位于青藏高原东北侧到华北的低涡切变;深厚的不稳定层结和随高度增强的不稳定能量,是此次强对流发生的热力条件;有利的低层辐合与高层辐散的散度场是此次强对流发生的动力因子;随高度增强的上升运动为冰雹的形成提供了水汽条件。     

返包式土工格栅加筋路堤现场试验与数值分析∗

结合一座土工格栅加筋路堤的建造施工,埋设土压力盒、柔性位移计等元器件,测试了路堤在施工过程中竖向土压力、水平土压力、土工格栅拉应变的分布规律,并在此基础上开展了加筋路堤的数值分析,研究了加筋路堤的变形与潜面滑裂面形态。结果表明：①土工格栅加筋路堤内竖向土压力随路堤填高的增加而增大,在沿土工格栅布设方向上竖向土压力呈“单峰”状分布,峰值出现在土工格栅中部附近;②坡面生态袋后水平土压力较小,且受路堤边坡侧向变形的影响明显,加筋体后的水平土压力随填土高度增加近似线性增大;③路堤内各层土工格栅主加筋部分的拉应变在布筋方向上也为“单峰”状分布,峰值一般都出现在距坡面 3.5 m 处;④坡面返包部分筋材的拉应变主要产生于上部相邻两层填土施工期间;⑤加筋路堤的潜在破裂面可简化为 0.35H 的折线型。     

水位下降对某悬索桥桥基边坡稳定性影响分析

悬索桥桥基边坡由锚碇和桥墩构成复杂的的结构体系,其变形特点与天然边坡有很大区别。为深入研究水位下降对桥基边坡稳定性的影响,以某拟建悬索桥桥基边坡为例,采用有限元强度折减法计算了锚碇与桥墩耦合作用下水位下降不同高度边坡的位移、塑性点和安全系数变化规律。结果表明:随着河道水位逐渐下降,边坡发生主要水平位移的部位也随之下移,锚碇附近岩体位移受降水前期影响大;坡体内部塑性点主要分布在锚碇附近,分布范围随水位降低先增加后减少并最终趋于稳定;边坡安全系数随水位的下降先减小后增加,水位下降40 m后安全系数稳定在1.28;通过分析桥基边坡潜在滑裂面,确定了锚碇受拉是桥基边坡稳定性大小的控制性因素。计算成果可为大桥修建过程中边坡的稳定性评估提供参考。     

基于光纤光栅的地基土瞬态应变响应试验研究

为掌握冲击荷载下一定范围内地基土的应变发展、分布和变化规律,采用光纤布拉格光栅(FBG)技术,通过在级配连续的均匀密砂地基中水平埋设三层传感光纤,获得了不同落球高度条件下土体内部应变的动态响应。试验结果表明,各组试验中土体应变经历了幂律增长、线性增长、幂律减小(回弹)和残余应变(稳定)的四个阶段。土体达到峰值应变的时刻存在高度一致性,试验中测得约为100 ms;冲击荷载的影响深度在20 cm左右,为钢球直径的4~5倍。在相同FBG埋深条件下,土体应变随钢球落高增加呈近线性增长;在相同钢球落高条件下,土体应变随FBG埋深增加呈指数减小。研究成果对揭示土体应变发展机理、估算地基土体强度参数和快速测定含水率的进一步探索具有一定的指导意义。     

喷水灭火过程中足尺钢框架房屋温度场试验研究∗

喷水灭火行为引起的火场局部温度骤降,有可能引起房屋结构破坏。为研究火灾及消防过程中温度场的分布和变化情况,设计建造了足尺钢框架房屋,根据实际火灾及消防场景设计火灾荷载和消防系统,模拟了真实火灾下窗户玻璃破碎和喷水灭火对火灾温度场的影响。试验过程中利用热电偶测量火灾及消防全过程的火场温度,得到了火场中不同位置的温度变化曲线。根据试验结果,并结合火灾动力学分析了火场温度的空间分布和变化规律。研究表明:火灾过程中,火场在垂直方向上存在明显的温度梯度,空气温度随高度增加而升高;框架平面沿水平方向越靠近起火点,升温速率越快,能达到的最高温度越高,垂直方向温度梯度越大;玻璃破碎增大了通风口面积,对通风控制型火灾的温度场有显著影响,靠近通风口处温度略有降低,而远离通风口的火场纵深处温度大幅上升;消防喷水能迅速抑制火场燃烧,降低火场温度,降温速率随喷水灭火时间增长而减小;开始灭火的短时间内,火源附近温度骤降,降温速率最高达到391℃/min。     

桩土刚度比及布桩位置对桩身内力分布的影响研究

桩土刚度比及布桩位置直接影响抗滑桩的桩身内力分布及边坡加固效果。采用数值模拟的方法,考虑不同桩土刚度比和布桩位置,分别进行了计算分析。结果表明:(1)桩身剪力近似呈反"S"型分布,弯矩呈现向桩后的凸型分布,且桩身剪力和弯矩均随桩土刚度比的增加而增大,呈现先陡后缓的变化趋势;(2)桩位一定时,桩身正负最大剪力分别出现在桩身1/2和1/4高度位置,对应位置应加强抗剪箍筋的配置;桩身弯矩最大的位置出现在桩身1/3高度位置,即边坡滑带所在的位置,对应位置应加强抗弯钢筋的配置;(3)布桩于边坡中部及两侧时,加固后边坡的安全系数提高明显,桩身剪力和弯矩较大,而且对塑性区有明显的隔断作用。考虑到一般边坡中部的滑体厚度较深,在坡体中部位置布桩无论在技术上还是经济上都不太合适,因此,建议布桩于边坡中部两侧的位置,可取得较好的加固效果。