－研究方向－

以非受限空间内的森林与城市火灾为研究对象，研究火灾发生和蔓延的动力学演化机理与规律，以及森林与城市火灾扑救辅助决策关键技术基础。

－研究目标－

建立和发展我国森林与城市火灾大尺度预报、火行为预测和扑救决策支持的理论体系和技术基础，为森林与城市火灾防治高新技术的研究开发提供可靠的科学支撑。

－主要研究内容－

1. 森林与城市环境下火灾的形成。重点研究森林可燃物热解、着火与燃烧性；阴燃向明火转化；城市建筑群火灾形成动力学。

2. 森林与城市火蔓延动力学。重点研究有风与变坡度条件下的火蔓延；城市建筑群火蔓延；城市与森林（生态工程）间的火蔓延。

3. 森林与城市特殊火动力学。重点研究火旋风与飞火动力学；森林与城市多火点复杂行为；森林火与城市火的耦合复杂作用。

4. 城市火灾与材料和结构的相互作用。重点研究城市火灾环境下材料的物性和结构的传热与强度变化特性；热－力耦合作用下的结构性能与破坏机理及保护方法。

5. 森林与城市火灾系统复杂性。重点研究森林与城市空间与时间火灾统计规律；火灾系统自组织临界性。

6. 森林与城市火灾防治技术原理。重点研究森林与城市火险预测预报技术；火灾应急预案与应急决策技术；人群疏散与疏导技术。

－技术优势与特色－

1．森林与城市火灾安全研究室共有教授2人，副教授（含副研究员、高工）3人，讲师2人，博士后2人，具有博士学位的青年研究骨干5人，拥有一支年富力强、具有开拓创新精神的科研与教学队伍。

2. 森林与城市火灾安全研究室与日本国立消防研究所、希腊国家技术大学等研究机构建立了实质性的合作关系，和国内的清华大学、中国林业科学研究院、中国人民武装警察部队森林指挥部司令部等有实质性合作。

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

 •森林可燃物热解动力学研究。针对生物质燃烧的先导过程—生物质热解失重过程进行动力学模拟，建立了描述恒升温速率下森林可燃物热解过程的“双组分分阶段一级反应模型”，并研究了可靠的热解分析方法，在国际上首次证明了近几十年来广泛应用的Freeman-Carroll热解失重动力学分析方法在确定反应级数参数方面不稳定性的根源，并给出了改进模型。将Gaussian平滑算法引入森林可燃物热解数据的平滑处理中，构建了一种可靠的两阶段平滑算法。研究揭示了双组分连续反应模型、双组分平行反应模型和双组分分阶段反应模型在描述森林可燃物热解动力学方面的一致性。

 •森林与城市火灾自组织临界性和火险概率预测。研究林火宏观规律的自组织临界性森林火灾模型，综合了真实森林火灾系统的外界因素，构造出具有一般性的森林火灾模型；对我国森林火灾数据进行分析，首次证实了中国真实森林与城市火灾系统满足自组织临界性，并获得了临界性参数；发展了利用自组织临界性森林火灾模型模拟防火隔离带阻隔效果的数值方法，量化得到了防火隔离带引起的有限尺度效应及其对火灾分布的影响规律。发现了林火发生概率与气候因素的一元相关性，以及基于神经网络的林火发生概率与气候因素的多元相关性。研究了人为因素对火灾发生概率的影响规律，发现火灾发生概率与人口密度之间存在较好的幂律关系。发现森林火灾发生间隔与出现频率满足具有整数日波动的幂律关系。

 •森林火蔓延动力学和预测预报方法。实验得出了森林地表火行为与各种参数（包括可燃物的体积密度、来流风速、火焰高度、倾角以及火焰温度）之间的定量关系，建立了涉及流动、传热、传质及化学反应的林火蔓延模型；创新构建“综合点源模型”，发展出一整套估算森林地表火火行为特征量的数值预测模型。建立了火行为数值预报中尺度自适应的数值方法，综合考虑地形、植被、风速的变化， 提出火焰前锋尺度（局部尺度）的火蔓延模型，以及火场范围尺度（全局尺度）的火场扩展模型。该模型已经应用到武警森林部队WEB GIS系统上。

 •森林与城市多火点和火旋风动力学研究。研究了城市火灾多火点方阵的各火点相互作用规律，揭示了液体燃料条件下的火焰合并临近条件，并发展了利用燃烬时间表征火点相互作用相对强弱的理论方法。实验研究了火方阵中火旋风的发生规律。建立了大尺度火旋风实验台并对火旋风的诱发机制进行了初步揭示。

4．拥有一批自行研制的先进的实验设备与配套测试仪器，包括大型燃烧风洞、大型火旋风实验台、坡度可调火蔓延燃烧床实验系统、峡谷模拟实验台、阴燃实验台等。具备多通道，多参数风速风温测量系统，IKAC2000氧弹量热系统，NI数据采集与处理系统，便携式温度湿度测定仪，水份测定仪，电子天平，精密分析天平等一批先进的测试设备。利用这些设备可以在实验室内全面模拟林区地形的坡度变化、风速的变化等因素对森林林火行为的影响，还可对一些特殊火行为如火旋风、地表火向树冠火转化进行模拟研究。

5．拥有世界最先进的GIS系统平台ArcGIS和国内最优秀的GIS开发平台SuperMap等多套地理信息系统软件，可建立森林火灾的预测预报系统。同时还可以利用GIS强大的空间数据处理功能，进行森林防火管理规划，包括生物防火带规划、林火监测规划、资源优化配置、火灾扑救调度指挥等决策支持模块的开发。研究成果可望从宏观尺度对我国森林火灾发生的频率与面积进行早期预报。

－可提供的技术服务－

1. 森林防火管理系统软件：

可以为林火管理部门提供基于GIS的森林防火管理系统软件，在Internet环境中建立以Web GIS为平台的森林防火地理信息管理系统，在数据库的支持下实现林火信息及其森林防火的各类事物的空间属性和特征属性的结合，将极大地提高森林防火管理各环节的信息查询、检索，制图、标图工作的速度和质量，进而实现计算机辅助决策，提高森林防火的管理水平。地理信息系统不仅为森林防火的日常管理提供服务，而且当一旦发生森林火灾，能够实现森林火灾的快速定位，及时了解详实的火场及其周围的地理和资源环境。在辅助决策系统的支持下，对火灾发展趋势、速度、强度进行准确预测预报，由此制定合理的扑火方案，实现扑火力量的最优配置，缩短扑火出动时间，提高扑火效率，把森林火灾造成的损失尽可能地减少到最低限度。

2. 坡度可调火蔓延燃烧床实验系统

利用大型燃烧风洞和变坡度燃烧床，可以为林业管理部门提供构建扑火指挥辅助决策系统所需的火蔓延基础数据，包括在有风和变坡度条件下的火蔓延速度测定，燃料消耗速率测定等。

3. 城市火灾安全应急决策系统

建立的城市火灾安全应急决策系统，可以为城市火灾应急提供决策支持。

4.可燃物材料物性分析测试

利用德国IKAC2000氧弹量热系统，可以提供各种可燃物的热值测量服务；利用水份测试仪和大型鼓风干燥箱，可以提供各种材料的含水率测量与处理。