森林地表火蔓延是森林火灾的重要形式,坡度作为影响火蔓延的重要因素备受研究者关注。实验研究方面,实验室或野外火蔓延实验往往在有限尺寸的燃料床上展开,但不同坡度条件下燃料床宽度的影响往往被忽略;理论研究方面,火蔓延模型的建立通常基于火前锋无限宽假设,火线宽度的影响未受到重视。文献调研结果表明,燃料床宽度对火蔓延速率（ROS）及火焰动力学特征具有显著影响,但缺乏对上坡火蔓延过程中燃料床宽度影响的研究。此外,由于实验中缺少对相关参数的有效测量,实验结果的分析讨论往往基于定性描述或合理假设。因此,亟待进一步开展关于燃料床宽度及坡度对地表火蔓延影响的深入研究,分析ROS随火线宽度及坡度的变化规律,深化对上坡火蔓延传热机制的理解,提高对流动与燃烧耦合机制及规律的科学认识,为森林火蔓延的预测提供理论依据。本文以松木刨花丝为燃料,分别在侧向空气卷吸受限及非受限条件下,开展了一系列改变燃料床宽度（0.5～2.0 m）及坡度（0～30°）的模拟实验,通过精细的实验设计获得丰富实验数据,研究燃料床宽度及坡度共同影响下线形或非线形火蔓延动力学特征及其变化规律,揭示燃料预热过程的物理机制。侧向空气卷吸不受抑制的上坡火蔓延实验研究表明,火线形状受坡度的显著影响:坡度小于10°时,火线维持弧形并稳定蔓延;坡度大于20°时,火线弯曲程度进一步加剧并最终形成“倒V”形火线,火线两翼夹角随着坡度的升高而线性减小,燃料床宽度对火线夹角不存在显著影响。方差分析结果表明,坡度及其与燃料床宽度的交互作用对火焰长度及倾角的影响显著。燃料床宽度对火焰长度的影响极显著,但对火焰倾角的影响不显著。实验过程中,利用燃料床中线布置的热电偶研究ROS的变化规律。结果表明,全局上火蔓延速率随时间呈现先加速后稳定的变化趋势,但局部蔓延速率及滞留时间存在显著的波动特征,稳定蔓延阶段的蔓延速率及滞留时间均随着坡度升高而增大。结合实验数据考察了火蔓延加速模型的适用性,对火蔓延加速距离进行的研究表明,随着坡度及燃料床宽度的增加,火蔓延达到稳定阶段所需的距离更长。实验利用称重板及皮托管分别考察燃料燃烧失重及燃料床表面气体流动特征,结果表明,燃料的燃烧速率与空气卷吸流率直接相关,随着燃料床坡度的升高,燃料质量损失速率增大,浮力火焰羽流诱导的气体流动更加显著,证实了高坡度条件下侧向空气卷吸及火焰之间的相互作用是导致蔓延加速的原因。火前热流的测量结果表明,燃料床宽度较小时,不同坡度条件下的传热机制均为火焰辐射主导。燃料床宽度较大时,低坡度条件下的火焰辐射为主导传热机制,高坡度条件下的火前对流加热和火焰辐射共同作用。开展了线形上坡火蔓延受燃料床宽度影响的实验研究,利用与燃料床等高的侧边挡板,获得了稳定蔓延的线形火前锋。ROS随燃料床宽度及坡度的增加而增大,侧边挡板的存在使得ROS增大。基于无量纲宽度修正的坡度因子,建立无量纲火蔓延速率预测模型,结合前人实验数据验证了模型有效性。火焰长度随着燃料床宽度及坡度的变化规律与ROS一致,火焰倾角随着坡度的升高而减小,但受燃料床宽度的影响不明显。燃料有效消耗率随ROS的增大而降低,说明火焰到达时有效升温至引燃的燃料份额减小。建立火前辐射热流分布预测模型,基于数据分析,修正了火焰发射率与火焰深度之间的依赖关系。热流计测量结果表明,低坡度时（<20°）,火焰辐射是火前传热的主导机制;坡度大于25°燃料床宽度大于1m时,来自火焰的高温热气体对未燃燃料产生的对流加热逐渐发挥不可忽略的作用。基于流场数据分析,火前对流加热范围随着燃料床坡度及宽度的增加而增大。基于线形上坡火蔓延传热模型,对火焰辐射子模型进行修正,同时考虑燃烧区辐射对燃料预热过程的影响。对比实验结果,修正后的模型能够较准确地反映燃料床宽度及坡度对ROS的影响。模型预测的燃料升温特征曲线表明,燃料床宽度及坡度的增加将使得火前有效传热范围增大。水平蔓延时燃烧区辐射是主导传热机制;随着坡度的升高,火焰辐射逐渐发挥主导作用。在此基础上,针对火焰辐射主导的火蔓延,研究ROS受火焰宽度显著影响的阈值范围。通过对辐射视角因子的分析,提出新的近似模型以描述视角因子积分值随宽度的变化。与前人近似模型对比,本文提出的近似模型与数值解的偏差更小。最后,提出宽度阈值的预测模型,结果表明,宽度阈值与火焰长度及火焰倾角成正比。