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雷击火是森林火灾中的重要因素之一,在美国、澳大利亚、加拿大、俄罗斯等国,雷击火引起的火灾占总的森林火灾的三分之一,每年都给生态环境和社会经济造成了巨大的损失,雷击火已经成为世界许多共同面临的挑战。从20世纪初就有人对雷击火展开了研究,研究内容涵盖从现象分析到机理,从原因解释到建立概率模型,目标是对雷击火进行预测和防治。到目前为止,随着对雷击火研究的深入,人们对其机理的理解日趋清晰。对于雷击火的研究方向主要在两个方面:1.从微观实验角度研究可燃物的类型和状态,以在此基础上建立预测模型:2.通过雷电探测技术和历史数据等对雷击火进行探测定位和风险分析。迄今,从微观的角度通过模拟实验来研究雷击火发生的概率的研究非常缺乏,目前只有Latham(美国)和Draveniza(澳大利亚)开展过此类研究,而我国在此方面的研究几乎为空白。
本文的研究目标是利用雷电点燃可燃物的实验装置,通过大量的实验,研究雷电点燃可燃物的概率方程,认识含水率等因素对于雷电点燃的影响。
本文的研究工作总结如下:
1)采用大兴安岭地区的松针和白草作为实验材料,使用自主设计的雷击点燃可燃物的模拟实验装置,开展大量雷击点燃实验,得到雷击作用下可燃物的点燃概率方程,该方程包括实验环境温度、空气湿度,通道长度(两极间距)、含水率等变量。不仅得到点燃概率方程,而且还发现可燃物含水率在点燃概率的影响因素中最为显著。
2)通过实验研究了燃料含水率、电极间距等因素对点燃的影响,并对其物理过程进行了探讨。在不断改变环境温度的基础上,通过大量的实验,得到如下结论:电极间距对于点燃有较大影响,电极间距与电弧能呈正相关性。含水率对于点燃具有显著影响,当含水率越大,所需点燃的能量越大。该实验只是在一定含水率(5~50%)范围的结果。可燃物厚度、载荷与电弧能呈正相关性。松针所需的电弧能大于白草所需的电弧能。
3)改变空气湿度等因素,得到不同情况下的能量状况,探讨了这些因素对于点燃和实验的影响。