[发明专利]一种基于平面多个方向的森林小班林火蔓延模拟方法

说明书

一、技术领域

本发明涉及一种用于指导森林火灾扑救的森林小班尺度的林火蔓延模拟方法，特别是一种基于平面多个方向的森林小班林火蔓延模拟方法。

二、技术背景

在我国应用最多的林火蔓延模型包括Rothermel模型及王正非林火蔓延模型。王正非林火蔓延模型仅适用于坡度在60°以下的地形，上坡和风顺着向上坡的情况，后来，毛贤敏等人考虑风向和地形的组合，导出了上坡、下坡、左平坡、右平坡和风方向的5个方向的方程组，经计算可得出这五个方向的林火蔓延速度。

所以在王正非及经毛贤敏等人扩展后森林火灾蔓延模型的实际应用中，由于只考虑了上述五个方向上风速的参数，使实际应用受到限制。本发明从森林小班的尺度上，计算多个方向上林火蔓延速度，用于对林火蔓延的模拟，能得到更高精度的模拟结果。

三、发明内容

为了提高森林小班林火蔓延模拟的精度，本发明的目的是提供一种基于平面多个方向的森林小班林火蔓延模拟方法。

本发明的目的是这样实现的：任意方向风在坡面上的夹角φ′，满足tanφ′＝tanφ＊cosΔ，其中，φ为坡度角，Δ为坡向与风向偏角，Δ＝θ-A，θ为风向角，A为坡向角。森林小班任意方向林火蔓延速度R，其中，R为蔓延速度，R₀是蔓延的初速度，K_s是可燃物系数，φ为地形坡度角，V为风速，为任意方向风在坡面上的夹角，为沿顺时针方向与正上方向的夹角。特殊方向的角度如下：上坡φ′＝φ，下坡φ′＝180°-φ，左平坡φ′＝0，右平坡φ′＝0。

本项发明与现有技术相比具有以下优点：

从多个方向对林火进行模拟，避免了先前只通过五个方向速度对林火进行模拟的不完善，其动态性强，依赖参数少，获取方便，提高了模拟的精度和效率，因而可准确定位林火蔓延后各方向的位置，且模型具有简单易行的特点；根据所提出的平面多个方向数模可直接模拟小班林火蔓延的过程。

四、附图说明

图1为点火源林火蔓延的多个方向示意图。

图2为森林小班林火蔓延平面多个方向示意图。

五、具体实施方式：

基于平面多个方向的森林小班林火蔓延模拟方法与现有技术不同，作了很大改进，具体是：

首先，首先，如图1所示，将森林小班林火蔓延方向以着火点为中心向周围多个方向为森林小班林火蔓延方向。

其次，将森林小班林火蔓延方向以着火点为中心向多个方向为森林小班林火蔓延方向。任意方向风在坡面上的夹角φ′，φ′＝arctan(tanφ＊cosΔ)，其中，φ为坡度角，Δ为坡向与风向偏角，Δ＝θ-A，θ为风向角，A为坡向角。

最后，森林小班任意方向林火蔓延速度R，其中，R为蔓延速度，R₀是蔓延的初速度，K_s是可燃物系数，φ为地形坡度角，V为风速，为任意方向风在坡面上的夹角，为沿顺时针方向与正上方向的夹角。特殊方向的角度如下：上坡φ′＝φ，下坡φ′＝180°-φ，左平坡φ′＝0，右平坡φ′＝0。