[发明专利]风力主导的野外火扑救机具灭火效能检测方法及系统

说明书

本发明公开了一种风力主导的野外火扑救机具灭火效能检测方法，其中包括：将理化性质稳定和整齐的草本植物按设定含水量、分布密度和高度栽插在一矩形燃料床上；燃料床一端由线状点火器自草本植物根部点燃，形成向另一端蔓延的野外地表局部火场态势；待燃烧火焰充分发展并开始向测试段稳定蔓延时，启动灭火机具，由热流计组计量灭火机具作用后至火焰在燃料床蔓延终结阶段设定观察点接受辐射热流强度的变化；根据所述变化和推导出的计算参数及算法度量并确定处于特定工作状态灭火机具的灭火效能。本发明方法通过在标准燃料床布置与地表可燃物分布状况相符的草本植物，加上倾角调整机构、侧向隔热和防自然卷吸挡板以及模拟的野外火自然对流机制，营造出具有典型性局部地表火动态蔓延的场景。

技术领域

本发明涉及野外火灾现场扑救机具的灭火效能的量化评估技术，尤其针对便携式风力灭火机具以及由风力主导并叠加辅助灭火功能的火灾现场扑救装备效能的量化标定，提供一种风力主导的野外火扑救机具灭火效能检测方法及系统。

背景技术

以风力主导的野外火现场扑救机具，在我国森林防火行业应用极其广泛。这类设备具有高度的便携性，可以在交通不便的偏远地域使用。尤其对于远离水源的地域来说，它们成为一线扑救队伍至关重要的作业工具。长期的实践表明，一台风力灭火机抵得上20-30名扑救队员采用简易“2号工具”扑打火线产生的效果。据初步估计，我国这类装备的年产量达10余万台(套)。

风力主导灭火机具主要用于扑救野外发生最为普遍的森林地表火和草原火。相关标准要求风力灭火机具出口风速＞70m/s(相当于17级以上超强台风)，2m外风速达到～22m/s(相当于9级台风)。在火线外围对推进中的火线(包括分散火点)实施作业时，对正在燃烧的可燃物以及其形成的火焰产生强大的非接触式机械作用力，在改变或移动可燃物位置的同时，产生的强迫风场使得局部出现完全的逆风火蔓延场景。吹入的大量环境空气与火焰区中高温反应气团产生剧烈的物质和能量交换，迅速改变火焰的结构和性状，显著消减火势。作为一种自维持能量灾害，野外火蔓延的动力源于燃烧着的火源向未燃区的辐射换热及其累积效应。在火焰受强迫风作用倒向已燃区后，其对邻近未燃区的辐射换热效率迅速下降，加上高速环境气流对未燃区的冷却降温，火蔓延机制基本中断。因强大风力产生的多重效应，火势可以得到控制，并最终产生局部吹熄现象。

在实际火灾现场，当火灾具有一定的规模时，其向环境的热辐射强度较大，扑救队员难以接近火线边缘，这大大削弱了风力灭火机的效用。另外，森林地表和草原火多发生在干枯的草丛中，火焰根部通常被竖立的草丛所包围。迎面吹来的强风经竖立草丛次第衰减后，对火焰根部的作用效果不尽人意。基于纯风力灭火机具功能的局限性，我国林业科技工作者尝试叠加其他物理和化学灭火方法及手段以强化其灭火效果；例如：在强迫风中添加CO₂气体，使得向火焰输送空气中的O₂含量显著下降，加上CO₂的密度较大，可以在火焰根部营造低O₂浓度场，有效抑制火焰区的燃烧反应速率，达到控制火势目的；再如，在风场中添加化学泡沫，并将其输送至火焰根部和燃烧可燃物表面，以迟滞可燃物表面各类化学反应。迄今为止，开发出的叠加功能包括风气(阻燃或中性气体)、风水、风雾(细水雾)、风粉(阻燃或中性粉末)、风乳(乳化剂)和风沫(化学泡沫)等类型。

目前针对风力主导的扑救机具的相关测试只涉及机具气动性能，比如风机的最大转速和出风量、两米外产生风场的速度分布以及附加灭火药剂的投送量等，而灭火效能的量化标定和鉴别则是空白。早年有学者从能量交换的角度开展过稍许理论计算，但并不涉及以风力主导设备对野外火动态蔓延实施扑救的工作原理和具体效能的检测。民间企业大都采用打木垛和针对其燃烧火焰进行的试验。但是，木垛火大都用于建筑内部的火灾模拟试验，对于野外动态蔓延的火灾现场来说不具备典型性。更为重要的是，由于缺乏可靠的检测参数提取和分析以及相应的量化评定指标，相关试验属演示性质。面对现下种类繁多风力主导的灭火机具，建立起科学、有效的效能评定方法和相应的检测装置，对于特定机具灭火效能的认定和设备的定型以及一线扑救队伍装备的标准化意义重大。

发明内容