传统的火灾蔓延预测模型因其半经验性质和对大气-火行为耦合的简化处理,在复杂地形或强风条件下的火蔓延模拟中存在一定局限性.文章结合Briggs浮力羽流理论与Rothermel火蔓延模型,并引入惠更斯波动传播原理,构建了一种适用于复杂地形的草地火行为快速预测模型,能够精细模拟火焰锋线的动态演化.通过解析求解火焰羽流方程,该模型能够计算燃烧产热及其对环境风场的浮力抬升作用,实现了大气-火行为双向耦合的快速模拟.该模型综合考虑了背景风场、地形起伏、火焰羽流卷吸作用、可燃物含水率和压缩比、有效火焰宽度等因素对火蔓延的影响,克服了传统模型难以准确刻画锋线形状的难题.数值模拟结果表明,该模型能够准确预测不同背景风速和地形条件下火焰锋线位置及形状的时空演化.在100m初始引燃宽度试验组中,该模型预测的蔓延速率与动力耦合模拟结果的相对误差为-10.38%.文章提出地火蔓延模型具有较高的计算效率,将为火灾风险评估和应急响应提供技术支撑.
