DB23∕T 3730-2024 雷击引燃森林可燃物风险的试验方法

ICS65.020.01

CCSB04

DB23

黑龙江省地方标准

DB23/T3730—2024

雷击引燃森林可燃物风险的试验方法

2024-08-30发布2024-09-29实施

黑龙江省市场监督管理局发布

DB23/T3730—2024

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起

草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。

本文件由黑龙江省林业和草原局提出。

本文件由黑龙江省森林草原防火标准化技术委员会归口。

本文件起草单位：东北林业大学。

本文件主要起草人：孙龙、于宏洲、杨光、蔡慧颖、胡同欣、宁吉彬、娄虎、张宇婧。

I

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雷击引燃森林可燃物风险的试验方法

1范围

本文件提供了雷击引燃森林可燃物风险试验方法的仪器设备及数据收集、试验样品处理及试验结

果的计算。

本文件适用于黑龙江省森林地表细小死可燃物雷击引燃风险的试验方法及概率计算。

2规范性引用文件

本文件没有规范性引用文件。

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

森林地表细小死可燃物

森林地表小于等于1h时滞的枯枝、落叶和枯草。

可燃物密实度

可燃物床层中可燃物颗粒自然状态下堆放的紧密程度，由可燃物容积密度和可燃物基本密度相除

获得。

可燃物容积密度

容器内可燃物质量与可燃物容积比值。

可燃物基本密度

可燃物在没有空隙的条件下单位体积的绝干质量。

4仪器设备及数据收集

仪器设备

可产生与感应雷（电流波形8/20μs）和直击雷（电流波形10/350μs）相同冲击电流的测试仪器。

数据收集

4.2.1可燃物样品采集

林地内采集森林地表细小死可燃物。

4.2.2气象数据采集

1

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气象数据可使用当地气象观测站数据，也可使用适合监测区域空间分辨率的气象栅格数据。数据采

集要素包括：地表气温、相对湿度、地表风速和降水量。最佳气象数据时间分辨率应小于1d。

4.2.3闪电数据采集

闪电数据可使用当地闪电定位数据，包括：闪电发生位置、极性、电流持续时间。最佳闪电数据时

间分辨率应小于1d。

5试验样品处理

可燃物样品处理

将采集可燃物放入水中浸泡8h，使用烘干箱对浸泡后的可燃物进行烘干，烘干至含水率为5%~30%。

测量可燃物厚度和质量，计算得出可燃物密实度。同时测量待测样品灰分含量及干重。

可燃物样品引燃

使用仪器设备分别模拟产生10/350μs波形和8/20μs波形的雷电电流，对样品进行放电。放电电极

的尖端与样品表面之间距离为2mm。从小到大调节电流大小直至发生持续3分钟的燃烧即可燃物被引燃。

记录试验环境温度、相对湿度、引燃样品的含水率和厚度、引燃时刻仪器设备的冲击电流值、电压值和

电压降。

6试验结果计算

长持续时间雷电电流风险指数

可燃物雷击引燃是由云地闪电流的热效应引燃，决定能否引燃的特征参数主要包括云地闪的极性、

电流强度、连续放电时间和回击次数等。对云地闪的实时监测可以得出长持续时间雷电引燃风险，由公

式(1)计算：

1/푃퐷퐸

푃퐿퐶퐶=1−(1−푃%퐿퐶퐶)····························································(1)

式中：

푃퐿퐶퐶——雷电监测网络中所有被监测到的闪电出现长持续时间电流的风险指数；

푃%퐿퐶퐶——给定极性的一次闪电的长持续时间电流概率；

푃퐷퐸——雷电监测网络中单个闪电被检测到的概率。

闪电导致可燃物引燃风险指数

发生闪电后，可燃物有被引燃的风险。引燃发生风险指数需要基于长持续时间雷电流、可燃物类型、

闪电极性、可燃物含水率和可燃物厚度等数据来评估。当引闪电产生能量大于可燃物被引燃时的能量时，

可以认为引燃发生。将试验中仪器设备产生的电流引燃能量作为闪电产生能量，并记为퐸푐，由公式(2)

计算：

퐸푐=∫푈퐼푑푡···········································································(2)

式中：

푈——电压降，单位为伏特(V)；

퐼——电流，单位为安(A)。

将可燃物被引燃所需能量记为퐸𝑖푔，由公式(3)计算：

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2

퐸𝑖푔=휌휋푟ℎ{푐푝(푇𝑖푔−푇푂)+푀[퐶푝푙(푇푆−푇푂)+ℎ𝑖푔]}········································(3)

式中：

휌——可燃物床层密实度，单位为千克每立方米(kg/m3)；

푟——电流通道半径，单位为米(m)；

ℎ——可燃物厚度，单位为米(m)；

푐푝——可燃物比热，单位为焦耳每千克摄氏度(J/kg•℃)；

푇𝑖푔——可燃物被引燃时的温度，单位为摄氏度(℃)；

푇표——实验进行时的环境温度，单位为摄氏度(℃)；

푀——可燃物含水率；

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푐푝푙——水比热，为常数，取4.2×10J/kg•℃；

푇푠——水沸点温度，为常数，取100℃；

ℎ𝑖푔——水潜热，为常数，取4.18×(100-푇표+540)J/kg。

当引燃发生时퐸푐>퐸𝑖푔，闪电导致可燃物引燃风险指数为1，否则为0。

根据引燃试验中设备不同参数下不同可燃物含水率、可燃物厚度的引燃情况，使用퐸푐和퐸𝑖푔建立的

可燃物引燃回归模型和回归系数，用于计算引燃后发生明火风险指数和引燃后发生阴燃火维持风险指

数。

引燃后发生明火风险指数

可燃物引燃后如能保持明火燃烧状态，说明可燃物含水率足够低、载量足够高。可燃物引燃后发生

明火风险指数在实际使用中可根据所获取数据选择用公式。

如果选择用可燃物含水率计算，可由公式(4)计算：

푃𝑖푔푛𝑖푡𝑖표푛=푖×푒푥푝(푗×푀)······························································(4)

式中：

푃𝑖푔푛𝑖푡𝑖표푛——引燃后发生明火风险指数；

푖、푗——可燃物含水率与引燃概率关系回归系数，通过可燃物引燃试验建立可燃物参数与点

燃发生回归模型获得；

푀——可燃物含水率。

如果选用可燃物厚度计算，可由公式(5)计算：

±푛

푃𝑖푔푛𝑖푡𝑖표푛=(푒푥푝(푎±푏×훿)±푐)·······················································(5)

式中：

푃𝑖푔푛𝑖푡𝑖표푛——引燃后发生明火风险指数；

푎、푏、푐、푛——可燃物厚度与引燃概率关系回归系数；

훿——可燃物厚度，单位为厘米(cm)。

引燃发生后阴燃火维持风险指数

可燃物引燃后，如果闪电能量不足以使可燃物完全燃烧，或有明火蔓延至地表以下的腐殖质和有机

泥炭层，就会出现阴燃情况。阴燃火维持风险指数由公式(6)计算：

푃퐹=푚/[푘±푒푥푝(푎×푅푀±푏×푅퐼±푐×휌퐼±푑)]··········································(6)

式中：

푃퐹——引燃发生后阴燃火维持风险指数；

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푚、푘、푎、푏、푐、푑——可燃物含水率、可燃物密实度、可燃物灰分与引燃概率关系系数，

通过可燃物引燃试验建立可燃物参数与点燃发生回归模型获得；

푅퐼——可燃物灰分与可燃物干重减去可燃物灰分的比值，由公式(6-1)计算；

3

휌퐼——可燃物灰分密实度，单位为克每立方厘米(g/m)，由公式(6-2)计算；

푅푀——可燃物水分与可燃物有机物质质量的比值，由公式(6-3)计算。

푅퐼=푓/(1−푓)····································································(6-1)

式中：

푓——可燃物灰分与可燃物干重的比值。

휌퐼=휌퐵푅퐼/(푅퐼+1)································································(6-2)

式中：

3

휌퐵——可燃物密实度，单位为克每立方厘米(g/m)。

푅푀=푀×휌퐵/휌표···································································(6-3)

式中：

푀——可燃物含水率；

3

휌표——可燃物除去灰分部分密实度，单位为克每立方厘米(g/m)，可通过混合物质密度计算

获得。

雷击引燃森林可燃物风险指数

上述风险指数计算都应在给定时间内相同时间节点上进行，各自作为相互独立事件。当这些风险指

标事件同时发生时才可以符合雷击引燃森林可燃物条件，所以各风险指数乘积即可作为雷击引燃森林

可燃物风险试验指数，由公式(7)计算：

푃퐿𝑖푔ℎ푡𝑖푛푔푓𝑖푟푒=푃퐿퐶퐶×푃𝑖푔푛𝑖푡𝑖표푛×푃퐹······················································(7)

式中：

푃퐹——雷击引燃森林可燃物风险试验指数。

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参考文献

[1]AndersonK.Amodeltopredictlightning-causedfireoccurrences[J].Interna