ICS 65.020.01 CCS B 04 DB23 黑龙江省 地方 标准 DB23/T 3730—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/T 3730 —2024 I 前言 本文件按照 GB/T 1.1—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 。 DB23/T 3730 —2024 1 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 DB23/T 3730 —2024 2 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： 𝑃𝐿𝐶𝐶=1−(1−𝑃%𝐿𝐶𝐶)1/𝑃𝐷𝐸 ································ ···························· (1) 式中： 𝑃𝐿𝐶𝐶——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 ； 𝑃%𝐿𝐶𝐶——给定极性的一次闪电的长持续时间电流概率 ； 𝑃𝐷𝐸——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𝐸𝑐，由公式(2) 计算： 𝐸𝑐=∫𝑈𝐼𝑑𝑡 ································ ································ ··········· (2) 式中： 𝑈——电压降， 单位为伏特(V)； 𝐼——电流，单位为安(A)。 将可燃物被引燃所需能量记为 𝐸𝑖𝑔，由公式(3)计算： DB23/T 3730 —2024 3 𝐸𝑖𝑔=𝜌𝜋𝑟2ℎ{𝑐𝑝(𝑇𝑖𝑔−𝑇𝑂)+𝑀[𝐶𝑝𝑙(𝑇𝑆−𝑇𝑂)+ℎ𝑖𝑔]} ································ ········ (3) 式中： 𝜌——可燃物床层密实度，单位 为千克每立方米 (kg/m3)； 𝑟——电流通道半径，单位 为米(m)； ℎ——可燃物厚度，单位 为米(m)； 𝑐𝑝——可燃物比热，单位 为焦耳每千克摄氏度 (J/kg•℃)； 𝑇𝑖𝑔——可燃物被引燃时 的温度，单位 为摄氏度 (℃)； 𝑇𝑜——实验进行时的 环境温度，单位 为摄氏度 (℃)； 𝑀——可燃物含水率； 𝑐𝑝𝑙——水比热，为常数，取 4.2×103J/kg•℃； 𝑇𝑠——水沸点温度， 为常数，取 100℃； ℎ𝑖𝑔——水潜热， 为常数， 取4.18×(100-𝑇𝑜+540) J/kg。 当引燃发生 时𝐸𝑐>𝐸𝑖𝑔，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𝐸𝑐和𝐸𝑖𝑔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： 𝑃𝑖𝑔𝑛𝑖𝑡𝑖𝑜𝑛=𝑖×𝑒𝑥𝑝(𝑗×𝑀) ································ ······························ (4) 式中： 𝑃𝑖𝑔𝑛𝑖𝑡𝑖𝑜𝑛——引燃后发生明火风险指数 ； 𝑖、𝑗——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； 𝑀——可燃物含水率 。 如果选用可燃物厚度计算 ，可由公式(5)计算： 𝑃𝑖𝑔𝑛𝑖𝑡𝑖𝑜𝑛=(𝑒𝑥𝑝(𝑎±𝑏×𝛿)±𝑐)±𝑛 ································ ······················· (5) 式中： 𝑃𝑖𝑔𝑛𝑖𝑡𝑖𝑜𝑛——引燃后发生明火风险指数 ； 𝑎、𝑏、𝑐、𝑛——可燃物厚度与引燃概率关系 回归系数； 𝛿——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： 𝑃𝐹=𝑚/[𝑘±𝑒𝑥𝑝(𝑎×𝑅𝑀±𝑏×𝑅𝐼±𝑐×𝜌𝐼±𝑑)] ································ ·········· (6) 式中： 𝑃𝐹——引燃发生后阴燃火维持风险指数 ； DB23/T 3730 —2024 4 𝑚、𝑘、𝑎、𝑏、𝑐、𝑑——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 ； 𝑅𝐼——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； 𝜌𝐼——可燃物灰分密实度， 单位为克每立方厘米 (g/m3)，由公式 (6-2)计算； 𝑅𝑀——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。 𝑅𝐼=𝑓/(1−𝑓) ································ ································ ···· (6-1) 式中： 𝑓——可燃物灰分与可燃物干重的比值 。 𝜌𝐼=𝜌𝐵𝑅𝐼/(𝑅𝐼+1) ································ ································ (6-2) 式中： 𝜌𝐵——可燃物密实度， 单位为克每立方厘米 (g/m3)。 𝑅𝑀=𝑀×𝜌𝐵/𝜌𝑜································ ································ ··· (6-3) 式中： 𝑀——可燃物含水率 ； 𝜌𝑜——可燃物除 去灰分部分密实度， 单位为克每立方厘米 (g/m3)，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