消防科学与技术

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侯雁北, 王苏和, 李志勇, 唐国强, 付建伟, 胡伟兆

2025 (2): 147-151.

摘要 ( 94 )

本文研究了蒙脱土和海泡石在超支化阻燃聚氨酯硬泡（RPUF）中的适用性及其阻燃性能。首先，采用超支化聚（羟甲基氧化膦）膦酸酯（PHPOP）对蒙脱土和海泡石进行改性。然后将改性后的无机填料加入到RPUF中，通过调节填料含量制备了一系列复合泡沫材料。研究结果表明，加入改性蒙脱土和改性海泡石后，RPUF的热稳定性及阻燃性能显著提高。锥形量热测试和热重分析结果显示，改性填料的引入有效降低了RPUF的峰值放热率和总放热率，并增强了材料的热稳定性和残炭率。此外，研究还表明，改性蒙脱土和海泡石与PHPOP的协同作用显著提高了RPUF的电气绝缘性。本研究为聚氨酯硬泡的阻燃改性提供了新的思路和方法。

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办公楼数字化火灾荷载调查：数据收集和统计分析

丁一飞, 吕昕, 张伟杰, 张予馨, 黄鑫炎

2025 (2): 152-155.

摘要 ( 74 )

火灾荷载调查数据可为消防设计规范的制定和建筑性能化设计提供依据。为扩展现有的火灾荷载数据库，本研究采用基于机器视觉的数字化调查方法对中国香港和中国内地的27间办公室（11间大学校园办公室和16间商业办公室，总面积达3 130 m2）展开火灾荷载调查。所调查的办公室平均火灾荷载密度为（1 224±1 142） MJ/ m2，其中大学办公室为（382±297） MJ/ m2，商业办公室为（1 804±1 391） MJ/M2。与历史数据和规范设计值相比，商业办公室的火灾荷载密度明显偏高，而大学办公室则偏低。此外,可燃物成分分析发现，塑料制品在建筑内部可燃物中的占比有明显上升趋势。基于此，本研究建议在消防安全设计时考虑区分校园办公室和商业办公室，并注意燃料成分的变化趋势。

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文物建筑典型木构件燃烧及火蔓延试验研究

李航, 王波, 刘瑾洲, 胡皓玮

2025 (2): 156-162.

摘要 ( 69 )

我国多数文物建筑中存在多种形式的木构件，针对典型围合构件、屋顶构件及榫卯连接件开展燃烧及火蔓延试验，通过设置10 kW火源功率，模拟早期火灾场景下的火灾发展过程，并获得温度、热释放速率、辐射热流等参数的变化规律。研究表明，在相同火源功率条件下，构件尺寸、结构、树种、火源位置等因素均会对燃烧过程产生显著影响。对于围合构件，格栅结构的存在使得木结构容易形成双侧火蔓延，且热释放速率较高，可视为木结构建筑火灾中火蔓延路径的关键影响构件。对于屋顶构件中的天花，烧穿的发生同样有助于火势蔓延。对于斗拱和榫卯连接件，由于其选用的木材尺寸相对较大，为热厚型材料，火蔓延过程相对较为缓慢，但构件结构损坏同样可能对建筑本体造成巨大影响。研究内容为识别木构件早期火灾场景下的关键影响构件提供参考。

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基于数字孪生的隧道火灾实时量化、预测与风险评估技术

张小宁, 吴西强, 黄鑫炎

2025 (2): 163-167.

摘要 ( 63 )

隧道一旦发生火灾，可能会导致严重人员伤亡和经济损失。本文提出一种基于数字孪生的隧道火灾量化、预测与风险评估技术，用于提高隧道的消防韧性、应急处置效率和智能化水平。首先，基于数字孪生框架提出隧道火灾的量化预测方法、日常情况下的火灾风险评估方法。接着，分别介绍了隧道消防物联网技术、基于人工智能的火灾识别与量化技术、火灾蔓延与发展预测技术以及基于计算机视觉的隧道火灾风险评估方法。最后，通过试验或模拟数据对所提出的火灾监测、预测和风险评估方法进行了验证。结果表明，所提出的模型和方法都表现出了较高的预测精确度，可以满足隧道消防安全实践要求。

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轮椅人员疏散特性试验研究

张博思, 孙柏林, 王新宇, 余志红

2025 (2): 168-174.

摘要 ( 31 )

随着我国社会老龄化加剧，轮椅人员疏散在建筑安全疏散设计中的重要性日益凸显。本文通过设计试验，研究轮椅人员在自驱和推行两种不同疏散模式下的疏散特性，以及发生对向或者同向行走冲突时的避让行为。试验表明，由于推行人员更容易向轮椅施加推力，也更容易控制轮椅前进方向，因此，相比于轮椅人员自驱疏散，轮椅人员推行疏散速度更快，约为自驱疏散速度的1.9～2.6倍；在两种疏散模式下，轮椅人员的疏散速度均会随着通道宽度的增加而持续增大，这主要是由于在窄通道条件下，轮椅人员易于与通道边界发生碰撞，导致疏散速度降低。当与对向人员交汇时，轮椅人员的行走方向通常会向右偏移以避让冲突；当与其他轮椅人员水平并排疏散时，轮椅人员通常会调整速度，转变为碰撞冲突可能性最低的前后纵向疏散模式。因此，在考虑轮椅人员的安全疏散设计中，应确保轮椅人员有足够的可用宽度，以避免其疏散速度受到限制，同时在有条件的情况下，尽量采用他人辅助疏散模式。

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席夫碱金属配合物改性DOPO对环氧树脂阻燃性能的影响

王婧煊, 芦悦, 何亮潮, 孔庆红

2025 (2): 175-180.

摘要 ( 38 )

为了设计和开发具有绿色、环保高阻燃效率的EP阻燃剂，以SAPO及Fe(NO3)3·9H2O、Bi(NO3)3·5H2O为原料，设计合成了两种水杨醛基席夫碱金属化合物SAPO-Fe、SAPO-Bi。研究了它们对EP复合材料热稳定性能和阻燃性能的影响，并探究相关阻燃机理。结果显示，EP/6%SAPO-Fe、EP/6%SAPO-Bi的垂直燃烧测试通过UL-94 V1等级；LOI值分别提升20.6%和16.2%；pHRR值降低28.6%和34.8%；THR值降低30.8%和14.2%；与EP相比，残炭量分别增加了74.1%和112.9%；TSP值降低了40.4%和38.9%；PCOP值降低44.4%和50%。阻燃性能的显著提升主要得益于P、N元素与金属离子Fe3+、Bi3+的协同效应；残炭量的显著增加以及烟气释放的有效降低，归因于这些金属离子卓越的催化成炭能力，形成致密的炭层增强物理阻隔效果，从而有效阻止烟气的产生、可燃气体的逸出、氧气的进入以及热量的释放。

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室内自主巡检消防灭火机器人设计

李森, 马小飞, 冯春勇, 刘合钊

2025 (2): 181-189.

摘要 ( 53 )

研制了一款具备自主巡检和自动灭火功能的智能化消防机器人，以应对火灾中的复杂环境和紧急情况。在方法上，基于ROS系统，结合SLAM和深度学习目标检测技术，设计了履带式移动载体机器人，通过融合激光雷达、IMU和里程计等传感器数据来构建SLAM地图，并结合热成像与YOLO技术进行火焰识别与定位。在SLAM方面，选择并优化了Cartographer，以解决大规模建筑环境中的构图误差问题。此外，提出了YOLOv4-F火焰检测模型，并将其移植至ROS系统，实现自动瞄准功能。结果表明，优化后的SLAM算法在大规模环境中，有效减少了构图误差，YOLOv4-F模型的mAP@0.5达85.53%，实时检测精度为81%，速度为11 帧/秒。该机器人在试验中，成功实现了自主巡检和自动灭火功能，能够在烟气环境中实时准确识别火焰并迅速扑灭初期火灾，为智能消防机器人的实际应用提供有效的技术支持和新思路。

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化工罐区多灾种耦合动态概率分析

曾涛, 魏利军, 多英全, 王海顺, 陈思凝

2025 (2): 190-195.

摘要 ( 48 )

为了实现化工区域全面风险评估，突破多灾种耦合复杂场景时空演化不确定性的表征难题，对化工罐区多灾种耦合风险因素、演化规律、动态概率分析方法进行研究。首先，从设备及罐区层面深入剖析化工罐区灾害系统及相关的风险因素。其次，以多层级Bow-Tie结构描述化工罐区多灾种耦合链式演化规律，为事故演化网络构建提供理论基础。最后，以动态贝叶斯网络为动态不确定性量化工具，建立了化工罐区多灾种耦合动态概率分析方法。案例分析结果表明：自然灾害因素将导致储罐失效概率上升，通过动态概率曲线可识别事故演化的关键单元。该方法可为化工区域耦合灾害风险分析与应急管理提供数据支撑。

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环境温度对森林腐殖质阴燃特性的影响探究

王睿琛, 杨玖玲, 王皓良, 胡玉琦

2025 (2): 196-201.

摘要 ( 38 )

本文对不同环境温度下的腐殖质阴燃特性进行研究，以期为地下火防治提供科学依据。控制阴燃环境温度分别为15、25、35 ℃，试验获得不同工况下腐殖质阴燃的质量损失速率、蔓延速率、CO2和CO质量通量，探究环境温度对阴燃的影响。根据质量损失速率将腐殖质阴燃分为点火、增长和衰减三个阶段。35 ℃环境温度下腐殖质阴燃质量损失速率峰值相较15 ℃增长26.01%~29.63%。15 ℃温度下，距表面4 cm深度处的阴燃峰值温度最低，表层蔓延速度最慢，增长阶段气体排放峰值最低。15~35 ℃温度范围内，阴燃腐殖质的质量损失速率峰值随温度增加而上升，不同温度增长阶段平均质量损失速率无显著差异；增长阶段CO2质量通量峰值随温度增加而上升，平均质量通量随温度增加而下降，不同温度增长阶段CO2平均质量通量无显著差异。

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环形池火炙烤情形下陶坛破裂特性研究

杨小松, 杨再华, 王元波, 万景明, 王晨, 陈兵

2025 (2): 202-209.

摘要 ( 20 )

当酒库发生大面积火灾后，白酒泄漏形成的流淌火会环绕在未被引燃的陶坛周围，形成内边被陶坛限制的环形池火，在火焰的炙烤下，陶坛很容易发生破碎并引发二次事故。本文开展了一系列环形油池火炙烤不同储水量陶坛的试验，研究了陶坛破裂情况下火焰形态的演变特性与陶坛破裂后的裂纹形态及裂纹分布，并根据陶坛首次破裂时的破裂临界最大温度差计算获得了破裂临界热应力载荷。结果表明，大尺寸陶坛试验中陶坛破裂情况下的油池火火焰形态与小尺寸陶坛有较大差异。陶坛储水量对陶坛破裂后的裂纹总长度、裂纹密度与裂纹分布影响较小，小尺寸陶坛的裂纹主要分布在陶坛总高度的一半以下，大尺寸陶坛总高度一半以下的坛壁首先发生破裂，并且发生破裂时坛壁会产生大面积的破裂甚至垮塌。小尺寸陶坛与大尺寸陶坛破裂的临界最大温度差出现的位置与陶坛开裂区域的分布具有一致性。量化分析坛壁温差形成的破裂临界热应力载荷，发现当小尺寸陶坛坛壁热应力载荷小于14.9 MPa，陶坛不会发生破裂，当热应力载荷达到30.9 MPa，陶坛破裂概率为20%；当热应力载荷达到44.5 MPa时，陶坛破裂概率为80%；当热应力载荷达到56.9 MPa后所有陶坛都会发生破裂。大尺寸陶坛两次试验中破裂临界热应力载荷分别为19.9 MPa与10.9 MPa。

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基于冰模板法生物气凝胶的制备及热-力性能研究

绪志远, 展望, 蒋军成, 李丽霞

2025 (2): 210-216.

摘要 ( 27 )

以明胶为原料，通过冰模板法制备得到具有高度有序的多孔结构的生物气凝胶，提高材料的防火、隔热和力学性能。通过一系列表征测试，试验研究了明胶含量和冷冻时间对明胶气凝胶微观结构和性能的影响。结果表明：当定向冷冻时间为20 min且明胶添加质量分数为1.8%时，明胶气凝胶的力学以及防火隔热性能明显增加，在应变50%时的抗压强度为0.28 MPa，导热系数低至0.029 W/(m·K)，UL-94等级达到V-0级，LOI值达到31.44%。

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液冷型磷酸铁锂储能预制舱全氟己酮火灾抑制装置试验研究

张文彬, 张雨杭, 宋文琦, 李春强, 胡伟

2025 (2): 217-222.

摘要 ( 29 )

储能电站火灾事故频发，其消防安全问题日益突出。为验证模组级、全淹没级全氟己酮灭火系统对液冷型磷酸铁锂储能预制舱火灾（火灾突破至电池箱外）的抑制性能，设计液冷型磷酸铁锂储能预制舱全氟己酮火灾抑制装置。基于实际储能电柜和预制舱尺寸建立火灾模型，分析全氟己酮火灾抑制装置（模组级、全淹没级）对液冷型磷酸铁锂储能预制舱火灾的抑制效果。结果表明，两种抑制装置均可以在抑制介质开始喷放后8 s内扑灭明火，且30 min内不发生复燃。

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基于燃气爆炸试验优化TNT当量法预测冲击波超压研究

程建华, 翁应康, 顿志元, 张紫君

2025 (2): 223-229.

摘要 ( 34 )

为探究不同定点距离下甲烷-空气预混气体爆炸冲击波超压预测方法的适用性和准确性，采用自制燃气管道爆炸装置进行了不同浓度下冲击波超压随距离变化特性试验研究，选用TNT当量法与TNO多能法分析了不同定点距离下不同浓度甲烷-空气预混气体爆炸冲击波超压的差异性，并基于TNT当量法对不同定点距离下燃气爆炸冲击波超压公式进行了修正。结果表明：甲烷-空气预混气体爆炸冲击波的衰减与冲击波超压成正比，与定点距离成反比；随着甲烷-空气预混气体浓度增加，冲击波超压曲线由介于TNT当量法与TNO多能法之间，逐渐演变为近端高于TNT当量法、远端低于TNO多能法；当甲烷-空气预混气体体积分数为9.5%、11.5%、13.5%时，修正后的冲击波超压随距离变化结果相较于实测值偏差绝对值百分比均低于25%。

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氟蛋白泡沫灭火剂组分对Q235镀锌钢的腐蚀影响研究

孙韬, 叶良鹏, 蒋凯, 孔得朋, 张佳庆

2025 (2): 230-235.

摘要 ( 24 )

通过配制不同组分含量的氟蛋白泡沫灭火剂（FP），利用浸泡失重、动电位极化曲线和电化学阻抗谱（EIS）等方法研究了FP组分对Q235镀锌钢腐蚀行为的影响。结果表明，FP组分中的水解蛋白、FeSO4、醋酸钴、尿素和乙二醇对Q235镀锌钢具有促进腐蚀的作用，金属表面产生局部腐蚀并存在腐蚀产物；而两种表面活性剂起到缓蚀作用，金属表面光滑平整，腐蚀程度较轻。其中，作为泡沫稳定剂的FeSO4腐蚀作用最为显著，氟碳表面活性剂缓蚀效果最为明显。Q235镀锌钢的Nyquist图均表现为单容抗弧，说明其腐蚀过程主要受电荷转移过程控制。浸泡失重和电化学试验均表明，FP各组分对Q235镀锌钢的腐蚀性由强至弱依次为FeSO4＞醋酸钴＞水解蛋白＞尿素＞乙二醇＞SDS＞OBS。

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高温后纤维高强混凝土灌浆界面受剪性能试验研究

徐晨, 毛小勇, 朱勇, 蔡新江

2025 (2): 236-241.

摘要 ( 27 )

为研究高温后纤维高强混凝土灌浆界面受剪性能，对Z形双面剪切试件进行受剪推出试验，考虑温度（20、100、300、500、600 ℃）、界面粗糙度、灌浆料强度对受剪性能的影响。结果表明：随着温度升高，界面抗剪承载力呈下降趋势；增加界面粗糙度能有效提高界面的抗剪承载力，但温度继续升高，界面粗糙度对抗剪承载力的影响逐渐减小；增加灌浆料的强度等级，能够提升界面的抗剪承载力。

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基于TOD模式的站城一体化空间消防研究

彭敏, 吴振坤, 朱国庆, 袁狄平

2025 (2): 242-249.

摘要 ( 25 )

本文以TOD发展模式为背景，讨论了TOD模式在推动城市发展方面的重要性，研究了TOD模式下各组成部分及其火灾危险性，并详细讲述了TOD模式与消防工程的紧密联系，同时结合国内外TOD消防建设经验和目前的消防工作进展，初步总结了TOD模式下的消防策略，展望未来站城一体化空间的消防研究发展方向。

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基于改进Apriori算法的地下综合管廊火灾预警技术研究

崔涵, 魏立明

2025 (2): 250-255.

摘要 ( 30 )

随着城市的快速发展，城市地下综合管廊得以快速建设。由于其主要用于承载城市的电、气、热等资源，因而导致火灾风险大。针对此问题，本文提出一种基于改进Apriori算法的地下综合管廊火灾预警技术。该技术以STM32单片机为主控器，并且采用多种传感器获取管廊内数据。上位机方面采用LabView软件为用户端提供实时的数据监测画面以及报警信息显示。通过试验数据验证所提出的改进算法能够较原算法节省约60%的时间，并且其精确度可以保持在90%以上。针对不同类型火灾需要不同数据挖掘关联规则，本文以地下管廊电气线缆火灾为例，通过PyroSim软件建立火灾模型获取的火灾数据由本文所提算法进行关联规则挖掘，最后得到早期线缆火灾的3个特征，即线缆火灾的预警依据。

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杭州体育馆索网结构防火安全性研究

陈茗, 林鸿达, 王晓春4, 吴珂,

2025 (2): 256-261.

摘要 ( 23 )

针对杭州体育馆索网结构火灾温度敏感性高、防腐层存在引燃风险的问题，本文综合考虑火源位置、火灾荷载、自动喷水灭火系统与排烟系统有效性等因素确定火灾场景，通过FDS获取能反映大空间特征的火灾升温曲线，计算最不利场景下的构件温升，采用ANSYS结合热重试验分析索网结构的防火安全性。研究表明，由于吊顶对火羽流与高温烟气的阻挡，体育馆的最不利火源位置为中央吊顶边缘正下方，索网结构最高温度可达193 ℃，与场地中央火灾相比，承重索与拉杆的最高温度分别增加约119%与53%。杭州体育馆索网防腐层的引燃温度为244 ℃，被引燃的风险较低。索网结构构件在最不利荷载组合作用下的承载力与临界温度、结构整体稳定性和跨中最大竖向挠度均满足现行的抗火性能要求。研究结果可为大空间索网结构的抗火设计提供参考。

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不同建筑物内烟感报警的可靠性研究

余巍, 郑元栋, 吕银华, 邵飞

2025 (2): 262-269.

摘要 ( 45 )

感烟火灾探测器（简称烟感）是目前建构筑物内最为广泛使用的火灾探测器。为了解烟感在火灾早期预警中的报警规律、分布特征和具体作用，统计了2020-2023年浙江省消防远程监控现有150万只烟感数据，系统研究有线和无线烟感报警在楼宇建筑和自建房内时间特征、空间分布和干扰源等客观规律。研究结果表明：从整体数据来看，烟感起到早期火灾预警作用，尤其是无线烟感更好地保护了自建房，防止火灾伤亡事故发生；从可靠性来看，烟感发现真实火情的准确率较低（只有0.02%），99.98%的火警是非火灾因素产生的误报；通过关联度分析，楼宇建筑内烟感报警与人员活动密切关联，自建房等非正规建筑内烟感报警主要与烹饪油烟、水蒸气相关。本文还分析总结了消除烟感误报的15种可能方法和可行性评价，为从根本上提升感烟探测器的准确率提供了解决思路。

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多维度的森林防火应急道路综合评价体系研究

孙正宇, 毛世华, 李世友, 王秋华,

2025 (2): 270-275.

摘要 ( 48 )

为对森林防火应急道路开展科学合理的综合评价，通过查阅文献、研读标准规范、调查现状及专家访谈等方式展开研究，以隔火能力、通行能力、管理养护和生态保护4个评价维度为标准层，利用德尔菲法和层次分析法确定了16个评价指标及其权重值，构建了森林防火应急道路综合评价体系。在此基础上，利用该评价体系对滇西北某林场的森林防火应急道路进行了评价，通过评价查明了该路段存在的多项技术问题，并有针对性地提出了优化建议。

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10 kV线路山火桥接条件下火焰电气特性研究

曾毅, 王孟, 杨皓涵, 陈天翔, 吴驰

2025 (2): 276-281.

摘要 ( 39 )

近年来，输配电线路走廊山火事故频发，严重威胁电网稳定运行，给消防安全带来极大考验。为研究10 kV配电线路下山火全桥接条件下空气间隙泄漏电流的特性，开展了不同植被山火条件下12 cm导线-板间隙放电特性试验，分析了配电线路的故障信号特征，试验研究了不同植被山火条件下间隙泄漏电流的峰值特性和间隙等效阻抗，对比不同电容电流对泄漏电流的峰值特性和间隙等效阻抗及对工频泄漏电流和故障相电压之间相位的影响。结果表明，线路对地电容电流由1 A增大到3 A时，不同植被火焰泄漏电流的峰值降低；稻草条火焰泄漏电流峰值受到电容电流的影响程度最大，下降幅度为34.8%；灰分含量是影响稻草条火焰条件下间隙击穿的主要因素；火焰条件下导线-板间隙稻草火焰阻抗特性表现为感性，杉树枝树线接触时树木阻抗表现为纯电阻特性。研究结果可为通过线路电气信号预警山火和分析事故原因提供技术参考。

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基于文献计量学的我国火灾调查研究动态及热点分析

周培桂, 王爱斌, 李连东

2025 (2): 282-287.

摘要 ( 60 )

为了系统研究我国火灾调查研究的热点方向和前沿动态，利用CiteSpace和VOSviewer软件，使用合作分析、引文分析、共词分析等文献计量学方法，对CNKI期刊数据库收录的565篇研究文献进行可视化分析。结果表明：2003—2020年间，火灾调查文献发文量呈上升态势，2021年开始呈下降趋势。2003—2023年间，发文量前5.1％的机构占总发文量的32.21％，发文量前3.9％的作者发文占总发文量的18.9％；火灾调查研究作者间联系不强，只形成了少数的合作群体；“火灾调查”“火灾”和“现场勘验”中心度较高，是火灾调查的核心节点；学者们的研究视角前期较为集中，但目前已出现向新视角转变的趋势。该研究结果可为我国火灾调查理论研究和实践发展提供参考。

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一起森林（草原）-城镇交界域火灾的调查与分析

刘洋, 张书桢, 王心怡, 葛巍巍

2025 (2): 288-292.

摘要 ( 47 )

分析一起森林（草原）-城镇交界域火灾的调查过程。调查人员首先通过调查询问和初步勘验掌握了火灾的基本情况，利用无人机高空拍摄绘制了火灾蔓延的U形痕迹图，并结合火场的地形情况划分了火灾勘察区域。随后，调查人员分别采用网格搜索技术、环线搜索技术等方法对划分区域进行了分段式勘验，最终在重点火源区域内发现了关键火灾证据。分析认定该起火灾系人为野炊篝火未正确熄灭引燃周围可燃物所致。通过对该起火灾调查过程的分析，总结了调查过程中存在的不足和启示，以期为此类火灾事故调查提供参考借鉴。

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