森林火災(zāi)燃燒過程中的火行為研究.pdf

1、森林火災(zāi)具有突發(fā)性、隨機(jī)性和任意性，有一個(gè)逐步形成、發(fā)生、發(fā)展的過程。當(dāng)一般森林火災(zāi)受到特殊火場環(huán)境的綜合作用時(shí)，會(huì)有很大的隨機(jī)性和不可抗拒性。森林火災(zāi)又是世界上救助較為困難的自然災(zāi)害之一，撲救森林火災(zāi)具有極高的危險(xiǎn)性。森林火災(zāi)變化無常，幾乎沒有兩次相同的火災(zāi)。
　　火災(zāi)發(fā)生后，預(yù)測、預(yù)報(bào)林火蔓延速度、能量釋放、火強(qiáng)度以及撲火難易程度對(duì)森林火災(zāi)的撲救，配備人力和物力等具有很重要的意義。研究林火行為有助于及時(shí)掌握林火的發(fā)生發(fā)展，準(zhǔn)確

2、的掌握在何時(shí)何地在何種條件下會(huì)發(fā)生林火，有助于事先做好充分準(zhǔn)備，有助于做出正確的決策，有助于更加有效、安全地進(jìn)行撲火，避免事故的發(fā)生。但火行為的研究與發(fā)展比較緩慢，因?yàn)榱只鸬膹?fù)雜性和林火的試驗(yàn)比較難進(jìn)行。國外的研究人員仍在改進(jìn)現(xiàn)有的林火蔓延模型，并應(yīng)用到火險(xiǎn)等級(jí)預(yù)報(bào)、林火發(fā)生預(yù)報(bào)系統(tǒng)中。
　　冰雪災(zāi)害后，在實(shí)地調(diào)查了湖南省受冰雪災(zāi)害影響的林分及新發(fā)生的火燒跡地，設(shè)置了野外樣地，采集了樣品。測定、分析了含水率、可燃物載量等因子，計(jì)算

3、了火蔓延速度等火行為參數(shù)。結(jié)果表明：冰雪災(zāi)害后森林中有效可燃物負(fù)荷量在短期內(nèi)成倍地增長，可燃物厚度增加，連續(xù)性變強(qiáng)，含水率逐漸降低。在調(diào)查的樣地中，最低載量為12.23t/hm2，最高達(dá)到了50.26t/hm2，有5個(gè)樣地超過20t/hm2?；瓠h(huán)境發(fā)生了改變，火行為變得非常復(fù)雜：林火蔓延速度增強(qiáng)，面積蔓延速度、周長蔓延速度分別為111.67～972.71 m2/min，427～790m/(24)h；火強(qiáng)度更高，為675～7500kW/m

4、，平均超過3500kW/m，具備了大火的特征；火燒非常徹底，可燃物的消耗量超過85％；釋放的能量大，對(duì)樹木的損害也非常大，火烈度超過95%。
　　收集氣象等資料，實(shí)地調(diào)查大興安嶺地下火火燒跡地，設(shè)置野外樣地，并采取對(duì)照地，各采集樣品。測定地下可燃物的含水率、載量、熱值、點(diǎn)著溫度、灰分含量等因子，從火燒跡地形狀、燃燒深度、地下火的分類角度來分析地下火的火行為。結(jié)果表明：大興安嶺地下火的燃燒與可燃物干燥程度以及氣象條件密切相關(guān)，旱情越

5、嚴(yán)重，地下火越多；在3～4月份，平均氣溫在O℃以下，即使土壤封凍，也可能發(fā)生地下火；小葉樟草甸的生產(chǎn)力比較高，在腐爛、分解后不斷地沉積，形成腐殖質(zhì)或者泥炭，構(gòu)成了地下可燃物。半分解物和腐殖質(zhì)的點(diǎn)著溫度比較高，分別為405℃，525℃，但即使達(dá)到這些點(diǎn)著溫度，火焰也不是很明顯，同時(shí)也很難得到具體的熱值指數(shù)，原因都可能和灰分含量過高有關(guān)。受可燃物的厚度、堅(jiān)實(shí)度及含水率的影響，地下火的火行為非常復(fù)雜，火強(qiáng)度只能采取燃燒深度近似計(jì)算，燃燒深度為

6、15～30 cm；火燒跡地形狀為雞爪形插花狀或不規(guī)則形插花狀；以燃燒對(duì)象對(duì)地下火分類，可近似分為弱地下火和強(qiáng)地下火。
　　根據(jù)野外調(diào)查結(jié)果，基于森林亞類型，從森林可燃物的角度，以主要伴生樹種或下層植被為基礎(chǔ)，根據(jù)云南主要針葉林分布區(qū)的自然條件與林分結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及可燃物的各種特征對(duì)主要針葉林可燃物進(jìn)行劃分。依據(jù)云南主要針葉林的生態(tài)習(xí)性、可燃物的配置結(jié)構(gòu)等，把可燃物類型簡化為：灌木-云南松林，草類-云南松林；灌木-思茅松，草類-思茅松；

7、灌木-華山松，草類-華山松等六個(gè)主要類型。
　　測定云南主要針葉林云南松林、思茅松林和華山松林的可燃物特征參數(shù)，包括載量、表面積體積比、可燃物床厚度、死可燃物熄滅含水率、死可燃物熱值和活可燃物的熱值。建立6個(gè)可燃物模型，將其輸入到BehavePlus模型，評(píng)估各可燃物類型潛在的火行為。結(jié)果表明，云南主要針葉林潛在的火行為十分劇烈，其中，灌木-思茅松林的火行為最強(qiáng)，火焰長度為2～16m、火線強(qiáng)度5000～120000kw/m、單位面

8、積熱量為20000～27000 kJ/m2、最大蔓延速率為10～270 m/min，而草類-華山松的火行為最弱，火焰長度為0.8～4.5m、火線強(qiáng)度為300～6500kw/m、單位面積熱量為12000～18000kJ/m2、最大蔓延速率為1～25m/min。這和可燃物的類型有關(guān)，也和所處的生境條件、立地有關(guān)。
　　通過火燒跡地調(diào)查，可燃物的分析和飛火距離的模擬計(jì)算來研究云南松林的飛火，結(jié)果表明云南松的球果具有非常好的結(jié)構(gòu)特征，在條