森林火災燃燒過程中的火行為研究.pdf

1、森林火災具有突發(fā)性、隨機性和任意性，有一個逐步形成、發(fā)生、發(fā)展的過程。當一般森林火災受到特殊火場環(huán)境的綜合作用時，會有很大的隨機性和不可抗拒性。森林火災又是世界上救助較為困難的自然災害之一，撲救森林火災具有極高的危險性。森林火災變化無常，幾乎沒有兩次相同的火災。
　　火災發(fā)生后，預測、預報林火蔓延速度、能量釋放、火強度以及撲火難易程度對森林火災的撲救，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掌握林火的發(fā)生發(fā)展，準確

2、的掌握在何時何地在何種條件下會發(fā)生林火，有助于事先做好充分準備，有助于做出正確的決策，有助于更加有效、安全地進行撲火，避免事故的發(fā)生。但火行為的研究與發(fā)展比較緩慢，因為林火的復雜性和林火的試驗比較難進行。國外的研究人員仍在改進現(xiàn)有的林火蔓延模型，并應用到火險等級預報、林火發(fā)生預報系統(tǒng)中。
　　冰雪災害后，在實地調(diào)查了湖南省受冰雪災害影響的林分及新發(fā)生的火燒跡地，設置了野外樣地，采集了樣品。測定、分析了含水率、可燃物載量等因子，計算

3、了火蔓延速度等火行為參數(shù)。結(jié)果表明：冰雪災害后森林中有效可燃物負荷量在短期內(nèi)成倍地增長，可燃物厚度增加，連續(xù)性變強，含水率逐漸降低。在調(diào)查的樣地中，最低載量為12.23t/hm2，最高達到了50.26t/hm2，有5個樣地超過20t/hm2?；瓠h(huán)境發(fā)生了改變，火行為變得非常復雜：林火蔓延速度增強，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，對樹木的損害也非常大，火烈度超過95%。
　　收集氣象等資料，實地調(diào)查大興安嶺地下火火燒跡地，設置野外樣地，并采取對照地，各采集樣品。測定地下可燃物的含水率、載量、熱值、點著溫度、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)的點著溫度比較高，分別為405℃，525℃，但即使達到這些點著溫度，火焰也不是很明顯，同時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、堅實度及含水率的影響，地下火的火行為非常復雜，火強度只能采取燃燒深度近似計算，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；以燃燒對象對地下火分類，可近似分為弱地下火和強地下火。
　　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)特點以及可燃物的各種特征對主要針葉林可燃物進行劃分。依據(jù)云南主要針葉林的生態(tài)習性、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個可燃物模型，將其輸入到BehavePlus模型，評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，火焰長度為2～16m、火線強度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