林火行为和扑救技术研究进展

森林火灾会破坏森林资源,积极开展林火扑救研究对于保护森林资源具有重要意义。林火行为研究一直是林火研究领域的重点。文中针对地下火、地表火和树冠火3种类型,从火行为和扑救技术2个方面进行综述;认为通过研究林火发生与蔓延机理,建立基于燃烧物理机制的火增长模型,是发展林火扑救技术的科学基础。林火行为未来研究的重点是,探究自然条件下的地下火蔓延机制,发展地下火探测技术;完善地表火和树冠火蔓延的物理模型,确定地表火向树冠火转换的临界条件;提升火行为预报能力和开发扑救装备,增强扑救能力。     

黑龙江省夏季林火火焰高度和火强度的研究

介绍了黑龙江省夏季森林火灾的种类,其包括地表火、地下火、树冠火三种.分析了这三种林火蔓延方式之间的相互演变关系,阐述了火强度的研究方法并给出了平均火强度值.     

森林火灾中的树冠火研究

森林火灾按其燃烧物和燃烧部位的不同, 通常可分为地表火、树冠火和地下火3种。树冠火是指在林冠层燃烧和蔓延的火, 通常与地表火同时发生。树冠火发生数量不多, 但其燃烧温度高、火强度大、蔓延速度快, 对森林的破坏性极大。从树冠火的发生机制、蔓延模型、扑救方法、预防和减弱树冠火发生及蔓延危险性的措施几方面对当前国内外树冠火的研究进展进行了综述, 并对今后的研究方向进行了展望。     

山地森林火灾蔓延的特点及扑救方法

一、山地森林火灾蔓延的特点 其一,三种火灾（地表火、树冠火和地下火）呈综合性发展。通常针叶林易发生树冠火,阔叶林易发生地表火。单纯性的森林火灾较少。由于草本层干燥,密集连续,因而地表火发展极为迅速,尤其是采伐迹地,火势更强。由草本层燃烧的简单地表火火墙较窄,宽度通常5—8米。由草本和下层木共同燃烧的地表火较为猛烈,火墙宽度可在15米以上,扑救困难,造成大范围的过火面积。     

常见低、中强度地表火的组织扑打方法

<正>地表火是森林火灾中最常见的一种林火,它占整个森林火灾的94%。地表火按其蔓延速度可分为:急进地表火和稳进地表火。急进地表火的火头向前推进的速度是4～8km/h,稳进地表火火头向前推进速度4km/h以下。地表火     

北京西山可燃物特点及潜在火行为

以北京西山魏家村林场为研究区域,通过样地调查和森林清查数据将可燃物划分为针叶林、阔叶林、混交林和疏林地。根据样地调查和树木生物量模型计算不同类型和不同层次的可燃物载量、厚度和高度。根据2000—2006年当地气象数据,确定历史平均最大风速的平均值和主风向,在此背景下对风场进行模拟,进而对地表火和树冠火进行模拟计算,计算出不同类型火发生时火蔓延速度、火强度和火焰高度的分布图。地表火的蔓延速度为0.01～0.22m.s-1,树冠火的蔓延速度为0.12～2.25m.s-1;地表火的火线强度为144～6595kW.m-1,树冠火的火线强度为3214～189002kW.m-1;地表火的火焰高度为0.37～2.50m,树冠火的火焰高度为1.75～13.4m。通过对可燃物和火行为指标的计算,可以为防火林带规划和防火林管理提供依据,也可为可燃物管理、扑火安全防范等提供借鉴。     

森林火行为与特殊火行为研究进展

森林火灾主要包括地表火、地下火、树冠火3种蔓延形式。目前火蔓延模型主要关注于森林地表火的蔓延研究, 对一些特殊的火行为, 如树冠火、火旋风、飞火等研究极为薄弱, 而这些火行为在特大森林火灾的蔓延传播中起着重要作用, 往往加速火蔓延, 并对扑火人员造成生命危险。我国森林大多集中在山区, 火灾一旦发生, 由于复杂的地形、不均匀的可燃物分布、多变的局地风和林火的相互作用, 极易形成复杂的火行为。文中对森林火灾中的火行为和特殊火行为进行了论述, 讨论了当前的研究进展和未来发展趋势。     

可燃物处理对大兴安岭地区主要林型火行为的影响

【目的】模拟研究不同强度的可燃物处理对大兴安岭地区典型森林的火行为影响,为开展可燃物管理提供科学依据。【方法】在2019年火险期,分别对大兴安岭地区兴安落叶松林、白桦林、兴安落叶松白桦混交林等天然林和兴安落叶松与樟子松人工林进行可燃物调查和清理。每种林型分别设置3块样地(20 m×20 m),每块样地再分别设置4块小样地(10 m×10 m)。对每块样地进行林分结构调查,然后对4块小样地分别进行可燃物处理,包括割除枯死灌木和草本、清理枯枝和地表凋落物等。按可燃物处理程度分为未处理、低、中和高强度处理4个等级。低强度处理后林内无易燃及枯死灌草、地表无大型可燃物(10 h),可燃物梯最小高度为3 m,中强度处理后倒木、灌木及小乔木全部清除,高强度处理后地表存留可燃物不会支持火的持续燃烧和蔓延。调查可燃物处理后的可燃物空间分布。利用可燃物特征分类系统(FCCS)分别模拟各林分在火险期内一般天气情景和干旱情景下的火行为。一般天气情景下,模型输出的指数包括地表火蔓延速度、火焰高度和火强度指标;干旱情景下,模型输出指数为潜在地表火(火强度、火焰高度和蔓延速度)及潜在树冠火行为(树冠火发生指数、蔓延指数和蔓延速度指数)。【结果】模拟结果显示,低强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度分别降低51.6%和42.8%,火焰高度分别降低33.6%和39.4%,平均火强度分别降低22.8%和34%;而兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林的火行为变化不明显。中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林和樟子松人工林的地表火蔓延速度分别降低29.4%、37.1%、79.1%、83.3%和19.7%,火焰高度分别降低33.3%、29.8%、67.2%、69.7%和38.1%。高强度可燃物处理后,兴安落叶松天然林、兴安落叶松人工林、兴安落叶松白桦天然混交林、白桦林和樟子松人工林平均蔓延速度分别降低95.3%、97.6%、85.7%、88.9%和77.6%,平均火焰高度分别降低93.1%、93.9%、92.6%、87.6%和87.3%。干旱情景下,5种林型地表火行为指标随着可燃物处理强度的增大而明显降低(P0.01),白桦林无树冠火发生,其他4种林型树冠火发生可能性及蔓延速度随可燃物处理强度的增大而明显降低(P0.01)。【结论】在一般天气情景和干旱情景下,中强度可燃物处理后,兴安落叶松白桦混交林、白桦林、兴安落叶松天然林和樟子松人工林的地表火蔓延速度均低于1 m·min~(-1),火焰高度低于1 m,兴安落叶松人工林的地表火蔓延速度和火焰高度分别低于人工0.1 m·min~(-1)和0.1m;各林型地表火焰高度低,蔓延速度慢,易于直接扑灭;兴安落叶松白桦混交林和樟子松人工的树冠火发生降幅超过20%,兴安落叶松天然林和人工林地表火蔓延速度减少40%以上,树冠火发生可能降低30%。而高强度可燃物处理后,会影响森林结构及其功能,因此,针对当前主要林型进行中强度的可燃物清理,清理地表未分解的枯落物和易燃灌木草本以及树冠下空间易燃可燃物,就可以有效降低地表火蔓延速度和避免树冠火发生。     

秦岭森林潜在火行为数量分类及划分指标研究

根据秦岭林区 4 5块标准地和 2 2 5个样方的冠层易燃物最大密度 (D)、地表可燃物载量 (W )及地表可燃物绝对含水率 ( μ) 3个实测值的 1 35个数据 ,运用Dissimilarityanalysis计算认为 ,调查的 4 5块标准地明显地可聚为 6类。据类间差异性将秦岭森林潜在树冠火行为分为强度树冠火、弱度树冠火和无树冠火 3种类型 ,划分依据为冠层易燃物最大密度 ,区分指标分别为 0 1 1kg/m3 和 0 37kg/m3;地表火强度划分应用μ和W 双因素判断法 ,并将其划分为强度地表火、中度地表火和弱度地表火 3种类型 ,其区分指标分别为地表可燃物载量 1 4 0kg/m2 和地表可燃物绝对含水率 4 0 %。据此 ,秦岭林区潜在火行为共划分为 9种类型 ,分别为强度树冠火强度地表火类型 (D >0 37kg/m3,W≥ 1 4 0kg/m2 ,μ<4 0 % )、强度树冠火中度地表火类型 (D >0 37kg/m3,W≥ 1 4 0kg/m2 ,μ≥ 4 0 %或W <1 .4 0kg/m2 ,μ<4 0 % )、强度树冠火弱度地表火类型 (D >0 37kg/m3,W <1 4 0kg/m2 ,μ≥ 4 0 % )、弱度树冠火 ( 0 1 1kg/m3≤D≤ 0 37kg/m3)强度地表火类型、弱度树冠火中度地表火类型、弱度树冠火弱度地表火类型、无树冠火 (D <0 1 1kg/m3)强度地表火类型、无树冠火中度地表火类型和无树冠火弱度地表火类型     

关于森林燃烧火行为特征参数的计算与表述

森林的燃烧过程极为复杂 ,火行为是森林可燃物燃烧的一系列现象的总和。国内外林火研究人员多年来致力于火行为特征的研究描述 ,在火场范围 (周长或面积 )、火焰特征、火强度、火头的蔓延速度等方面取得了一些显著的进展 ,其中火强度、火焰高度和火蔓延速度是林火行为的 3大指标。火行为直接受火环境的影响。     

Study on Effect of Schima superba Fuelbreak

Schima superba is a pioneer species for forestation inwildland in tropical and subtropical zones. It can growwell in arid and barren sites and has a strong power ofsprouting from stools. The species has been widelyused for fuelbreak in southern China. In China thefuelbreak is often created by planting broadleaf treesalong the ridge, which is different from the conceptdiscussed in some papers (Agee, et al, 2000; Green,1977; Omi, 1996). In these studies, the shaded fuelbreakwas created by alte…     

Canopy fuel characteristics and potential crown fire behavior in Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) forests

Canopy fuel characteristics that influence the initiation and spread of crown fires were measured in representative Aleppo pine (Pinus halepensis Mill.) stands in Greece. Vertical distribution profiles of canopy fuel load, canopy base height and canopy bulk density are presented. Aleppo pine canopy fuels are characterized by low canopy base height (3.0–6.5 m), while available canopy fuel load (0.96–1.80 kg/m²) and canopy bulk density (0.09–0.22 kg/m³) values are similar to other conifers worldwide. Crown fire behavior (probability of crown fire initiation, crown fire type, rate of spread, fireline intensity and flame length) in Aleppo pine stands with various understory fuel types was simulated with the most updated crown fire models. The probability of crown fire initiation was high even under moderate burning conditions, mainly due to the low canopy base height and the heavy surface fuel load. Passive crown fires resulted mostly in uneven aged stands, while even aged stands gave high intensity active crown fires. Assessment of canopy fuel characteristics and potential crown fire behavior can be useful in fuel management and fire suppression planning.     

云南森林自然中心受损银荆林带阻火效能研究

在云南森林自然中心林区受损银荆林带设置标准地和样方,通过外业调查和实验分析,从银荆生物学生态学特性、防火林带受损率、受损规律以及林下可燃物的变化4个方面对银荆林带的阻火效能进行研究。结果表明:银荆防火林带平均受损率为65.79%,受损银荆的胸径略大于存活银荆;未清理过林下可燃物的受损银荆防火林带林下可燃物含水率为10.38%,单位面积可燃物重量为0.80 kg/m2,且燃烧速度快、火焰及温度高、火势蔓延迅速、烧损率大,已不具备防火阻隔性能,反而会成为火灾蔓延的通道;清理过林下可燃物的银荆防火林带林下可燃物少,能有效阻隔火势的蔓延,虽受损但仍具有一定的防火效能。依据当下防火形势,提出加大宣传力度,提高群众防火意识,加大森林防火基础设施的建设力度,及时修复受损的生物防火隔离带,加大森林防火投入、引进新技术等森林防火的建议。     

森林地下火蔓延方式及火行为特点研究

通过对近10年来黑龙江省地下森林火灾的现场调查和数据统计,分析了相同立地条件下森林地下火的蔓延速度、火强度、燃烧深度、燃烧火线特点及对林木的危害程度。     

Fuel buildup and potential fire behavior after stand-replacing fires,logging fire-killed trees and herbicide shrub removal in Sierra Nevada forests

Typically, after large stand-replacing fires in mid-elevation Sierra Nevada forests, dense shrub fields occupy sites formerly occupied by mature conifers, until eventually conifers overtop and shade out shrubs. Attempting to reduce fuel loads and expedite forest regeneration in these areas, the USDA Forest Service often disrupts this cycle by the logging of fire-killed trees, replanting of conifers and killing of shrubs. We measured the effects of these treatments on live and dead fuel loads and alien species and modeled potential fire behavior and fire effects on regenerating forests. Sampling occurred in untreated, logged and herbicide-treated stands throughout the Sierra Nevada in four large fire areas 4–21 years after stand-replacing fires. Logging fire-killed trees significantly increased total available dead fuel loads in the short term but did not affect shrub cover, grass and forb cover, alien species cover or alien species richness. Despite the greater available dead fuel loads, fire behavior was not modeled to be different between logged and untreated stands, due to abundant shrub fuels in both logged and untreated stands. In contrast, the herbicide treatment directed at shrubs resulted in extremely low shrub cover, significantly greater alien species richness and significantly greater alien grass and forb cover. Grass and forb cover was strongly correlated with solar radiation on the ground, which may be the primary reason that grass and forb cover was higher in herbicide treated stands with low shrub and tree cover. Repeat burning exacerbated the alien grass problem in some stands. Although modeled surface fire flame lengths and rates of spread were found to be greater in stands dominated by shrubs, compared to low shrub cover conifer plantations, surface fire would still be intense enough to kill most trees, given their small size and low crown heights in the first two decades after planting.     

林火蔓延过程中辐射换热和点燃特性分析

【目的】基于辐射换热原理和火行为模型,从理论角度研究林火蔓延过程中火源辐射换热规律以及辐射点燃的特点。【方法】林火蔓延过程中的燃烧区为辐射源,其向火蔓延前方的热辐射等效为矩形辐射面。矩形热辐射面的长度为火焰长度,宽度对应火线宽度;环境风速的变化导致热辐射面出现不同程度的倾斜。选取枯立木和枯倒木这2类林火环境中典型可燃物作为辐射接受体,并分别设定接受体微元距地面1.5 m高和贴于地面。将林火蔓延以及至林缘后熄灭过程中对目标物的辐射换热分2个阶段计算,由此推导出接受体的瞬态辐射换热通量和累积的辐射换热量的计算式,并相应构筑辐射点燃的判据。与此同时,结合以往对林火行为规律的认识建立起林火蔓延以及至林缘衰弱熄灭过程中火行为参数间的关系式以辅助模型计算。基于火灾安全计算的有效性原则,设定火灾场景为最糟糕情形,即火焰温度赋值为1 200 K、发射率为1.0,并且一般情形下热辐射在大气中透过率为1.0。计算过程中,取火焰火宽度50 m,火焰长度变化范围为5 m～40 m,而风速变化范围则为0 m·s^-1～10 m·s^-1。【结果】针对特定野外试验工况试算结果确认,辐射换热通量计算结果与野外测量数据高度一致,由此验证了辐射换热模型的可靠性。针对若干火灾场景开展系列计算表明,无论是接受到的辐射换热通量还是累积辐射换热量,枯立木相对于枯倒木都占有优势,但这种优势随环境风速增大有所削弱。火焰蔓延至林缘后对接受体的辐射换热为其能量积累做出主要贡献,是造成辐射点燃的主要能量来源。【结论】随着接受体与林缘间距离的增大,目标物的能量积累水平迅速降低;火焰长度和环境风速则通过改变热辐射辐射换热效率和持续时间以影响辐射点燃的条件。以林缘附近枯立木作为接受体开展热辐射点燃条件的计算证实,当树冠火焰长度增至40 m,30 m以上间隔都能有效避免辐射点燃现象。如果替换成生物防火林带,该间隔则可以大大缩短。本项工作凸显生物防火林带在阻隔林火中的重要性,同时为林火阻隔系统的设计以及林区设施的保护提供特定理论指导。