森林防火隔离带技术的变革与优势

以消减可燃物的方式预防和阻隔森林火灾是林火管理工作的核心。传统阻隔技术向遮荫型防隔火技术的演变已成为近10余年西方多林国家林火管理工作的重要走向。从林火的特点和蔓延基本规律出发, 遮荫型防火隔离带技术通过局部消减可燃物载量和规则化可燃物分布, 显著降低其可能形成的林火强度, 使大多数火灾自行熄灭。该项技术的实施不受区域和气候条件限制; 与传统全光式防火隔离带和生物防火林带相比, 不但工作量较小, 对林分植被和生态环境的干扰也较小。该项技术实现了偶发性林火的防控、森林健康及生态维护的有机结合, 以此替代传统防火隔离带技术效益显著。针对遮荫型防隔火技术的进一步研究工作应包括不同稀化程度林带潜在火行为和其防隔火效能的量化评估、林地局部可燃物稀化的高效作业机具以及伴随该项技术实施产生的大量生物质副产品的有效利用问题。     

氮吸附法分析生物质焦孔隙结构

采用氮吸附法对4种生物质焦(稻壳、树叶、玉米秆、棉花秆)的孔隙结构进行测量,结果表明,不同种类焦样的比表面积和孔径分布有明显差别,树叶的比表面积最大,为242.21 m2·g-1,玉米秆的比表面积最小,为0.81 m2·g-1.850℃时,稻壳、树叶、玉米秆焦样的孔径分布曲线在微孔和中孔范围各有一个分布峰,而棉花秆焦样的孔径分布曲线只在中孔范围内出现一个分布峰.热解温度是影响孔隙结构的一个重要因素,在高温条件下,同步热解得到的焦样的比表面积较大,微孔较多.在本研究中,600℃、850℃的稻壳焦样和850℃的树叶焦样具有较大的比表面积,比较适合做吸附剂.     

生物质电厂飞灰用作肥料的可行性评价

为了研究炉排燃烧生物质电厂飞灰在农林方面的应用价值和可能产生的环境影响,根据欧盟相关标准分析了2种飞灰(A、B)的基础特性(水分、灰分、总有机碳含量、p H值和电导率),并利用电感耦合等离子体光谱仪、质谱仪分析了飞灰中营养元素和有害元素的含量;参考中国固体废物浸出毒性浸出方法标准研究了营养元素和有害元素的浸出特性。结果表明,2种飞灰p H值均大于12,呈较强的碱性;并且二者不仅含有较高浓度的有机碳(A:18.39%;B:7.79%),还富含K、Ca、Mg、P等营养元素,其他主要有害元素的含量低于欧盟一些国家生物质灰农、林用和中国粉煤灰农用标准所规定上限值,这使得它们可以作为土壤改良剂或者辅料应用的农林方面。此外,除A飞灰中Cr的浸出率为1.274%外,其他有害元素的浸出率远小于1%,因而当它们应用在农林土壤时不至于造成污染。     

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。     

国际林火发展动向和全球化管理对策

依据近些年典型国际林火案例,分析火灾的发展动向和产生的根源,由此探讨管理对策。野外火在许多国家表现为延长的高发季节、难以控制的超级规模,并有向北极圈内发展的势头。分析表明,相关国家和地区反复出现人力难以应付的森林大火,源于长期干旱和极端高温天气引发的气象灾害。持续不断的火灾爆发和不可控性,通过次生灾害进一步抬升灾害的源头,加剧灾害链循环和连发效应。与此同时,灾害的偶发性特点和灾害经济学以及政府的运作模式又决定特定国家和具体州省森林防火队伍建设的基本现状。眼下较可取和切合实际的解决方案,就是在此框架下寻找经济高效的灾害管控办法。面对业已非常脆弱的地球生态系统,提出全球性协同防御机制,全面加强跨国界和地区的火灾预防和救援互助工作,实现国家间灾害快速响应力量的调配与投放,从全球角度提高防灾和减灾投入效益并增强协同抵御超级大火的响应能力,有效应对日益加码的火灾挑战,保护人类共同的家园。