基于PyroSim的林区道路防火阻隔功能研究

  目的  林道网络及其宽度是林业生产、交通和旅游的需求，在发挥其最大经济效益的同时，兼顾林火巡护监测、应急救援，以及发生火灾时快速运送扑救人员和装备，阻隔森林火灾蔓延和发挥防火隔离功能。  方法  运用火灾动态仿真模拟软件PyroSim分别以坡度25°、35°、45°，风速1、2.5、4.5 m/s，林道宽度2、4.5、6 m构建云南松林微观山体模型，施加长12 m、宽1 m、热释放速率4.6 × 104 kW/m2的带状火源，模拟中等强度林火研究不同林道宽度的防火阻隔功能。  结果  林道宽度2 m无法满足防火隔离需求。林道宽度4.5 m的防火阻隔功能一般，当坡度超过35°、风速大于4.5 m/s时易失效。林道宽度6 m拥有较强的防火隔离功能，能较好阻隔中等强度的林火蔓延，可满足坡度小于45°、风速小于4.5 m/s的情况，当风速大于4.5 m/s时该林道宽度的隔离功能可能失效。中等强度的森林火灾火场中心温度在700 ~ 1 200 ℃左右，热释放功率可达3.0 × 105 ~ 9.0 × 105 kW，蔓延山坡10 m只需约1 min，可燃物燃烧速率60 s可达到40 kg/s以上。  结论  云南省云南松林区道路宽度建议设置为6 m，能够取得较好的防火效益。常年处于高风速，坡度大于45°，树种高大的林区建议增加林道宽度至8 ~ 10 m。此外本研究应用PyroSim建立火场模型仿真模拟林道阻火功能是可行的，可为林区道路建设的合理设计、确定林道密度和宽度的阻火功能指标与经济效益相适应的最大限度阈值、降低森林火灾破坏力具有一定的指导意义。      

澳大利亚桉树林火灾研究进展

森林火灾是全球范围内最严重的自然灾害和突发性公共事件之一。林火研究的主要驱动力包括植被特点（尤其是大面积人工林,如桉树林等）、火灾风险评估和火前预防、火后恢复以及林火监测的现实需求等。文中从澳大利亚桉树林的火灾发生机制、林火对生态环境的影响、林火时空格局、火管理和火监测—预警—风险评估技术与方法等方面,综述了21世纪以来澳大利亚桉树林火灾研究进展并展望了桉树林火灾未来研究的方向,以期为我国桉树人工林的可燃物管理、林火监测与预警技术等提供借鉴。     

昆明地区重大森林火灾火烧迹地可燃物能量分析

对昆明地区重大森林火灾迹地进行外业调查,并对其可燃物进行系统研究。结果表明:火烧迹地的地盘松幼林、光叶石栎和紫茎泽兰的可燃物绝对含水率分别为13%、11%和12%,可燃物载量分别为0.4、0.5和1.1 kg/m²,热值分别为20700、20600和19100 kJ/kg,单位面积热量分别为8280、10300和21010 kJ/m²。说明火烧迹地的可燃物干燥易燃,在防火期有可能再次发生火灾,并发展为高强度火,应重视重大森林火烧迹地的管理、更新和恢复。     

气候变化背景下云南松林火灾害的响应规律研究

基于1990—2018年云南省云南松分布区气象数据和森林火灾数据,采用Mann-Kendall趋势检验法、对比分析法以及相关性分析研究气象指标与森林火灾的动态变化趋势和响应规律。结果表明:(1)防火期平均气温在1998—2018年达显著上升水平,年均与防火期的平均相对湿度均在1995—2018年达显著下降水平;年均及防火期的平均风速均在1995—2004年达显著下降水平,防火期平均风速在2010-2018年达显著上升水平;(2)年均气温和相对湿度、防火期降水量和平均相对湿度呈下降趋势,其他气象指标呈上升趋势;(3)各气象指标对森林火灾的影响强度为年均气温>防火期平均气温>防火期平均相对湿度>年均相对湿度,4个指标均达到极显著水平(P<0.01);(4)火灾气象指标评价得分总体呈上升趋势;(5)云南松火灾次数年际波动较大,总体呈下降趋势,1990—2010年火灾次数增加,2011—2018年明显减少。     

积温分布的空间模拟及三维可视化初探

选取云南省130个气象站点的积温(≥10.8℃)、海拔、纬度、经度、坡度和坡向实测数据,结合云南省1∶250000DEM地形图提取的5个环境梯度因子数据,并经相关处理和转化后,利用回归分析方法和空间插值方法,构建海拔(x1)、纬度(x2)、经度(x3)、坡度(x4)、坡向指数(x5)与积温(y)的多元线性回归分布预测模型。结果表明,预测的多元线性回归模型为y=28978.223-2.080x1-232.423x2-144.803x3,对积温分布的影响大小依次为x2、x3、x1。利用ARCINFO软件将相关环境梯度因子代入模型得到平面积温分布图,对DEM数据进行渲染操作得到地形立体效果图,将平面积温分布图和DEM立体效果图相叠加即实现积温分布立体效果图可视化,以更好地观察地势高低的积温分布。     

在思茅松林计划烧除中坡向对土壤有机碳储量的影响

比较常规林和计划烧除林阳坡、半阳坡、阴坡3个坡向的腐殖质层厚度、载量、有机碳储量,以及0～60 cm土壤层次的有机碳含量和储量,分析坡向在思茅松林计划烧除中对土壤有机碳储量的影响.结果表明:思茅松林3个坡向腐殖质层厚度、载量、有机碳储量增加均极显著(P＜0.01),分别增加0.51 cm、3.048 t/hm2、1.946 t/hm2.0～ 60 cm层次各个相同坡向平均土壤有机碳含量增加极显著(P＜0.01),增幅为阴坡＞半阳坡＞阳坡,分别增加了0.654、0.531、0.506.各个相同坡向平均土壤有机碳储量增加极显著(P＜0.01),增幅为阴坡＞阳坡＞半阳坡,分别增加了45.636、37.308、35.870 t/hm2.这些数据说明,计划烧除可以增加土壤固碳效益,选择阴坡和阳坡进行计划烧除可获得更好的固碳效率.     

澳大利亚草地火研究进展

随着全球气候变化,尤其变暖明显,干旱天气常现,草地火频繁发生,给全球生态环境带来了巨大影响。文中从草地火形成机制、火对草地生态系统的影响、草地火时空格局及规律、草地火监测预警及预测预报、草地火管理、草地火风险评估、引燃草地火的火源等方面来阐述澳大利亚草地火研究进展,总结草地火研究存在的问题,并展望草地火未来研究的方向。研究结果能为我国草地火的预防与扑救提供参考,为我国及时调整现行草地火管理政策、改进草地火防控措施以及草地火生态、可持续经营管理提供借鉴。     

柞木燃烧蔓延规律及释烟特性研究

[目的]灌木林内植被生长连续、多藤蔓附生,在垂直、水平方向分布紧密,可燃物负荷量大,燃烧蔓延速率快、火强度高.柞木是云南省典型灌木林植物代表,开展燃烧蔓延及释烟特征研究可为灌木林火防治提供科学依据,减少灌木林火发生频率,保护森林资源.[方法]以云南省局部山地地形、柞木植被数据为基础,利用Fire Dynamics Simulator(FDS)建立微观山体柞木林模型,设置5种坡度(0°、15°、25°、35°、45°)、2个火源位置(火源1、2分别位于坡度15°、0°),分别模拟4种风速(0 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s、3.5 m/s)条件下柞木林火燃烧,研究柞木林火燃烧蔓延规律、温度变化趋势、CO浓度、CO2浓度、烟气流速、烟气热辐射.[结果]微观柞木林模型燃烧约100 s趋于稳定,风速≤2.5 m/s的初始燃烧阶段,坡度15°与25°、35°与45°区域燃烧温度几乎同时达到反应温度300℃,柞木林火在以上连续坡度范围内蔓延速度更快;火源1为起火点时,25 s内,3.5 m/s风速时坡度15°区域为主要蔓延位置;平地内燃烧温度可达2000℃、烟气热辐射量为1500～1700 kW/m2、烟气流速约15 m/s,均高于其它坡度;下山火受逆风影响蔓延较为困难,风速3.5 m/s时下山火发生概率较小;在柞木林火模拟过程中,烟气流速与坡度呈负相关,坡度增加风速降低,烟气流速越小;烟气热辐射的初始上升速率较为缓慢,150 s左右数值变化趋于稳定.[结论]FDS软件模拟微观柞木林模型燃烧与实际火灾发生蔓延状况大致相同,可作为森林火灾燃烧蔓延规律及烟气释放特征研究的有力工具.模拟结果可为柞木林火预防、扑救提供科学指导,有效提高森林防火的工作效率.     

紫茎泽兰的燃烧火行为特征

紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)是一种外来入侵物种,干枯的紫茎泽兰植株具有较好的易燃性,并且紫茎泽兰植株枯死期正是昆明地区的森林防火期,对森林防火具有重要的影响。在昆明周边的林区内进行外业调查、采集紫茎泽兰样品,并在可控条件的实验室内利用热电偶等测定紫茎泽兰的燃烧火行为特征(包括点燃时间、辐射热、火焰高度和蔓延时间等)。结果表明:(1)垂直燃烧的平均点燃时间、蔓延时间和火焰最大高度都大于水平燃烧(31、1 s;3.50、1.67 min;300、120 cm)。(2)水平燃烧的平均火焰最高温度大于垂直燃烧(761、611℃);(3)水平燃烧和垂直燃烧的平均热辐射没有明显差异。紫茎泽兰水平燃烧和垂直燃烧时的温度高,释放能量大,热辐射强,是地表火垂直转换为树冠火的重要介质,也是地表火水平快速蔓延的通道。紫茎泽兰垂直燃烧的火灾危险性较大,且燃烧后具有较大发生复燃的可能性。应在防火期来临前对紫茎泽兰进行清除,以减少森林火灾发生的频率和强度。     

云南省森林火源特点分析

[目的]探讨云南省森林火源特点。[方法]对2004—2014年云南省产生的森林火灾次数及火源特点进行了研究。[结果]云南省生产性火源和非生产性火源都是森林火灾的主要原因,但非生产性火源所占比重更大。生产性火源中烧荒烧炭影响最大;非生产性火源中,野外吸烟、小孩玩火、上坟烧纸、取暖做饭和智障弄火是主要火源。其中,非生产性火源具有明显的季节性特点和时段性特点,季节主要集中在3—5月,时段主要集中在09:00—13:00和15:00—20:00。[结论]该研究可为云南省森林防火的火源管理提供参考。