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。     

油松辽东栎凋落叶可燃物载量对火行为的影响

林地可燃物火行为的研究是林火管理、林火预报、火灾扑救的理论基础,森林可燃物类型及特性对可燃物的火行为具有非常重要的影响。通过室内点烧试验,分析油松辽东栎凋落叶可燃物载量对火行为的影响。结果表明:载量对蔓延速度有显著影响,载量越大,蔓延速度越快;可燃物载量对蔓延速度、火线强度、火面强度、火焰高度都有显著影响,均呈正相关,对火线强度、火面强度、火焰高度有极显著影响。降低地表可燃物载量能够有效降低发生地表火的潜在危险性。     

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。     

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。     

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。     

南方8种森林地表死可燃物在平地无风时的燃烧蔓延速率与预测模型

【目的】研究Rothermel林火蔓延速率预测模型及另外2种以Rothermel模型为核心的蔓延速率预测模型对南方8种典型森林地表死可燃物的适用性,为林火蔓延速率预测提供理论支撑和指导。【方法】以南方地区8种典型速率地表死可燃物为对象,根据研究对象的野外实际条件,在东北林业大学帽儿山实验林场风洞实验室内,构建不同可燃物床层含水率、载量及高度的可燃物床层,每种可燃物在平地无风条件下进行36次点烧试验,共288次点烧,记录每种可燃物类型不同配比条件下的蔓延速率。通过直接使用Rothermel模型、重新估计Rothermel模型参数、对Rothermel模型形式改进后自建模型的对比,得到最合适的预测模型。【结果】 1)平地无风条件下,南方8种典型森林地表死可燃物床层最大蔓延速率为0.55 m ·min -1 ,平均蔓延速率由大到小依次为:华山松、云南松、毛竹、柳杉、杉木、马尾松、麻栎及青冈栎。2)直接使用Rothermel模型预测的林火蔓延速率误差较大,平均绝对误差为0.18 m ·min -1 ,平均相对误差为70.0%。3)重新估计参数后的Rothermel模型及自建模型,预测的可燃物蔓延速率精度显著提高,平均绝对误差分别为0.04、0.037 m ·min -1 ,平均相对误差分别<18%、16.45%。4)重新估计参数的Rothermel模型与自建模型的预测误差的差异不显著,其中自建模型的预测值与实测值的 R 2 变化在0.71~0.90,平均为0.80。【结论】对南方8种典型森林的地表死可燃物类型,在平地无风条件下,重新估计参数的Rothermel模型及自建模型的预测精度相近,但自建模型可能更简单易用,可预测平地无风条件下可燃物地表火蔓延速率。     

不同林分类型植被可燃物载量差异分析——以灵山县森林火灾风险因子普查为例

本文森林火险普查数据表明，区域内的不同林分类型的单位面积蓄积量、可燃物载量差异显著（p<0.05），不同林分类型的林下灌木、草本、枯落物的干鲜比差异显著（p<0.05）；区域内的人工成、过熟林中郁闭度桉树单位面积蓄积量和可燃物载量均为最大，人工幼龄林中郁闭度桉树林分的单位面积蓄积量和可燃物载量均为最小；随着林龄的增大，林分的乔木层、林下枯落物层的可燃物载量均逐渐增大；软阔混交林的乔木层可燃物载量最大，桉树林次之，马尾松林的乔木层可燃物载量最小，马尾松林分的可燃物载量总量也最小；人工林和天然林相比，天然林的可燃物总载量高于人工林。普查林分的林下枯落物干鲜比均在75%和90%之间，属于森林火灾的可燃和易燃状态。     

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。     

云南松林内可燃物与计划烧除火行为的相关分析

为了研究森林可燃物对林火的发生及发生后林火行为的影响程度,采用小样地调查方法对四川省西康磨盘林区的云南松(Pinus yunnanensisFranch)林内的可燃物及火行为进行调查,对标准地中的火蔓延速度、火强度、火焰高度进行相关性分析;对不同火强度下烧失率进行统计。试验结果表明:定期进行计划火烧,能减少可燃物积累,降低森林可燃性,具有良好的防火功能;在进行有计划的烧除林内枯枝落叶时,必须有效地控制火强度。     

手投森林灭火弹的研制

一、目的意义本课题研制的手投森林灭火弹,是针对森林火灾的发生、蔓延规律和扑火实际需要,研制扑灭森林地表火的一种比较先进的器具。在以人为火为主要起火原因的森林防火区,森林火灾往往是从地表火开始的。由于人为活动,在林缘、荒山、草地、灌木林地、以及林中空地或林内引起地面火。如果缺乏灭火手段,失去控制,就会酿成森林火灾;遇到适当的林分和条件,由地表火蔓延发展为树冠或地下火,造成严重损失。地表火在不同的地点、时间、可燃物高度及载量、自然因子等条件下,其火焰高度、火强度、蔓     

森林火灾蔓延强度与能量释放表述

森林可燃物燃烧时整个火场热量释放速度称为林火强度(简称火强度)。火强度包括火线强度和发热强度,前者应用较为广泛,是林火行为的重要参数之一。在实际森林火灾中,火强度变化幅度相差极大,火蔓延速度是林火行为的一个重要指标。火持续时间是指山火在某一地点的驻留时间。在同等火强度条件下,火持续时间越长,火作用力越大。通过了解这些因素对火灾的影响以及控制措施,可以为扑救森林火灾做好必要准备。     

计算地表火强度的方法

在研究自然条件下植物的燃烧、林火的扑灭和营林用火等项工作中经常需要估算和预测火线的燃烧强度。众所周知,地表火燃烧强度的估算是按火焰高度和蔓延速度。最近又引用了《火线强度》的概念,它是用在某地点上在单位时间内单位火线长度上产生的热量来估算。也有人认为:在单位面积上单位时间内发出的热量来决定燃烧强度。还有“热辐射强度”或“发热强度”的说法。火线强度和发热强度的计     

广西三门江松栎公益林可燃物处理前后的树冠火风险

广西三门江森林公园的松栎异龄林有着大量的地表可燃物和梯状可燃物,树冠呈连续分布,易发生树冠火。设计了5种方案来处理该区域5个样地的可燃物。处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ主要是砍除灌木和修剪小树,提升冠基高;处理Ⅳ除砍灌之外,去除了2/3的1、10h时滞可燃物;处理Ⅴ为处理Ⅰ+处理Ⅳ。针对桂中地区的气候和物候特点,设置了低、中、高3种燃烧条件。利用FCCS计算各种处理的火行为参数,参照Van Wagner树冠火模型,分析可燃物处理前后可能发生的林火的类型、强度,比较了几种可燃物处理方案在减少树冠火风险上的有效性。结果表明,就减少树冠火发生的有效性而言,处理Ⅴ处理Ⅳ处理Ⅲ处理Ⅱ处理Ⅰ。在低燃烧条件下,4种可燃物处理方案都可以将火行为降减为地表火。随着燃烧条件的提高,可燃物处理有效性下降。在高燃烧条件下,虽然可燃物处理可以降低火强度,但是,5种可燃物处理方案都不能避免树冠火的发生。     

黑龙江省夏季林火蔓延特点

通过对2001-2007年黑龙江省夏季森林火灾调查研究发现,该地区夏季林火种类有地表火、地下火、树冠火3种,这3种蔓延方式之间相互演变,多数为地表火与地下火同时存在。夏季林火蔓延速度普遍较慢,地表火蔓延速度大多在0.05m/s以下;浅层地下火在有林地的燃烧速度为2-4m/h、草甸为1-3m/h,深层地下火在有林地的燃烧速度为0.2m/h以下、草甸为0.05m/h以下;树冠火蔓延速度一般为180-600m/h。     

低强度地表火对马尾松次生林物种多样性的影响

采用样地调查法对低强度地表火干扰样地马尾松次生林的物种多样性进行了调查.结果表明:对照样地马尾松林乔木层的重要值为68.1,而火干扰样地马尾松的重要值下降到51.4;火干扰样地内物种和植物个体数目均高出对照样地,分别为对照样地的118%和108%;对照样地内Gleason丰富度指数、Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度分别为3.01、11.21、10.30、0.74,火干扰样地的分别为12.13、5.61、26.13、0.84;火干扰样地各层和所有植物的均匀度值显著提高,乔木层、灌木层、草本层的均匀度分别由0.71、0.83、0.55提高到0.81、0.89、0.72.火干扰样地中的灌木层马尾松个体数量增加,说明低强度地表火可以增加马尾松林生物多样性和促进马尾松林的更新.     

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     

燃烧热的近况

所谓燃烧热,即1摩尔的可燃物完全燃烧时释放出的热量。还有一个相近的名词:热值或发热量,指单位质量的可燃物完全燃烧时释放出的热量。这两个名词是有区别的,但目前常混用。燃烧热在林火管理中是一个极为重要的参数。为了定量地预测林火行为,常常用各种林火蔓延模型,美国国家火险等级系统中广泛应用的林火蔓延模型——罗森美尔(Rothermel,R.C.)模型,在该模型中林火蔓延速度用反应强度(即火头中单位面积上发出的热量)来表示,而后者与可燃物     

一种能够批处理的林火行为空间模拟系统

针对现有林火空间蔓延模拟软件输入参数后只能模拟一次,无法批处理多次模拟的不足,开发了具有批处理功能的林火行为空间模拟系统。该系统采用了国际上最常用的美国Rothermel模型和加拿大FBP蔓延模型,提供了美国系统和加拿大系统两种可燃物分类系统的处理能力,使用户可根据需要进行不同参数、不同环境变量条件下的多重模拟,还可进行自定义约束条件下的最优可燃物参数估计。这种多次模拟提高了相关研究的效率,为林火行为空间模拟结果提供了分布概率,使研究结果更可靠,为研究林火行为、林火对生态系统的影响提供了有力工具。     

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.     

马尾松林下植被和凋落物的碳氮磷化学计量特征

为探明桂南地区马尾松人工林生态系统中碳(C)、氮(N)、磷(P)元素在林下植被和凋落物中的分配格局及化学计量特征,分析林龄和器官对其影响,以广西国有派阳山林场5、13、23、30、40、60年生马尾松人工林为研究对象,通过野外采集不同林龄马尾松林下植被层和凋落物层样品,对其各组分C、N、P化学计量特征进行研究。灌木层C、N、P含量分别为436.13、6.87、0.55 g·kg^-1,草本层分别为421.64、6.09、0.59 g·kg^-1,凋落物层分别为406.81、6.23、0.75 g·kg^-1。C、N含量在灌木层中各林龄均表现为叶>枝>根,在草本层中各林龄均表现为地上部分>地下部分;凋落物未分解层C含量在各林龄均显著高于半分解层(P<0.05)。整体而言,桂南地区马尾松人工林林下植被层C、N、P含量偏低,凋落物层则表现出C、N含量低、P含量高的格局。灌木层和草本层叶的N/P平均值均小于14,表明该区域林下植被均受N限制,可在森林抚育措施中追施N肥,同时也可引入固N植物来提高土壤肥力。