森林地表死可燃物含水率预测模型研究进展

林火是影响森林生态系统的重要因子之一,林火蔓延和发展深受森林可燃物含水率的影响,尤其是林火的发生直接受地表死可燃物含水率的影响。因此,准确预测森林地表死可燃物含水率是预报森林火险和火行为的关键,加强森林死可燃物含水率预测模型研究尤为重要。从森林可燃物含水率的研究方法、研究模型及模型精度3方面综述研究现状,并对比评价现有模型。针对目前研究的诸多问题,提出5点展望:1)加强研究重点火险区野外含水率动态。利用已有的森林火险因子采集站和森林火险监测站获取不同环境因子和可燃物含水率及气象因子监测数据,构建重点火险区基于气象参数的森林可燃物含水率预测模型。2)加强森林可燃物的基础数据监测和收集。这可为全面构建森林火险等级系统奠定坚实的数据基础,同时还应建立精准的森林可燃物类型划分体系。3)加强研究可燃物含水率的空间异质性。应考虑不同影响因子下可燃物含水率动态,特别是了解小尺度内森林可燃物含水率的空间异质性,才能更准确进行林火预测预报。4)结合应用增强回归树(BRT)方法来提高模型精度。在可燃物含水率模型精度影响因子的研究中,运用BRT方法多次随机抽取一定量的数据,量化分析不同因子对模型精度的影响程度。5)结合GIS进行大尺度火险预警研究。综合应用RS和GIS技术,建立可燃物含水率的遥感反演模型,在准确模拟森林可燃物含水率空间分布的基础上,建立基于可燃物含水率的不同火险等级的预测模型。     

用时滞和平衡含水率准确预测可燃物含水率的理论算法

用时滞和平衡含水率进行森林可燃物含水率预报已经在美国、加拿大的火险等级系统中得到了较好的应用,如加拿大森林火险等级系统中细小可燃物湿度码ＦＦＭＣ的计算等。国内关于此方面的介绍或研究的文章也多见于文献中（金晓钟,１９９３;何忠秋,１９９５等）。由于野外条件的复杂性,目前此方面的预报多采用简单化处理,其精度仍有提高的潜力。本文就时滞及平衡含水率的有关性质及提高预测精度的方法进行探讨。１　对时滞、平衡含水率的概念及有关性质的讨论１．１　有关概念及引出时滞的概念是由平衡含水率引出来的,故首先介绍平衡含水…     

森林地表可燃物含水率变化机理及影响因子研究概述

森林可燃物是林火发生的物质基础和首要条件,而可燃物含水率作为森林可燃物的重要特性之一,是森林火险天气预报的重要因子,是影响林火能否发生的直接因素,准确测定森林可燃物含水率对开展林火预报工作具有重要现实意义。分别阐述森林中活可燃物和死可燃物含水率的变化机理及温度、相对湿度、风、降水、太阳辐射和地形地貌等因子对其影响机制,为进一步开展可燃物含水率预测以及数据库构建提供重要依据。     

时滞和平衡含水率直接估计法的有效性分析

通过对不同直径落叶松枯枝含水率和环境条件的室内连续观测,分别使用Nelson模型和Simard模型作为平衡含水率响应模型,估计可燃物时滞和平衡含水率响应函数,然后以参数估计值预测可燃物含水率,分析比较建模样本数和平衡含水率模型不同对参数估计和含水率预测误差的影响。结果表明:1)基于Nelson模型的直接估计法在建模样本数较大时(84个),结果稳健,预测误差小,方法是有效的。2)采用Simard模型直接估计可燃物时滞和平衡含水率时,在建模样本数较少时,其预测效果不如Nelson模型,但当建模样本数较多(超过84)时,2个模型预测效果没有显著差别。     

大兴安岭典型林型地表可燃物含水率预测模型

准确地模拟地表可燃物含水率动态变化规律,对于预测预报林火发生或林火行为具有重要意义。应用Nelson模型和Simard模型,以5种典型林型(分别为阴坡落叶松林、阴坡落叶松-白桦混交林、阴坡白桦林、阳坡樟子松林和阳坡白桦林)的地表可燃物为研究对象,分析了气象因子与地被可燃物含水率的相关性,用2015年春季防火期实测数据构建了5种不同林型的可燃物含水率预测模型,并用2016年春季防火期监测数据对预测结果进行验证。结果表明:Nelson模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林阳坡白桦林阴坡白桦落叶松林阴坡白桦林阳坡樟子松林。Simard模型得出5种林分预测结果为:阴坡落叶松林阴坡白桦林阳坡白桦林阴坡白桦落叶松林阳坡樟子松林。2种模型预测阴坡落叶松的含水率准确率均高于其他4种林分。Nelson模型给出的阴坡落叶松平均绝对误差为0.09,平均相对误差(MRE)为0.09,Simard模型给出的平均绝对误差为0.10,平均相对误差为0.10,Nelson模型略优于Simard模型。研究结果可为该区的森林防火提供快速和准确的火险预测预报,进而为有效防控森林火灾提供重要的技术支撑。     

三种方法对森林地表可燃物含水率的预测评价

森林地表可燃物的含水率是判定林火是否能够发生以及火势蔓延速度的最基本指标,如何准确地预测含水率对预测林火的发生以及火灾的扑救防范工作有着重大意义。本文着重从3个主要研究方法阐述可燃物含水率预测的研究进展:遥感估测法;平衡含水率法;气象要素回归法。分析表明:遥感估测法较适用于大尺度、高植被覆盖率的区域,预测精度尚达不到平衡含水率法以及气象回归法估算的水准;平衡含水率的预测模型理论可行,实际应用中能达到很好效果,但对平衡含水率以及时滞的研究仍处于发展阶段;气象要素回归法针对特定区域可燃物含水率预测准确,但不能应用到大尺度上;结合平衡含水率法和气象要素回归法的半物理半经验模型能够较好的预测可燃物含水率。     

直接估计法在帽儿山林场白桦林可燃物含水率的适用性分析

在春季防火期内按林型内凋落物的不同空间位置的分类标准采集白桦林的地表死可燃物,并依此放入由小到大的铁丝网中,在室内进行试验,记录数据,对两种林型分别采用Nelson模型和Simard模型作为平衡含水率对温湿度响应模型,使用直接估计法对地表死可燃物的含水率结果进行了预测。结果表明:(1)基于Nelson模型的可燃物含水率预测误差往往小于基于Simard模型,一般来说基于Nelson模型的含水率预测效果要好于使用Simard模型预测含水率效果。但是,对于白桦林的腐殖质和混合可燃物则两者相差不大,预测效果都比较好,误差要求在3%以内都可以使用;(2)对于白桦林内凋落物及半腐殖质,误差要求在3%以内时,使用Nelson模型预测可燃物含水率的预测精度要更好;(3)白桦林内不同层可燃物含水率的预测精度由高到低依次为:混合可燃物、腐殖质、半腐殖质和凋落物。由于试验在室内进行,尽最大可能减少可外界误差影响,因此可以作为使用直接估计法预测白桦林含水率模型误差的最低值。     

基于无线传感网的森林火灾FWI系统分析

林火的高发性和破坏性决定了林火防控的重要性,无线传感器网络技术的兴起和发展为现代林业火灾预警预报的实现提供了机遇。加拿大森林火险气候指数(Fire Weather Index,FWI)系统是以时滞-平衡含水率理论为基础,通过天气条件的变化计算地面可燃物含水率的情况,根据地表到地下不同层次的可燃物含水率划分森林潜在火险等级。笔者分析研究了FWI系统的原理,并以南京市为参照验证了FWI系统的分析结果,希望在基于FWI系统的基础上发展中国的森林火险等级预警系统。     

季节和降雨对细小可燃物含水率预测模型精度的影响

观察大兴安岭盘古地区的典型林分樟子松、白桦、兴安落叶松林的地表细小死可燃物含水率随不同季节变化的动态变化,应用气象要素回归法,分别使用无降雨数据、无降雨和有降雨混合数据及降雨数据,分春季、秋季和混合季节,建立了该地区森林地表可燃物含水率的统计预测模型,并研究了季节以及降雨对该类模型精度的影响。结果表明:季节和降雨对模型精度具有显著的影响,对于3种林型整体而言,混合模型的误差最大,可高达30%以上;秋季误差小于混合模型,大于春季预测模型;春季含水率预测模型精度最高,误差小于10%。无降雨模型预测效果最好,模型误差控制在3%以内,有降雨时段误差也可超过30%。如果采用区分季节和降雨时段建立可燃物含水率预测模型,据此做出的森林火险等级预报不会产生实质的影响,有助于提高火险等级预报的准确性。     

森林可燃物含水率测试仪研制

森林可燃物(主要指枯枝落叶层、易燃杂草、针叶、直径小于一厘米的枯枝等)含水率是计算林火潜在能量、火强度、林火蔓延、火险等级的划分、林火预报及计划烧除等的重要指标。多少年来,森林可燃物含水率的确定,一直沿用称重法和简单的手感法。这些方法在测定过程中,不仅测试麻烦,而且耗费时间和人力;特别是手感法误差极大。为了解决这个矛盾,我们研制成功电子式森林可燃物含水率测试仪。在此项研制中,对微机小系统的应用做了开发性的尝试。实践     

30种树叶的点燃含水率与蔓延含水率

通过对30种乔灌木叶子可燃物的野外调查、取样,测得点燃含水率和蔓延含水率;应用因子分析和聚类分析方法,进行统计分析,得出这些可燃物的易燃难易和蔓延快慢程度的排序.抗火性较好的有山杨、糖槭、乌苏里鼠李、刺五加、黑桦、东北溲疏、山皂荚、东北茶藨、接骨木、东北山梅花、梓树等11种;较差的有树锦鸡儿、山丁子、刺榆、卫矛、枫杨、暖木条荚迷、秋子梨、山楂、华北卫矛、油松等10种.     

土壤水分动态特征的研究

土壤水分包括土壤含水率、土壤蒸发、土壤渗漏3个方面的内容,互相影响,互相制约。本次研究力求验证这3方面与土壤含水量的一种函数关系。     

沙生灌木纤维基材吸湿和保湿性能的研究

对沙生灌木纤维基材的吸湿性能、吸水性能和水分蒸发性能进行了测试,并与沙地土壤的吸湿性及蒸发性进行了比较,同时研究了纤维基材的保湿性。研究结果表明,纤维基材的吸湿能力大约是沙土的1.7倍,水分蒸发速度也比沙土大,但由于基材的吸湿性能强,当水分蒸发后纤维基材的含水量达到平衡状态时,仍具有较高的数量,因而具有较好的保湿性能。     

银肯响沙湾表层含水量、持水量、容重的研究

本文在去年对库布齐沙漠银肯响沙湾沙粒特征与风选程度关系论证的基础上，进一步对响沙湾表层沙粒的水分含量和容重进行了测定，并对测定结果作出了相应的分析：在沙丘背风坡含水量、持水量平均值小于迎风坡含水量、持水量；沙丘迎风坡的容重大于背风的容重符合沙丘一般规律；沙样的轻矿物含量比我国其它沙漠轻矿物平均值多1．76％，而重矿物少1．76％。     

国内外土壤蓄水保墒技术研究动态

本文在研究分析国内外大量文献的基础上介绍了集水节水技术和土壤蓄水保墒技术的研究概况,为干旱半干旱地区水资源的合理开发利用提供了科学依据。     

纸质纤维板含水率的控制

探讨了含水率对纸质纤维板性能的影响，通过试验得出了含水率的控制方法，给出了含水率的近似计算公式。     

石砾对土壤水分常数的影响

本文以四川盆周山地常绿阔叶林地土壤为研究对象,分析了石砾对土壤水分常数的影响;同时针对砾质土的特点,对土壤容重的定义进行了补充和完善.结果表明:对于砾质土的土壤,样本间水分常数的测定结果重现性较差,变异较大;石砾含量在一定范围内,可增加土壤孔隙数量,提高土壤的入渗率,但使土壤结构的水稳性降低;当石砾含量超过10%,土壤中有效水分数量将随石砾含量的增加而减少;在地表植被不被破坏时,多砾质土壤发生地表径流的可能性极小,存在入渗过速导致养分的流失和水分的流失问题;与非砾质土相比,砾质土在测试、计算和评价方面都有其特殊性.     

电容法测试刨花含水率的研究

研究了基于电容原理测定刨花含水率的方法.试验表明:在一定含水率范围内,刨花含水率与其电容值成一定函数关系,当5%≤MC＜25%时,含水率与电容值成指数关系;当25%≤MC＜150%时则成线性关系.同时,被测物的堆积面积、堆积厚度等对测量结果有一定影响,需加以修正.     

Moisture content target optimization in lumber drying

Abstract

A Lumber Quality Model developed to predict lumber grade after drying was applied and validated in industry. The model was calibrated with a 198-piece lumber package that was dried at a local sawmill in British Columbia, Canada, and 30 sawmill grade reports were recorded from 2008 to 2010. The calibrated model was then used to predict the target moisture content that would result in the maximum lumber value. It was predicted that lumber value should increase by approximately 17 CAD (Canadian dollars) m^?3 if the target moisture content were reduced from the historic 17% to an optimum of approximate 13%. The sawmill implemented the recommendations and the predictions were validated with another seven industrial drying runs.     

FDR-土壤水分测定仪标定方法初探

频域反射法(FDR)是目前国内使用较普遍的土壤水分测定方法。为了探索该类仪器在实际测量中更加准确和稳定的标定方法,以Diviner 2000为研究对象,通过改变参数,建立质量含水率与仪器测定电容率计数值之间的函数关系,代替仪器推荐的体积含水率与电容率计数值之间的函数关系使得仪器的测定结果变为质量含水率(参数设定法);并与仪器的常规标定方法进行对比。通过实际测量,参数设定法不同深度土壤回归方程的R2值区间[0.792,0.851],小于常规标定方法[0.721,0.893]。与烘干法比较,参数设定法各土层测定值的差异为6.07、7.42、2.62、2.95、2.89,小于测量的允许误差(10%)。参数设定法是准确、稳定的标定方法。