南亞熱帶典型人工林可燃物空間分布及潛在火行為研究.pdf

1、本研究以廣西南寧市典型人工林為研究對(duì)象，在對(duì)各林型內(nèi)可燃物進(jìn)行分類，采樣調(diào)查、室內(nèi)分析和模型預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，通過研究不同樹種、灌木、草本、凋落物和腐殖質(zhì)層等可燃物在空間上的分布規(guī)律和負(fù)載量特征，探討不同林型單元內(nèi)的可燃物屬性、結(jié)構(gòu)和潛在林火行為特征。在對(duì)馬尾松純林、馬尾松-大葉櫟混交林和大葉櫟純林可燃物負(fù)載量空間分布與樹冠火行為關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，運(yùn)用可燃物空間連續(xù)性指數(shù)評(píng)估模型，對(duì)不同林型可燃物垂直連續(xù)性和水平連續(xù)性進(jìn)行計(jì)算，評(píng)估了針葉林

2、和針闊混交林樹冠火發(fā)生和蔓延的可能性，提出了阻滯樹冠火轉(zhuǎn)化和蔓延的調(diào)控措施。研究得出如下主要結(jié)論:
　　(1)馬尾松純林枝葉負(fù)載量最高，松櫟混交林居中，大葉櫟純林最低;馬尾松純林灌木層可燃物負(fù)載量也高于松櫟混交林和大葉櫟純林;各類別可燃物中，冠層大枝占比最高，1000h枯枝占比最低;馬尾松純林中易燃可燃物負(fù)載量最高(16.29t/hm2)，其次是松櫟混交林(15.64 t/hm2)，大葉櫟純林最低(9.00t/hm2)，易燃可燃物

3、是關(guān)鍵的引燃物，與森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)密切相關(guān)，馬尾松林潛在樹冠火風(fēng)險(xiǎn)最高，其次是松櫟混交林，大葉櫟純林極難發(fā)生樹冠火。
　　(2)采用表面積加權(quán)算法的蔓延速度（MRE=5.43％）和火焰長度(MRE=14.27％)預(yù)測(cè)效果較好，采用負(fù)載量加權(quán)算法的反應(yīng)強(qiáng)度(MRE=4.07％)和火線強(qiáng)度(MRE=16.29％)預(yù)測(cè)效果較好。
　　(3)反應(yīng)強(qiáng)度與可燃物負(fù)載量正相關(guān)，與含水率負(fù)相關(guān);可燃物負(fù)載量、風(fēng)速和坡度對(duì)于蔓延速度均有增益效果，

4、但當(dāng)可燃物負(fù)載量增大到一定量（高點(diǎn)）后，蔓延速度不再增加，三個(gè)林型可燃物負(fù)載量的（蔓延速度限制）高點(diǎn)分別為30～32t/hm2、40 t/hm2和20 t/hm2;風(fēng)速對(duì)于蔓延速度貢獻(xiàn)要大于坡度，同樣風(fēng)速下，馬尾松林火蔓延速度最高，其次是松櫟混交林，大葉櫟林最低。
　　(4)基于環(huán)境因子、可燃物性質(zhì)和空間位置以及林火特征，將森林燃燒等級(jí)劃為低、中、高三級(jí)，推算了不同燃燒等級(jí)下的火強(qiáng)度、可燃物消耗量和火焰高度。整體來看，馬尾松在各等

5、級(jí)燃燒條件下所釋放能量密度均較高，發(fā)生樹冠火后可燃物燒損量也最大，而大葉櫟純林無法形成樹冠火，僅能在0～1m區(qū)間提供適宜的地表火燃燒條件，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)影響最小。
　　(5)基于Byram模型，根據(jù)平地?zé)o風(fēng)條件下火焰燃燒狀態(tài)、可燃物分層和冠層平均枝下高，建立了可燃物垂直連續(xù)性指數(shù)和水平連續(xù)性指數(shù)及等級(jí)。應(yīng)用連續(xù)性評(píng)估模型對(duì)馬尾松林和松櫟混交林的可燃物空間連續(xù)性進(jìn)行了定量評(píng)估，可燃物的垂直連續(xù)性高低決定地表火能否轉(zhuǎn)化為樹冠火，而水平

6、連續(xù)性高低決定樹冠火是否能大面積蔓延。結(jié)果表明，馬尾松林可燃物整體垂直連續(xù)性指數(shù)和水平連續(xù)性指數(shù)較高，均達(dá)到了高度連續(xù)，松櫟混交林可燃物整體垂直連續(xù)性為低等級(jí)連續(xù)，其水平連續(xù)性為高等級(jí)連續(xù)。
　　(6)根據(jù)火焰高度分級(jí)和Byram模型，推導(dǎo)了可燃物連續(xù)性負(fù)載量閾值計(jì)算公式，分別計(jì)算了馬尾松林和松櫟混交林不同單元內(nèi)0～3m區(qū)間可燃物垂直連續(xù)性負(fù)載量閾值，并以此為依據(jù)，制定了具體的可燃物調(diào)控措施，根據(jù)二次評(píng)估結(jié)果，篩選了不同林型的最佳