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帽儿山林场地表死可燃物含水率预测研究

作　者: 李亮
导　师: 金森
学　校: 东北林业大学
专　业: 生态学
关键词: 可燃物含水率帽儿山林场时滞平衡含水率预测
分类号: S762.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

准确预测可燃物含水率是做好火险天气预报和火行为预报的关键,基于时滞和平衡含水率的方法应用最广,其中Catchpole et al.(2001)的方法因采用Nelson(1984)的半物理模型而具普适性,有良好的应用前途。但该方法有一些问题没有深入研究:①Catchpoleet al.(2001)中建模数据和验证数据相同,自然提高了模型的准确率。如果采用不同于建模数据的验证数据,模型的准确率如何目前尚不清楚。②建模数据长度对参数估计和预测结果的影响尚不清楚。③该方法中平衡含水率对温湿度的响应函数采用Nelson(1984)模型。目前存在四种模型(Viney,1991;刘曦等,2007),其中,Simard(1968)模型是美国国家火险等级系统(NFDRS)所采用的,研究(刘曦等,2007)表明,该模型拟合效果要比Nelson(1984)模型效果好,因此,如果采用这些平衡含水率响应模型,该方法效果如何,目前也还不清楚。本文通过对不同大小可燃物含水率和环境因子的连续观测研究,对上述三个问题进行研究。在此基础上,应用Catchpole et al.(2001)方法对白桦(Betulaplatyphylla)、硬阔1(Hard-width)、蒙古栎(Mongolian oak)、硬阔2(Fraxinusmandshurica)、灌丛(Shrubs)和草甸(Meadow)等6个林型的凋落物、半腐殖质、腐殖质和混合可燃物时滞和平衡含水率进行了估计,并对含水率进行了预测。结果表明:1)用不同于建模数据的验证数据,但建模数据长度较大时(至少84个),Catchpole et al.(2001)方法仍然有较高的准确度,说明该方法在利用野外观测数据预测含水率时具有很强的适用性。但此时建模数据量要较大,建议80个以上。在误差标准要求不高时(如3%),建模数据长度取30左右也可适用。2)当建模数据长度较少时,基于Nelson(1984)模型的含水率预测误差要明显小于Simard(1968)模型,当建模数据较多(超过84)时,两个模型预测效果差别不大。3)林分对时滞和平衡含水率影响不大;腐烂程度对时滞影响显著,在温度20℃,相对湿度25%～45%范围内对平衡含水率影响显著。4)不同林型含水率预测误差差别不明显;不同腐烂程度含水率预测效果:凋落物＜半腐殖质＜混合可燃物＜腐殖质,凋落物和半腐殖质误差一般在3%范围以内,腐殖质和混合可燃物在1%范围以内。5)对于枯落物含水率预测,基于Nelson模型效果总体好于Simard模型。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
1 绪论  7-14
  1.1 基于时滞和平衡含水率的可燃物含水率预测理论  7-9
    1.1.1 平衡含水率  7
    1.1.2 时滞  7-8
    1.1.3 基于平衡含水率预测可燃物含水率的方法  8-9
  1.2 平衡含水率响应函数  9-10
    1.2.1 Simard模型  9
    1.2.2 Van Wagner模型  9-10
    1.2.3 Anderson模型  10
    1.2.4 Nelson模型  10
  1.3 基于时滞和平衡含水率的方法在可燃物含水率预测中的应用和问题  10-11
    1.3.1 在美国国家火险等级系统(NFDRS)中的应用  10
    1.3.2 在加拿大森林火险等级系统(CFFDRS)中的应用  10-11
    1.3.3 应用中的问题  11
  1.4 Catchpole et al.(2001)方法的应用和问题  11-14
    1.4.1 Catchpole et al.(2001)方法简介  11-12
    1.4.2 Catchpole et al.,2001方法的问题  12-14
2 研究方法  14-18
  2.1 Catchpole et al.(2001)方法的验证  14-15
    2.1.1 样地概况与样品采集  14
    2.1.2 时滞和平衡含水率的测定  14
    2.1.3 数据分析  14-15
  2.2 帽儿山林场不同林分地表死可燃物含水率预测研究  15-18
    2.2.1 样品采集与制作  15-16
    2.2.2 时滞和平衡含水率的测定  16-17
    2.2.3 数据分析  17-18
3 结果与分析  18-60
  3.1 Catchpole et al.(2001)方法验证  18-26
    3.1.1 基于Nelson模型的方法验证  18-22
    3.1.2 基于Simard模型的方法验证  22-24
    3.1.3 基于两种模型的方法预测效果比较  24-26
  3.2 不同林分类型地表死可燃物含水率预测模型  26-50
    3.2.1 白桦地表死可燃物含水率预测  26-30
    3.2.2 硬阔1-黄胡地表死可燃物含水率预测  30-34
    3.2.3 硬阔2-水曲柳地表死可燃物含水率预测  34-38
    3.2.4 蒙古栎地表死可燃物含水率预测  38-42
    3.2.5 灌丛地表死可燃物含水率预测  42-46
    3.2.6 草甸地表死可燃物含水率预测  46-50
  3.3 林分类型和腐烂程度对死可燃物含水率预测的影响  50-60
    3.3.1 不同林分类型地表死可燃物含水率预测误差比较  50-52
    3.3.2 不同腐烂程度地表死可燃物含水率预测误差比较  52-53
    3.3.3 林分类型和腐烂程度对死可燃物时滞的影响  53-54
    3.3.4 林分类型和腐烂程度对平衡含水率的影响  54-60
4.结论与讨论  60-62
  4.1 结论  60
  4.2 讨论  60-62
参考文献  62-65
附录  65-66
攻读学位期间发表的学术论文  66-67
致谢  67-68

帽儿山林场地表死可燃物含水率预测研究

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