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长白山森林地被可燃物载量及林火行为研究

作　者: 金文斌
导　师: 赵秀海
学　校: 北京林业大学
专　业: 生态学
关键词: 森林可燃物罗瑟梅尔模型可燃物模型潜在火行为
分类号: S762
类　型: 博士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

长白山林区已连续29年未发生重大森林火灾,一般性森林火灾的发生率也有所下降。长白山林区属于较难燃的天然林区,随着无重大森林火灾年份不断延长,林下积累了大量森林可燃物,在长期干旱气候条件作用下,长白山林区火灾隐患逐年增大。本文分析了长白山林区不同气候条件(如湿度、风速等)下,森林可燃物负荷量动态;以美国林火行为可燃物模型划分方法为基础,采用罗瑟梅尔模型分析了长白山林区林火行为可燃物模型。研究结果为准确预测长白山林区森林火灾发生可能性,增加了森林火灾发生的可预见性;为合理制定森林林火预防规划、预防措施以及相应的灭火作战措施奠定了理论基础。具体研究结果简述如下:森林可燃物输入量动态分析表明:次生林(次生杨桦林、次生针阔混交林)与原始阔叶红松林中,阔叶类、针叶类及小枝类可燃物输入主要发生在9、10月份,可燃物输入量一般在9月下旬至10月中旬出现峰值。次生林(次生杨桦林、次生针阔混交林)与原始林(原始阔叶红松林)内森林可燃物输入量顺序均为:阔叶类可燃物＞针叶类可燃物＞小枝类可燃物。2006-2007年阔叶类、针叶类、小枝类森林可燃物年输入量顺序均为:原始阔叶红松林＞次生针阔混交林＞次生杨桦林。不同林型中森林可燃物年总输入量(阔叶类+针叶类+小枝类)顺序均为:原始阔叶红松林高于次生林(次生针阔混交林及次生杨桦林),次生针阔混交林与次生杨桦林中可燃物年总输入量则差异不大。森林可燃物年总输入量在5.2hm~2次生林监测样地中具有较强的空间异质性。不同林型中灰分含量、粗脂肪含量、热值顺序为:次生杨桦林＞原始阔叶红松＞次生针阔混交林。长白山主要林型林火行为研究显示:长白山林区不同林型林火蔓延速率、单位面积热量随着湿度的增加而减小。在研究的13个林型中,低湿度条件下,最大火焰平均风速均大于8m/s;中湿度条件下,最大火焰平均风速均大于8m/s;高湿度条件下,岳桦成熟林中最大火焰平均风速为7.11m/s,白桦成熟林中最大火焰平均风速为7.35m/s,其它林型最大火焰平均风速均大于8m/s。无论在低湿度、中湿度或高湿度条件下,白桦近熟林着火后林火蔓延速率最大、落叶松近熟林最小;云冷杉中龄林和云冷杉-红松混交林中单位面积热量最大、岳桦成熟林最小。根据低、中、高湿度条件下不同林型林火行为特征,可将13个林型最终划分为八大类。八种可燃物类型、13种可燃物模型潜在林火行为分析显示:岳桦成熟林外,其它林型林火蔓延速率均随火焰平均风速增加而增大。林火蔓延速率受森林可燃物湿度影响,林火蔓延速率顺序为:低湿度＞中湿度＞高湿度。0-8m/s火焰平均风速范围内,单位面积热量、最大可靠风速均保持恒定。单位面积热量、最大可靠风速受森林可燃物湿度影响,大小顺序为低湿度＞中湿度＞高湿度。八类林型的火线强度、火焰长度均随着火焰平均风速增加而增大。白桦成熟林中林火蔓延速率最大,白桦幼龄林和落叶松近熟林次之。此类林型单位面积释放热量较低,林火火线强度较小,适于采取直接灭火法进行扑救。白桦中龄林和落叶松成熟林中林火蔓延速率最小,云冷杉中龄林和云冷杉-红松林次之。此类林型单位面积释放热量较高、林火火线强度较大,适于采取间接灭火法进行扑救。

全文目录

中文摘要  3-5
ABSTRACT  5-11
1 前言  11-19
  1.1 森林可燃物负荷量  11
  1.2 森林可燃物理化特性  11-12
  1.3 森林可燃物类型  12-14
    1.3.1 森林可燃物种类划分  12-13
    1.3.2 森林可燃物类型  13-14
  1.4 森林可燃物动态模型类型  14-17
    1.4.1 可燃物负荷量模型  15
    1.4.2 可燃物含水量模型  15-16
    1.4.3 可燃物烧损量模型  16
    1.4.4 森林可燃物动态数学模型  16-17
  1.5 森林可燃物研究展望  17
    1.5.1 森林可燃物研究特点  17
    1.5.2 森林可燃物研究未来发展方向  17
  1.6 本文研究目的及研究内容  17-19
2 研究区概况  19-23
  2.1 研究区植被条件  19-20
  2.2 研究区气候条件  20
  2.3 研究区潜在林火威胁  20-21
  2.4 研究区林火发生特点  21
  2.5 研究区林火监控现状  21-23
3 长白山森林地表可燃物时空动态  23-35
  3.1 引言  23
  3.2 材料与方法  23-26
  3.3 研究结果  26-33
    3.3.1 森林可燃物输入量月动态  26-29
    3.3.2 森林可燃物输入量年际动态  29-31
    3.3.3 森林可燃物输入量空间分布  31-33
    3.3.4 不同林型森林可燃物燃烧特性  33
  3.4 结论与讨论  33-35
4 长白山主要林型地表可燃物载量分布  35-46
  4.1 引言  35
  4.2 材料与方法  35-36
  4.3 研究结果  36-44
    4.3.1 白桦林可燃物载量分析  36-37
    4.3.2 阔叶红松林可燃物载量分析  37-38
    4.3.3 白桦-云冷杉混交林可燃物载量分析  38
    4.3.4 落叶松林可燃物载量分析  38-39
    4.3.5 云冷杉林可燃物载量分析  39-40
    4.3.6 云冷杉-红松混交林可燃物载量分析  40
    4.3.7 岳桦林可燃物载量分析  40-42
    4.3.8 不同林型可燃物载量对比  42-43
    4.3.9 主要林型可燃物载量聚类分析  43-44
  4.4 结论  44-46
5 长白山主要林型地表可燃物林火行为模型  46-84
  5.1 引言  46
  5.2 材料与方法  46-51
    5.2.1 Rothermel模型  46
    5.2.2 可燃物模型参数测定  46-48
    5.2.3 可燃物模型参数设置  48-50
    5.2.4 林火行为模型参数  50-51
    5.2.5 林火行为可燃物模型聚类分析方法  51
  5.3 研究结果  51-80
    5.3.1 低湿度、0m/s风速条件下林火行为  51-53
    5.3.2 低湿度、2m/s风速条件下林火行为  53-54
    5.3.3 低湿度、4m/s风速条件下林火行为  54-56
    5.3.4 低湿度、6m/s风速条件下林火行为  56-58
    5.3.5 低湿度、8m/s风速条件下林火行为  58-60
    5.3.6 中湿度、0m/s风速条件下林火行为  60-62
    5.3.7 中湿度、2m/s风速条件下林火行为  62-64
    5.3.8 中湿度、4m/s风速条件下林火行为  64-66
    5.3.9 中湿度、6m/s风速条件下林火行为  66-68
    5.3.10 中湿度、8m/s风速条件下林火行为  68-70
    5.3.11 高湿度、0m/s风速条件下林火行为  70-72
    5.3.12 高湿度、2m/s风速条件下林火行为  72-74
    5.3.13 高湿度、4m/s风速条件下林火行为  74-76
    5.3.14 高湿度、6m/s风速条件下林火行为  76-78
    5.3.15 高湿度、8m/s风速条件下林火行为  78-80
  5.4 讨论  80-82
    5.4.1 低湿度条件下可燃物林火行为  80-81
    5.4.2 中湿度条件下可燃物林火行为  81-82
    5.4.3 高湿度条件下可燃物林火行为  82
  5.5 结论  82-84
6 长白山主要林型森林可燃物潜在林火行为  84-102
  6.1 引言  84
  6.2 研究方法  84-85
    6.2.1 森林可燃物模型参数  84
    6.2.2 潜在林火行为可燃物模型  84-85
  6.3 研究结果  85-100
    6.3.1 第一类可燃物潜在林火行为  85-86
    6.3.2 第二类可燃物潜在林火行为  86-88
    6.3.3 第三类可燃物潜在林火行为  88-91
    6.3.4 第四类可燃物潜在林火行为  91-93
    6.3.5 第五类可燃物潜在林火行为  93-96
    6.3.6 第六类可燃物潜在林火行为  96-98
    6.3.7 第七类可燃物潜在林火行为  98-99
    6.3.8 第八类可燃物潜在林火行为  99-100
  6.4 结论  100-102
7 结论与讨论  102-105
  7.1 结论  102-103
  7.2 讨论  103-105
参考文献  105-112
个人简介  112-113
导师简介  113-114
成果清单  114-115
致谢  115

长白山森林地被可燃物载量及林火行为研究

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