【目的】该研究以室内模拟野外真实条件下的燃烧试验为手段,测定不同坡度和含水率条件下东北红松人工林地表可燃物蔓延速率,与基于Rothermel模型预测蔓延速率对比,并对Rothermel模型进行修正,以提高Rothermel模型预测红松人工林地表可燃物燃烧蔓延速率的适用性。【方法】以红松人工林地表可燃物为试验材料,在实验室内构建不同含水率和坡度的可燃物床层结构,平地无风条件下进行30次点烧试验,5°、10°、15°和20°条件下分别进行15次点烧试验。根据热电偶记录的温度时间数据及位置数据计算燃烧蔓延速率,在平地条件下对Rothermel模型中相关可燃物的参数进行拟合,得到最优模型,在此基础上对Rothermel模型坡度参数修正。【结果】在各试验条件下,红松人工林地表火蔓延速率最大值为0.631 m/min,最小值为0.114 m/min;直接使用Rothermel模型预测0°～20°坡度条件下红松人工林地表火燃烧蔓延速率平均绝对误差为0.059 m/min,范围为0.003～0.241 m/min,平均相对误差为27.4%,范围为2.4%～152.6%;在使用平地无风条件下点烧试验数据重新修正Rothermel模型的可燃物特征参数βop的基础上,基于5°～20°条件下点烧试验数据修正坡度参数,修正参数后的Rothermel模型平均绝对误差平均值降低了0.024 m/min,为0.035 m/min,范围为0.003～0.102 m/min,平均相对误差降低了10.4%,为17.0%,范围为1.8%～65.5%;修正参数后模型预测值与实测值的R~2为0.913 5。【结论】在0°～20°坡度条件下不能直接使用Rothermel模型对红松人工林地表可燃物燃烧蔓延速率进行预测,需要对模型中的可燃物特征参数和坡度参数进行修正,拟合参数后模型预测误差显著降低,预测精度显著提升,可以对我国0°～20°坡度条件下红松人工林地表火蔓延速率进行预测。

【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。

【目的】为研究森林火灾对大气环境中PM_(2.5)的贡献量,分析不同火环境下地表可燃物排放PM_(2.5)的变化特征,以期为森林火灾排放颗粒物污染提供依据。【方法】本实验以帽儿山地区红松人工林地表针叶可燃物为研究对象,铺设不同可燃物载量和可燃物含水率组合方式的可燃物床层,基于燃烧风洞实验室进行点烧实验192次,并利用崂应2050型智能空气/TSP综合采样器定量测量不同风速条件下可燃物燃烧释放烟气中细颗粒污染物(PM_(2.5))浓度。【结果】在可燃物载量、可燃物含水率和风速的共同作用下,PM_(2.5)质量浓度值有很大的变化区间,最小值为166.7μg/m3,最大值为7 516μg/m3。各因子对PM_(2.5)质量浓度的影响差异较明显,从大到小的顺序为:可燃物载量>风速>可燃物含水率。通过多因素方差分析表明,可燃物含水率与PM_(2.5)质量浓度没有明显的相关性(P>0.05),可燃物载量和风速与PM_(2.5)质量浓度相关关系显著(P<0.05),且可燃物载量与风速存在显著的交互作用(P<0.05)。以双因素模型拟合PM_(2.5)质量浓度预测模型,可燃物载量和风速共同解释77%的PM_(2.5)质量浓度变差。【结论】红松针叶燃烧对大气颗粒物污染有明显的贡献作用。PM_(2.5)质量浓度对可燃物含水率、可燃物载量和风速的响应程度存在明显差异,与可燃物载量和风速呈显著正相关,与可燃物含水率关系不明显。本研究以可燃物载量和风速为预报因子构建的PM_(2.5)质量浓度预测模型具有较高的精准度,可以为估算森林火灾排放PM_(2.5)质量浓度提供理论基础。

提高模拟的精度是林火行为模拟研究的重要目标。对大火场的模拟研究中,可燃物信息准确性对火行为模拟精度的研究还不充分、系统。为此,本文以大兴安岭地区4.30罕诺河大火作为研究对象,利用自主开发的、基于Rothermel模型的、可进行多次循环模拟的林火行为模拟程序,共进行了3 072次不同可燃物载量和高度组合的林火模拟实验,以揭示可燃物载量和床层高度对大火场模拟精度的影响。研究结果表明:载量对模拟精度的影响是有限的。其中,草甸可燃物载量对模拟精度影响较小,森林和灌丛可燃物载量使Kappa系数值增加2%左右。草甸可燃物床层高度对模拟精度影响较大,可使Kappa系数值增加0.04;森林可燃物床层高度对模...

【目的】建立森林地表细小死可燃物（枯落叶、细枯枝、枯草等）含水率预测模型，预警区域森林火灾引燃的可能性及其潜在火行为。【方法】基于野外长期定位观测的赣南地区典型植被类型马尾松林地表细小死可燃物含水率数据，在不同地形条件和时间段进行气象因子随机森林相对重要性排序和皮尔逊相关性分析，建立地表细小死可燃物含水率随机森林模型和气象要素回归模型，比较不同模型精度指标，筛选适合赣南地区的森林火灾预测模型。【结果】赣南地区马尾松林地表细小死可燃物含水率具有明显变异性，阴坡含水率显著高于阳坡，在防火期初期最明显。地表细小死可燃物含水率与各气象要素（温度、相对湿度、风速、光照强度）具有极显著相关性（P<0.001）；随机森林模型预测精度高于气象要素回归模型，阴坡2种模型精度均高于阳坡；具有滞后效应的光照强度因子对地表细小死可燃物含水率影响最大，影响地表细小死可燃物含水率的关键因素在阳坡是相对湿度、阴坡是风速。【结论】具有滞后效应的气象因子对赣南地区马尾松林地表细小死可燃物含水率有显著影响，考虑增加这些因素能更好预测地表细小死可燃物含水率变化，为火险预警提供可靠依据。

经过几十年的探索,国内外林火研究人员利用室内试验及野外火烧试验,对不同环境下森林地表火蔓延模型进行了研究,总结推导出许多地表火蔓延的经验模型及半经验模型.该文简要回顾了地表火蔓延模型研究的发展过程.在实际应用中,减少模型的参数可以简化计算.一些研究者针对较常用的Rothermel模型,在火场蔓延形状及蔓延速率计算公式的改进上做了有益的尝试.该文针对其中的两个改进方法提出了一些观点,认为其中一个算法与原算法相比,改进不大,而另一个改进算法则在推导过程中存在逻辑上的错误.

为探索地表可燃物含水率对主要火环境因子的响应机制,于2003年和2004年的两个春季对福建省南平市原福建林学院后山的杉木Cunninghamia lanceolata人工幼林进行了定点观测,以地表可燃物含水率为因变量(y),以风速(x1)、空气相对湿度(x2)、空气温度(x3)和地表温度(x4)为自变量,采用多项式逼近和多元回归建立了单因子多项式函数、多元线性回归模型,并对模型的复相关系数和偏相关系数进行了t检验和实际验证。结果表明:风速不适于参与模型的建立,其余3个因子参与建立的三元线性模型y=42.345+0.736x2-1.011x3-0.981x4为最佳;模型y=33.406+0.54...

【目的】明确周期性（烧除周期为1年）计划烧除条件下云南松纯林地表可燃物状态，以及这类可燃物相应的火行为特征，探究计划烧除对云南松地表可燃物火行为的影响，为合理评估计划烧除的生态意义以及林火管理与扑救提供科学依据。【方法】运用野外调查采样与实验室模拟燃烧法，并结合SPSS 23.0软件，对数据进行处理与分析，探究云南省新平县照壁山云南松纯林样地内，计划烧除林分下的可燃物种类、载量、含水率等特征对室内模拟火场温度、火焰高度、热辐射、蔓延速率、烧除率、火强度等火行为的影响。【结果】（1）云南松纯林地表可燃物主要是凋落的松针，外加少量枯落的松枝和球果以及枯死的蕨类，种类较单一且林下可燃物大多为细小可燃物。（2）2018-2020年间，云南松纯林林下地表枯死可燃物含水率的平均值分别为9.39%、8.04%、9.89%，平均载量分别为（0.937±0.303） kg/m~2、（0.926±0.253） kg/m~2、（0.669±0.248） kg/m~2。（3）实验室内模拟火行为包括：火强度为（245.95±130.51） kW/m，火焰高度（0.92±0.22） m，火场温度达（437.5±171.6）℃，热辐射（6.3±0.9） kW/m~2，蔓延速率为（1.1±0.3） m/min，可燃物点着时间为1 s，烧除率为62%左右。（4）自然状态下的云南松的死亡率约为1.33%，在2018、2020年外业调查时，计划烧除下的云南松死亡率分别为0.93%、1.27%，云南松具有一定的抗火性和耐火性。【结论】（1）周期性计划烧除下的云南松纯林：林分郁闭度较大，林下易燃植被较少，以松针凋落物和草类为主。(2)计划烧除可有效减少地表可燃物负荷量，地表可燃物的平均载量不到1 kg/m~2。防火期内，云南松林地表枯死可燃物的含水率低于10%，极易被引燃，但火焰高度在0.5～1.5 m范围内，火强度不高于750 kW/m，属于低强度地表火；火场温度高，热辐射强，火蔓延速度一般，火场可人工控制；实验室模拟烧除率高，燃烧效果好。（3）在易火生境以及对火有一定适应性的林分中，开展周期性计划烧除必要且可行。

以冀北辽河源油松林火烧迹地为研究对象,设置火烧样地和未火烧样地,并以熏黑高度与树高的比值和烧死木占比为依据将火烧样地划分成重度、中度和轻度火烧3个等级.通过调查火烧样地和未火烧样地的地表死可燃物和环境因子,分析了不同强度火干扰后,地表死可燃物负荷量的变化;并运用冗余分析(RDA)法研究了火干扰后地形、林分因子等对地表死可燃物负荷量的综合影响.结果表明:火干扰对地表死可燃物负荷量有显著影响,油松林地表死可燃物负荷量大小顺序为未火烧样地>轻度火烧样地>中度火烧样地>重度火烧样地.火烧样地与未火烧样地之间差异显著(P

[目的]分析不同火烧强度下油松林地表可燃物负荷量特征及其与火后环境因子间的关系,并研究林下草本和灌木层的物种多样性特征,为有效管理油松林地表可燃物及探索火烧迹地林下植被早期更新提供依据。[方法]以山西太岳山天然油松林火烧迹地为研究对象,根据不同火烧强度(轻度火烧、中度火烧和重度火烧)分别设置3块20 m×20 m的样地,以未过火样地为对照,统计各样地中未烧死木株数百分比、树木平均熏黑高度、平均胸径、林分密度等林分因子及坡向、坡度、海拔等地形因子;每块样地中再设置2 m×2 m和1 m×1m的样方各5个,调查样方内未分解落叶、半分解枯叶、1 h时滞枯枝、10 h时滞枯枝等死可燃物负荷量和灌木、草本等活可燃物负荷量,并测量灌木和草本层的物种数、株数、盖度、密度和频度,计算物种多样性指数。利用多重比较(LSD)法分析不同强度火烧迹地地表可燃物负荷量和林下草本与灌木层的物种多样性,通过冗余分析(redundancy analysis,RDA)探讨各林分因子和地形因子对地表可燃物负荷量的影响。[结果](1)不同火烧强度对油松林地表可燃物总负荷量影响显著(P<0.05),未分解落叶(P<0.05)、半分解落叶(P0.05)等死可燃物负荷量随着火烧强度的增加呈下降趋势,草本(P<0.05)、灌木(P0.05),上述指数均以轻度火烧迹地最高;不同火烧强度对灌木层ShannonWiener指数、Pielou均匀度指数、丰富度指数均有显著影响(P<0.05),且均以中度火烧迹地最高。[结论]中、重度火烧可以有效降低油松林地表可燃物负荷量;不同火烧强度干扰下,林分、地形因子共同对地表可燃物负荷量产生影响;轻度火烧可以促进草本层的物种多样性,中度火烧可以促进灌木层的物种多样性。因此,对地表可燃物进行合理管理,可以降低森林火灾风险,并可促进火烧迹地林下植被的初期恢复。

【目的】研究北京地区典型针叶林地表可燃物负荷量及其影响因素,构建可燃物负荷量模型,为可燃物的科学管理提供依据。【方法】结合林分因子(胸径、树高、郁闭度、冠幅、第1活枝高)和地形因子(海拔、坡度),在北京市7个区选择具有代表性的油松林和侧柏林,每种林型各设置42块样地,调查和测定了2种针叶林的可燃物负荷量(上层枯叶、下层枯叶、灌木、草本、1 h时滞枯枝、10 h时滞枯枝),采用冗余分析(RDA)研究地表可燃物负荷量与林分因子和地形因子的关系,利用多元线性回归建立总可燃物负荷量模型。【结果】(1)油松林总可燃物平均负荷量为14.31 t/hm2,侧柏林总可燃物平均负荷量为9.78 t/hm2,下层枯叶负荷量占2种针叶林地表总可燃物负荷量的比重最大。(2)RDA分析表明,油松林上层枯叶、灌木可燃物负荷量与胸径呈正相关,下层枯叶负荷量与郁闭度、坡度呈正相关。侧柏林上层枯叶、下层枯叶负荷量与树高、冠幅呈正相关,与海拔呈负相关。灌木可燃物负荷量与树高、郁闭度呈正相关,与海拔呈负相关。2种针叶林总可燃物、1 h时滞枯枝、10 h时滞枯枝负荷量均与胸径呈正相关,草本可燃物负荷量与海拔呈正相关。(3)模型表明,胸径、树高、冠幅能较好推算出油松林总可燃物负荷量,第1活枝高、冠幅、坡度能较好的推算出侧柏林总可燃物负荷量。【结论】油松林有发展成较大森林火灾的可能性,根据地表可燃物负荷量,应当着重对林下枯落物可燃物进行管理,及时清理林下可燃物,降低潜在森林火灾风险。不同林型可燃物负荷量与林分因子以及地形因子之间的关系不同,在进行可燃物管理时,应因地制宜,选择合理适宜的措施。

The dead surface combustibles of artificial coniferous forests in Chengde were focused in this paper.Predicting models between fuel loading and the stand and landform factors,as well as between water ratio of combustibles and weather factors were established with a regression analysis method.The mod...

【目的】喀斯特生态系统农林交错，火源复杂，极易发生森林火灾，对喀斯特生态系统恢复等造成严重影响，研究该区域典型针叶床层平地无风条件下的林火蔓延速度，对于该区域植被恢复和森林防灭火工作具有重要意义。【方法】以喀斯特生态系统内3种典型针叶林下地表可燃物为研究对象，在室内平地无风条件下，构造与野外结构相似的针叶床层，以床层含水率、厚度和载量因子的不同梯度组合为变量，进行了188次点烧实验。【结果】（1）相同条件下，云南松和华山松针叶床层的林火蔓延速度没有显著差异，但显著高于马尾松针叶床层（P <0.001）。（2）可燃物床层含水率对针叶床层蔓延速度有显著的阻滞作用，床层厚度有显著的促进作用，床层载量对云南松和华山松针叶床层的蔓延速度有促进作用。（3）马尾松、云南松和华山松针叶床层林火蔓延速度的加式模型平均绝对误差分别为0.013、0.029和0.020 m/min，乘式模型的平均绝对误差分别为0.014、0.023、0.018 m/min，两种预测模型能解释75%以上的林火蔓延速度变化情况。（4）加式模型的外推误差的平均绝对误差和相对误差分别为0.108 m/min和42.50%，乘式模型外推效果优于加式模型，误差均值分别为0.086 m/min和28.20%。【结论】研究揭示喀斯特生态系统典型针叶林可燃物床层特征对林火蔓延速度的影响情况，3种针叶床层平地无风条件下蔓延速度较大，具有蔓延成灾的可能。综合预测精度和外推效果，建议选择乘式模型建立林火蔓延速度预测模型，为该生态系统内森林防灭火工作提供基础。

森林火灾发生需要有火源引燃,不同火源引燃可燃物的能力不同,搞清常见火源引燃可燃物的能力及引燃后的一些火行为指标,分析床层特征对火源引燃能力的影响,建立相应的点燃概率模型,对林火预防及扑救意义重大。在春防期,以燃烧着的烟头、火柴、燃烧着阔叶为火源,在无风条件下点燃蒙古栎-红松混交林下的非破坏性地表可燃物,分析了不同火源的点燃能力及床层特征对点燃能力的影响,并建立相应预测模型。结果表明:(1)火柴的平均点燃概率最大,燃烧着阔叶点燃概率次之,所有试验条件下,烟头都不能点燃可燃物床层;(2)火柴与燃烧着阔叶的点燃概率和火焰高度没有显著差异,烟头与2种火源的点燃概率有显著差别;(3)火柴和燃烧着阔叶的点燃概率都与床层含水率负相关关系,两者能引燃的最大床层含水率分别为26%和24%。火柴引燃概率随着床层密实度的增加,先增加后减小,燃烧阔叶点燃概率随着床层密实度的增加在下降;4)火柴和燃烧着阔叶2种火源的点燃概率预测模型都具有统计学意义,其中火柴点燃概率预测模型的预报精度为72.9%,误报率为32.3%;燃烧着阔叶预报模型的准确度为71.4%,误报率为25.8%。本研究是在春防期间进行,可燃物含水率低于30%的天数占防火期内一半以上,被火源引燃发生森林火灾的可能性极大,对于特别稀松或者紧实的可燃物床层,火源引燃概率较低,建议林区管理人员根据不同床层密实度进行管理,提高效率。

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。