关于森林火灾介绍

关于森林火灾介绍

[拼音]:senlin huozai

[外文]:forest fire

失去控制的森林燃烧。自地球出现森林以来,森林火灾就伴随发生。全世界每年平均发生森林火灾20多万次,烧毁森林面积约占全世界森林总面积的1‰以上。中国现在每年平均发生森林火灾约1万多次,烧毁森林几十万至上百万公顷,约占全国森林面积的5~8‰。1987年5月黑龙江大兴安岭还发生特大森林火灾,过火面积101万公顷,其中有林面积占70%。

森林火灾不仅烧死、烧伤林木,直接减少森林面积,而且严重破坏森林结构和森林环境,导致森林生态系统失去平衡,森林生物量下降,生产力减弱,益兽益鸟减少,甚至造成人畜伤亡。高强度的大火,能破坏土壤的化学、物理性质,降低土壤的保水性和渗透性,使某些林地和低洼地的地下水位上升,引起沼泽化;另外,由于土壤表面炭化增温,还会加速火烧迹地干燥,导致阳性杂草丛生,不利森林更新或造成耐极端生态条件的低价值森林更替。

森林火灾的大小常以受害森林面积、成灾森林面积和株数来衡量。中国规定:凡烧了成片林木(包括成林、幼林和竹林),受害面积在10~1000亩者为森林火灾;受害面积南方林区在1000~10000亩、 北方林区在1000~50000亩者为森林大火灾;受害面积南方林区超过10000亩、北方林区超过 50000亩者为森林特大火灾。在受害森林的单位面积上,成林被烧毁或烧死的株数在30%以上,幼林在60%以上者称为成灾森林面积。

控制森林火灾的能力常用以下数字表示:

(1)10万公顷森林中火灾发生的次数,即发生森林火灾的频率,②10万公顷森林中火烧的面积,即森林的燃烧率,③平均每次火灾的面积,④火烧面积占森林面积的百分比。

发生的条件

包括森林可燃物、火源和氧气(助燃物)。

森林可燃物

森林中所有的有机物质,如乔木、灌木、草类、苔藓、地衣、枯枝落叶、腐殖质和泥炭等都是可燃物。其中,有焰燃烧可燃物又称明火,能挥发可燃性气体产生火焰,占森林可燃物总量85~90%。其特点是蔓延速度快,燃烧面积大,消耗自身的热量仅占全部热量的2~8%。无焰燃烧可燃物又称暗火,不能分解足够可燃性气体,没有火焰,如泥炭、朽木等,占森林可燃物总量的6~10%。其特点是蔓延速度慢,持续时间长,消耗自身的热量多,如泥炭可消耗其全部热量的50%,在较湿的情况下仍可继续燃烧。

火源

不同森林可燃物的燃点温度各异。干枯杂草燃点为150~200℃,木材为250~300℃,要达到此温度需有外来火源。火源按性质可分为:

(1)自然火源。有雷击火、火山爆发和陨石降落起火等,其中最多的是雷击火,中国黑龙江大兴安岭、内蒙古呼盟和新疆阿尔泰等地区最常见。

(2)人为火源。绝大多数森林火灾都是人为用火不慎而引起,约占总火源的95%以上。人为火源又可分为生产性火源(如烧垦、烧荒、烧木炭、机车喷漏火、开山崩石、放牧、狩猎和烧防火线等)和非生产性火源(如野外做饭、取暖、用火驱蚊驱兽、吸烟、小孩玩火和坏人放火等)。

氧气(助燃物)

燃烧1千克木材要消耗3.2~4.0立方米空气(纯氧0.6~0.8立方米),因此,森林燃烧必须有足够的氧气才能进行。通常情况下空气中的氧气约占21%。当氧气在空气中的含量减少到14~18%时,燃烧就会停止。

森林火灾的规律性

森林火灾的发生、蔓延和火灾的强度,都有其规律性。

发生规律

森林火灾的发生除上述3个条件外,还与天气(如高温、连续干旱、大风等)有密切关系。热带雨林中常年降雨,林内湿度大,植物终年生长,体内含水量大,一般不易发生火灾。但其他森林不论在热带、温带和寒带地区都有可能发生火灾。一般具有下述变化规律:

(1)年周期性变化。降水多的湿润年一般不易发生火灾。森林火灾多发生在降水少的干旱年,由于干旱年和湿润年的交替更迭,森林火灾就有年周期性的变化。

(2)季节性变化。凡一年内干季和湿季分明的地区,森林火灾往往发生在干季。 这时雨量和植物体内含水量都少,地被物干燥,容易发生火灾,称为火灾季节(防火期)。中国南方森林火灾多发生在冬、春季,北方多发生在春、秋季。

(3)日变化。在一天内,太阳辐射热的强度不一,中午气温高,相对湿度小,风大,发生森林火灾的次数多;早晚气温低,相对湿度大,风小,发生森林火灾的次数少。

此外,森林火灾还和可燃物的性质有关:细小的干枯杂草和枯枝落叶?仁亲钜兹忌盏奈O找鹞铮稍锖退赖目扇嘉锝铣笔蚧畹目扇嘉镆兹迹罅渴髦恼胍妒骱?樟树、桉树等阔叶树较一般阔叶树易燃。郁闭度大的林分林内潮湿,不易发生火灾;反之,则易发生。森林火灾和地形因子也有关系,如阳坡日照强,林地温度高,林内可燃物易干燥,陡坡雨水易流失,土壤水分少,都易发生火灾。

森林火灾的发生过程一般可分为3个阶段:

(1)预热阶段。这时在外界火源的作用下,可燃物的温度缓慢上升,蒸发大量水蒸汽,伴随产生大量烟雾,部分可燃性气体挥发,可燃物呈现收缩和干燥,处于燃烧前的状态。

(2)气体燃烧阶段。随着可燃物的温度急骤增加,可燃性气体被点燃,发出黄红色火焰,并产生二氧化碳和水蒸汽。

(3)木炭燃烧阶段。木炭燃烧即表面碳粒子燃烧,看不到火焰,只有炭火,最后产生灰分而熄灭。

蔓延规律

林火的蔓延主要与热对流、热辐射和热传导等 3种热传播形式有关。热对流是由于热空气上升,周围冷空气补充而在燃烧区上方形成对流烟柱。可集聚燃烧的热量近3/4。它在强风的作用下,往往是使地表火转为树冠火的主要原因。热辐射是地表火蔓延的主要传热方式。它以电磁波的形式向四周直线传播,其传热与热源中心平方距离成反比。热传导是可燃物内部的传热方式,其传热快慢决定于可燃物导热系数的大小,是地下火蔓延的主要原因。火的蔓延速度和风速的平方成正比,在山地条件下,由下向上蔓延快,火势强,称冲火;由山上向下蔓延慢,火势弱,称坐火。蔓延速度最快、火势最强的部分为火头;蔓延速度最慢与火头方向相反的部分为火尾;介于火头与火尾两侧的部分为火翼。接近火头部分的火翼蔓延较快,而接近火尾的火翼部分蔓延较慢。在平坦地,无风时火的初期蔓延形状为圆形或近似圆形;大风时则为长椭圆形,其长轴与主风方向平行;在主风方向不定时(30°~40°变化)常呈扇形。在山岗地形蔓延时,火向两个山脊蔓延较快,而在沟谷中蔓延较慢,常呈凹形或鸡爪形。

火灾强度

森林火灾强度不一,高强度的火具有上升对流烟柱和涡流,能携带着火物传播到火头前的远方,产生新的火点和火场,称为飞火,危害极大,是森林大火灾和特大火灾的特征,很难扑救。低强度的火,没有对流烟柱,火焰小,平面发展,人能靠近扑打。林火强度用火烽前单位长度所释放的功率来表示(千瓦/米)。一般采用美国物理学家 G.M.拜拉姆的公式来计算,即I=0.007HWR,式中I为火线强度(千瓦/米);H为热值(焦/克);W为有效可燃物量(吨/公顷);R为蔓延速度(米/分)。

影响林火蔓延和强度的因素很多,主要有可燃物的种类、数量和含水率,地形变化和立地条件的干湿程度以及风速的大小等。

森林火灾种类

一般分为地表火、林冠火和地下火3种。

地表火

火沿林地表面蔓延,烧毁地被物,为害幼树、灌木、下木,烧伤大树干基部和露出地面的树根等。一般温度在400℃左右,烟为浅灰色,约占森林火灾的94%。按其蔓延速度和为害性质又分为两类:急进地表火蔓延快,通常每小时达几百米至千余多米,燃烧不均匀,常留下未烧地块,为害较轻,火烧迹地呈长椭圆形或顺风伸展呈三角形;稳进地表火,蔓延慢,一般每小时仅几十米,烧毁所有地被物,乔灌木低层枝条也被烧伤,燃烧时间长,温度高,为害严重,火烧迹地呈椭圆形。

树冠火

火沿树冠蔓延,主要由地表火在强风的作用下引起。破坏性大,能烧毁针叶、树枝和地被物等,一般温度在900℃,烟柱可高达几千米,常发生飞火,烟为暗灰色,不易扑救,约占森林火灾的5%,多发生在长期干旱的针叶林内,一般阔叶林内不大发生。按其蔓延速度和为害程度又分为两类。急进树冠火又称狂燃火,蔓延速度快,火焰跳跃前进,顺风每小时可达8~25公里,树冠火常将地表火远远抛在后面,形成上下两股火,火烧迹地呈长椭圆形。稳进树冠火又称遍燃火,蔓延速度慢,顺风每小时为5~8公里,树冠火与地表火,上下齐头并进,林内大部分可燃物都被烧掉,是森林火灾中为害最严重的一种。火烧迹地为椭圆形。

地下火

又称泥炭火或腐殖质火。火在林地的腐殖质层或泥炭层中燃烧,地表看不见火焰,只见烟雾,蔓延速度缓慢,每小时仅4~5米,持续时间长,能持续几天、几个月或更长,可一直烧到矿物质层或地下水层。破坏性大,能烧掉土壤中所有的泥炭、腐殖质和树根等,不易扑灭。火烧后林地往往出现成片倒木。约占森林火灾的 1%。火烧迹地呈环形。多发生在特别干旱的针叶林地内。

目前世界上95%的森林火灾属于中度和弱度,较易控制和扑救,约有5%的森林大火和特大火灾很难控制和扑救,为世界各国森林经营中急待解决的重大课题。

参考书目
  1. A.A.Borwn & K.P. Davis, Forest Fire Control and Use,2nd ed.,McGraw-Hill Book Company,New York,1973.