北京门头沟区主要林分类型地表火行为模拟研究

编号 zgly0001743620

文献类型 期刊论文

文献题名 北京门头沟区主要林分类型地表火行为模拟研究

作者 李炳怡  刘冠宏  舒立福 

作者单位 中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所  北京林业大学生态与自然保护学院 

母体文献 北京林业大学学报 

年卷期 2022,44(6)

页码 96-105

年份 2022 

分类号 S762.3 

关键词 可燃物载量  细小可燃物  地表火行为  火强度  Rothermel地表火蔓延模型 

文摘内容 【目的】地表火是最常见的林火类型,直接影响植被更新和生态系统的养分配置与循环。反映林火行为的常见指标有火蔓延速度、单位面积发热量、火强度和火焰高度。根据实际林分和立地条件进行火行为模拟,可以揭示林火发生条件,并有效判断树冠火发生的可能性,为林火的预防和扑救决策工作提供科学依据。【方法】选取北京市门头沟典型林分(刺槐林、油松林、侧柏林)为调查对象,每个林分设置5块样地,共计15块样地。通过野外调查获取可燃物载量(灌木可燃物、草本可燃物、1时滞可燃物、10时滞可燃物、100时滞可燃物)、林分因子(第一活枝下高、第一死枝下高、树高、胸径、郁闭度)和立地因子(海拔、坡度、坡向、坡位)数据,使用BehavePlus6软件,基于气象参数和可燃物参数,模拟不同燃烧条件下不同林分类型的火行为指标,分别为地表火蔓延速度、单位面积发热量、火线强度和火焰长度;使用R语言进行主成分分析,根据贡献率探讨林分因子、立地因子和可燃物因子对火行为的潜在影响。【结果】侧柏林、刺槐林和油松林的可燃物总载量分别为15.35、17.59、15.28 t/hm^(2),其中易燃可燃物载量(即上层枯叶、易燃草本、1时滞可燃物)分别是4.55、4.41、6.18 t/hm^(2),分别占林分总可燃物载量的29.6%、25.1%、40.4%。防火期内门头沟区的平均风速为2.2 m/s(7.9 km/h),地表火蔓延速度油松林》侧柏林》刺槐林,速度分别达11.5、11.1、8.0 m/min。单位面积发热量油松林》侧柏林》刺槐林,分别为23 091、21 155、18 413 kJ/m;火强度油松林》侧柏林》刺槐林,分别为4 426、3 882、2 468kW/m;油松林火焰高度变化范围分别是0.89~3.40 m、1.34~2.91 m、1.78~3.88 m,同等条件下火焰高度油松林》侧柏林》刺槐林;8级大风天气下(风速17.9 m/s,64.4 km/h),地表火行为的模拟结果会略有改变,侧柏林的火蔓延速度更快、火强度更高,油松林、刺槐林次之。根据主成分分析的因子贡献度,分别得出影响3种林分火行为的主成分,侧柏林、刺槐林与油松林的第1与第2主成分分别为可燃物构成(可燃物载量及影响其分布的地形因素)与林分因子、可燃物构成与可燃物含水率、林分因子与可燃物含水率。【结论】(1)易燃可燃物载量是影响林分火行为的关键因子。(2)可燃物含水率对火行为指标的数值起决定作用,可燃物含水率的临界值影响林火发生类型。可燃物湿润时无论风速大小,林地难以起火;可燃物干燥时处于易燃状态,大风天气时容易发生蔓延快、强度高的地表火。(3)可燃物连续性是决定地表火发展成为树冠火的关键因素,火焰高度大于第一活/死枝下高,极有可能从地表火发展成为树冠火,扑救难度极大。建议需定期修枝割灌,清理林下可燃物,降低火险。