【摘要】：樹冠火是一類對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)特別是針葉林造成嚴(yán)重?fù)p害的森林火災(zāi),一旦發(fā)生樹冠火,其在林火蔓延過(guò)程中起主導(dǎo)作用。本文通過(guò)了解針葉林冠層特征,探究樹冠火危害大小及發(fā)生的條件,計(jì)算林分潛在火行為動(dòng)態(tài)變化,為預(yù)防及撲救林火提供科學(xué)依據(jù)。本研究以北京地區(qū)主要針葉林,油松、側(cè)柏、落葉松作為研究對(duì)象,調(diào)查其林分因子及可燃物特征,采用標(biāo)準(zhǔn)枝法對(duì)冠層可燃物負(fù)荷量進(jìn)行了分層調(diào)查與測(cè)算,研究冠層特征(冠層密度、冠層可燃物負(fù)荷量)的垂直分布規(guī)律及與林分因子的相關(guān)性;同時(shí),通過(guò)劃分不同梯度的燃燒條件,研究針葉林在不同燃燒條件下樹冠火發(fā)生的概率及潛在火行為;基于冠層潛在火行為,利用不同類型樹冠火臨界指標(biāo)模型,建立以風(fēng)速為主導(dǎo)因子的冠層危險(xiǎn)指數(shù)模型;結(jié)合該地區(qū)的氣象資料,利用冠層危險(xiǎn)指數(shù)模型,計(jì)算3種林分類型在實(shí)際氣象條件下樹冠火的類型、發(fā)生時(shí)間、持續(xù)時(shí)長(zhǎng)及林分在不同時(shí)期潛在火行為的動(dòng)態(tài)變化。本文得出如下結(jié)論:(1)樹冠火發(fā)生類型與冠層可燃物垂直分布及冠基高度關(guān)系密切。側(cè)柏林下層可燃物負(fù)荷量占比25%,而油松林和落葉松林僅為13%和11%,且側(cè)柏林冠基高度最低,在低燃燒條件下,僅側(cè)柏林有15%的概率發(fā)生樹冠火;油松林和落葉林由于中上層可燃物負(fù)荷量及密度較大,中等燃燒條件下,油松林、落葉松林發(fā)生連續(xù)型樹冠獲得概率相對(duì)較高,而側(cè)柏林發(fā)生間歇型樹冠火的概率較高。(2)連續(xù)型樹冠火潛在火行為具有蔓延速度快,火線強(qiáng)度大,火焰高度高的特點(diǎn)。油松林在高燃燒條件下,樹冠火最高蔓延速度、火線強(qiáng)度、火焰高度分別為91.3 m/min、80 627 kW/m、56 m,側(cè)柏林和落葉松林的則為 82.4m/min、34 150 kW/m、28 m和90.1 m/min、74 863 kW/m、54 m,3種林分在高燃燒條件下均發(fā)生極高強(qiáng)度火災(zāi)。(3)側(cè)柏林易發(fā)生間歇型樹冠火,油松林易發(fā)生連續(xù)型樹冠火,落葉松林居中。從樹冠火發(fā)生指數(shù)(TI)上看,側(cè)柏林最低,即發(fā)生樹冠火所需風(fēng)速最低,但同時(shí)由于冠層密度低,使得樹冠火蔓延指數(shù)(CI)值最高,故該林分最易發(fā)生樹冠火,且以間歇型樹冠火為主;同時(shí),油松林的CI值最低,即由間歇型樹冠火發(fā)展成連續(xù)型樹冠火所需風(fēng)速最低,在三種林分類型中最易發(fā)生連續(xù)型樹冠火。(4)實(shí)際氣象條件下,樹冠火的發(fā)生對(duì)林分潛在火行為影響明顯。3種林分類型中,一旦發(fā)生樹冠火,其林分潛在火行為指標(biāo)是僅有地表火發(fā)生時(shí)的10倍以上,其中油松林的火線強(qiáng)度是之前的30倍,且在短時(shí)間內(nèi)即可形成高強(qiáng)度森林火災(zāi)。
【圖文】：

油松林和落葉松林中層可燃物載量相當(dāng)，側(cè)柏林可燃物載量較低，故相對(duì)于另逡逑外兩種林分，側(cè)柏林發(fā)生連續(xù)型樹冠火可能性低。逡逑同時(shí)，冠層可燃物構(gòu)成也對(duì)樹冠潛在火行為產(chǎn)生影響。由圖４．４可知，從冠層可逡逑燃物的組成類型看，，油松林葉片、小枝、枯枝分布占比３７％、１９％、４４％，側(cè)柏林和逡逑落葉松林分別為４４％、２３％、３３％和７３％、７％、２０％，側(cè)柏林分布相對(duì)均勻，而油松逡逑林由于自然整枝能力強(qiáng)，林分中有較多未掉落的枯枝，使得枯枝占比較高，落葉松林逡逑以葉片為主要的冠層可燃物，不同的比例將影響潛在火行為指標(biāo)計(jì)算過(guò)程中的加權(quán)系逡逑數(shù)，進(jìn)而影響各個(gè)林分的潛在火行為指標(biāo)大小。逡逑３１逡逑

４．１．１．２冠層可燃物密度垂直分布特征逡逑冠層密度是計(jì)算樹冠火行為的重要指標(biāo)，即單位體積冠層可燃物負(fù)荷量大小。由逡逑圖４．５、圖４．６、圖４．７可知，冠層密度垂直分布特點(diǎn)與冠層可燃物垂直分布特點(diǎn)相似，逡逑均為隨著高度的增加先增加后降低。按樣地整體計(jì)算，油松林的平均冠層密度為０．１９３逡逑ｋｇ／ｍ３，側(cè)柏林和落葉松林分別為０？邋１２７邋ｋｇ／ｍ３和０．１５２邋ｋｇ／ｍ３，雖然落葉松林載量最逡逑大，但是冠層密度是由冠層可燃物負(fù)荷量和冠層高度共同決定的，故油松林的冠層密逡逑度最大；根據(jù)連續(xù)型樹冠火臨界指標(biāo)可知，連續(xù)型樹冠火臨界蔓延速度與冠層密度成逡逑負(fù)相關(guān)，因此，相比于側(cè)柏林，油松林的連續(xù)型樹冠火臨界蔓延速度更低，更容易形逡逑成連續(xù)型樹冠火，落葉松林次之。逡逑１３邋ｒ逡逑１２邋■逡逑８：邋：逡逑０邐０．０５邐０．１邐０．１５邐０．２邐０．２５邐０．３邐０．３５邐０．４逡逑冠層可燃物密度（ｋｇ／ｍ３）逡逑圖４．５油松林冠層密度垂直分布逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋４．５邋Ｖｅｒｔｉｃａｌ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃａｎｏｐｙ邋ｂｕｌｋ邋ｄｅｎｓｉｔｙ邋ｉｎ邋Ｐｉｎｕｓ邋ｌａｂｕｌｉｆｏｒｍｉｓ邋ｓｔａｎｄｓ逡逑３２逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S762.1

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本文編號(hào)：2606860