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Position: Home > Articles > Simulation study on surface fire behavior of main forest types in Mentougou District, Beijing Journal of Beijing Forestry University 2022,44 (6) 96-105

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
单  位：
中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业和草原局森林保护学重点实验室;北京林业大学生态与自然保护学院
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
摘  要：
[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/hm2,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/hm2,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23091、21155、18413?kJ/m2;火强度油松林?>?侧柏林?>?刺槐林,分别为4426、3882、2468 kW/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.
译  名：
Simulation study on surface fire behavior of main forest types in Mentougou District, Beijing

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