林火原理教案文档格式.docx

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（一）森林进行燃烧，必须具备三个要素：

1、可燃物；

2、助燃物（氧气）；

3、一定温度。

（二）森林中所有的有机物均属于可燃物，它是森林燃烧的物质基础，根据森林可燃物的特点不同可分为：

有焰燃烧和无焰燃烧。

（三）有焰燃烧：

在点燃后，能挥发可燃性气体产生火焰也是所谓的明火。

这种燃烧可燃物约占森林可燃物总量的85%--90%，如杂草、枯枝落叶、枝桠和采伐剩余物等，其燃烧特点是蔓延速度快，一般比无焰燃烧可燃物快13—14倍，且燃烧面积也大，但产生的热量少。

（四）无焰燃烧：

无燃烧时，不能分解足够的可燃性气体，因而不能产生火熄，又称暗火，也叫无焰燃烧。

这种燃烧可燃物分布较小，约占森林可燃物总量的6%--10%，如泥炭、腐殖质和腐朽木等。

其燃烧特点是，蔓延速度慢、持续时间长，产生的热量多，如泥炭燃烧产生的热量占其全部热量的50%，所以，泥炭在较湿的情况下，仍然可以继续燃烧。

有焰燃烧可燃物容易扑救，而无焰燃烧可燃物比较隐蔽，往往忽视，易产生复燃现象，所以在清理火场时要特别注意清理隐燃物—暗火。

二、林火种类

林火种类不同，给森林带来的损害和方法的后果也不同。

了解林火种类对于搞好灭火组织，合理运用灭火方式，因地因火制定地采用适宜的扑火工具，提高扑火效率，减少损失等都具有重要意义。

林火各类的划分主要根据燃烧部位、蔓延的速度、火强度和火焰高度、蔓延的速度情况来进行。

按燃烧部位，林火通常可划分为地表火，树冠火和地下火。

（一）地表火

火沿地表蔓延，烧毁地被物，危害幼林、灌木、下木、烧伤大树露在地面的树根，此类称为地表火。

地表火的烟为浅灰色，温度可达400°

С左右。

在各类火灾中，地表火的发生最多，根据其蔓延速度的不同，地表火又可分为两类：

1、急进地表火。

火蔓延速度快，通常每小时可达八百米以上，这种火往往燃烧不均匀，常留下未烧的地块，有的乔灌木没有燃烧，危害较轻。

火烧迹地呈长椭圆形。

2、稳进地表火。

火蔓延速度较慢，一般每小时几十米，火烧时间长、温度高、火强度大、燃烧彻底，能烧毁所有地被物，有时乔木底层的枝条也被烧毁，对森林危害较重，严重影响林木生长。

火烧迹地呈椭圆形。

（二）树冠火

树冠火是指由地表火，树干烧至树冠，火在树冠部燃烧并沿树冠蔓延的火，称为树冠火。

直接由树冠着火的情况很少。

通常情况下树冠火易出现在树脂成份较多的针叶林。

树冠火燃烧猛烈，灭火困难，遇有大风，树冠火燃烧更为猛烈，烧毁树的枝叶和林内的站杆。

树冠火根据其蔓延速度可分为两类：

1、急进树冠火。

这种火又称狂燃火。

火焰跳跃式前进，蔓延速度快，每小时可达8—25公里，火舌向前伸展，烧毁树冠的枝条，烧焦树皮使树木死亡，火烧迹地呈长椭圆形。

2、稳进树冠火。

火焰全面扩展，又称遍燃火。

火前进速度较慢，一般情况每小时2—4公里，顺风每小时可达5—8公里。

这种火可以烧毁树冠的大枝条，烧着林内的枯立木，是危害最为严重的火灾。

火烧迹地是椭圆形。

（三）地下火

地下火是指在地下腐殖层中燃烧的火称为腐殖质火；

在泥炭层中燃烧的火称为泥炭火。

腐殖质火主要发生在积累大量凋落物的原始林内；

泥炭火主要发生在草甸子和针叶林下。

地下火只有在特别干旱的季节才能发生。

地下火发生时，在地表面看不见火焰，只能看到烟。

地下火蔓延缓慢但温度极高，因此破坏力极强。

地下火一般持续的时间长，能持续几天、几个月甚至更长。

在以上三类林火当中，地表火发生最多，大约占林火总数的90%以上；

其次为树冠火，最少为地下火。

上述三类林火可以单独发生，也可以同时发生，但几乎所有林火都是由地表火开始的。

地表火向上燃烧可变成树冠火，向下燃烧可形成地下火。

树冠火向下燃烧可形成地表火甚至地下火。

地下火向上燃烧可形成地表火。

三、森林可燃物

森林可燃物是森林燃烧的物质基础，它是指森林中可以燃烧的有机物质，在分析森林能否被引燃，引燃后火如何蔓延，以致于进行林火扑救时都需考虑可燃物因素。

（一）可燃物类型

1、可燃物种类

可燃物种类是依据其某一特性区分出来的可燃物类别，如依据物种分为地方、苔藓、草木、灌木和乔木。

依据着火难易程度分为引火物、纤细可燃物、细小可燃物、中等可燃物和相大可燃物，依据所处位置分为地下、地表、泥中可燃物，依据分布为均匀的、混合的、分散的、断条的可燃物。

在森林防火和灭火中，可依据可燃物种类判断燃烧性。

地衣是一种容易燃烧的可燃物。

其着火温度低，是森林中的引火物。

苔藓多生长在阴湿的密林下，吸湿性强，不易着火。

只有在连续干旱的年份才能燃烧。

苔藓的燃烧性因立地条件的不同而有差异。

生长在沼泽地的泥炭藓一般一易燃。

在非生长季节则干枯易燃。

不同种类的草本植物的燃烧性不同，一般情况下，禾本科的草类较易燃，莎草科和菊科的草类次之，酢酱草科、虎耳草科、百全科草类较不易燃。

1年生草类易燃，多年生草类较不易燃。

阳性划类易燃，阴性划类较不易燃。

旱生草类易燃，湿生草类较不易燃，但生长在沼泽地上的草类枯死后仍易燃。

灌木为全年生木本植物，体内含水量较高，较不易燃，常绿灌木不易燃，有些灌木因枯叶不荣誉称号而易燃，如某些栎类，还有些针叶灌木，体内含有大量树脂而非常易燃，如兴安松、高山松等。

通常丛状灌木和散生灌木更有利于林火蔓延，与杂草混生的灌木更易燃。

乔木是不易燃的种类通常针叶树较阔叶树种易燃；

落叶树种较常绿树种易燃；

阳性树种较阴性树种易燃；

含油脂和挥发油较多的树种易燃。

乔木的燃烧性还与林龄、郁闭度、组成和层次有关。

通常，林木随年龄的增长抗火能力提高；

林分以中幼龄林最易燃，成林后燃烧性降低，过熟林分的燃烧性又会增加。

林分郁闭度越大，其燃烧性越低。

林分的组成中随着针叶树种所占比重增大燃烧性增长。

复层林分较单层林分的燃烧性强，而且容易使地表火转变为树冠火。

2、森林可燃物类型

森林可燃物类型是指占据一定空间，并在一定时间内保持相对稳定的林所林分的复合体。

同一可燃物类型的可燃物种类、可燃物负荷量分布和紧实度应基本相同。

同一森林可燃物类型，期火行为基本相同。

过去常根据植物群落类型或林型划分森林可燃物类型。

为了精确预测出各种森林的火行为，必须确定可燃物类型的燃烧参数，建立可燃物模型。

美国国家火险系统提出了20年可燃物模型。

加拿大林火行为矛盾系统划分了16个可燃物类型，并确定了相应的林火蔓延议程参数。

（二）可燃物分布

可燃物分布是指可燃物复合体或个体之间在水平方向和垂直分布对森林燃烧、林火蔓延和林火控制都有很大影响。

1、可燃物的水平分布

可燃物的水平分布是指可燃物复合体或个体之间在水平方向上的连续性。

如果可燃物在水平方向上是连续的，则称为连续水平分布；

如果可燃物在水平上是不连续的、间断的，则你其为间断水平分布。

在水平方向上连续、间断分布的可燃物其燃烧和蔓延特性是不同的。

火在连续性分布的可燃物中的蔓延速度要快于在间断分布可燃物中的蔓延速度；

在其它条件相同的情况下，林火向着连续性的可燃物方向蔓延。

2、可燃物的垂直分布

可燃物的垂直分布是指林内不同层次间可燃物的连惯性。

正常林分可分为树冠层、灌木层、杂草层、地表凋落层和地被物下层。

在垂直方向上如果可燃物的分布是连续的，则称为可燃物垂直连续分布，又称为可燃物梯形分布。

在垂直方向上如果可燃物的分布是不连续的、间断的，则称为可燃物垂直间断分布。

可燃物垂直分布同样影响林火强度、蔓延方向和蔓延速度，但更主要的是决定林火各类。

如果可燃物在垂直方向上分布是连续的，则地面燃烧的林火可蔓延到树冠上，形成树冠火；

如果可燃物在垂直方向上分布是间断的，则地面燃烧的林火不会蔓延到树冠上面形成树冠火（不包括热辐射和热对流对树冠火形成的影响）。

一般只有易燃可燃物在垂直方向上的连续分布才有发生树冠火的可能，否则很难形成树冠火。

值得注意的是，飞火的出现可以打破分布和垂直分布的界限。

即使在可燃物分布不连续的条件下，一旦出现飞火，也能使间断分布的可燃物丧失阻火的作用，形成新的火场，认识到这一点对控制林火很有意义。

（三）可燃物载量

可燃物裁量又称为可燃物负荷量，它是指单位面积林地上所有可燃物的绝干重量。

通常用kgm²

或t⁄ha来表示。

不同可燃物类型之间裁量变化幅度很大，少者每公顷只有几十公斤，多者每平方米可达40—50公斤。

一般来讲，如果可燃物裁量低于2.5t∕ha时，不能维持正常燃烧。

在实际林火研究中，人们比较关心的是有效裁量（有效负荷量），而不是总裁量（总负荷量）。

总裁量不视为潜在有效裁量的最大值。

绝大多数林火不能使林地的所有可燃物全部烧掉，而实际烧掉的那部分即为有效可燃物，有效可燃物对火行为的两在参数---火强度和蔓延速度影响很大。

四、火险天气

在森林防火季节里，森林能否着火蔓延成灾与当时火险天气类型相关。

一般在高压控制下的天气，天气晴朗，气温升高，可燃物容易干燥，易发生森林火灾。

在低压控制下的天气，阴雨、空气温度大，可物含水率高，不容易发生森林火灾，有时发生森林火灾也比较容易控制。

因此，天气的形势直接影响森林火灾的发生，是森林火灾发生的重要条件。

（一）气温

气温是用来表示大气冷热程度的物理量，是指距地面1.5米高处的空气温度，气温常用摄氏度来表示。

气温的高低是随太阳辐射对地球表面的强弱而改变的。

气温与火险天气有直接关系，它直接影响森林火灾的发生发展。

日最高气温往往是某一地区着火与否的主要指标。

气温能直接影响相对湿度的变化，气温高相对湿度就小。

气温升高促进可燃的水分蒸发，加速了可燃物的干燥，特别是死的细小可燃物，提高了可燃物本身的温度，使可燃物达到燃烧点所需的热量大为减少。

各林区气温的高低对森林火灾的发生有不同影响。

一般情况下，温度愈高可燃物愈干燥，愈容易发生火灾。

在中国南方，森林火灾季节在冬季，气温不高却容易发生火灾，在炎热的高温夏季不发生火灾。

主要是因为夏季为雨季，植物生长旺盛，体内含有大量水分，不易燃。

若发生伏旱高温，也可能发生火灾。

如重庆地区，在7、8月易发生火灾。

东北林区春季火灾季节，一般随气温升高，火灾次数增多，但温度升高到一定程度时火灾又开始下降，这主要是随气温升高植物进入生长期，植物返青，体内水分增加，不易发生火灾。

（二）降水

从云中降落到地面上的液态或固态水的滴粒为降水。

如雨、雪和雹等都是降水，而霜、露、雾、雾淞等则为水平降水，因为它们是由间接冻结而成的，不是从空中降落地面的。

降落到地面上的降水，不经蒸发、渗透、流失而积聚在水平布的水层厚度称为降水量，单位以mm计算。

在单位时间内的降水量称为降水强度。

降水能直接影响可燃物（特别是死的可燃物）的含水率。

如果一个地区的年降水量超过1500毫米，且分布均匀，一般就不会发生火灾或很少发生火灾。

例如，热带雨林，终年高温高湿，就一易发生火灾。

若年降水量虽很多，但分布不均，如季雨林气候，有明显的干、湿季之分，在干季就易发生火灾，月降水量超过100毫米时，一般不发生火灾或少发生火灾。

由于森林有庞大的树冠，能阻截大量降水，通常1毫米的降水量对林内地被物的湿度几乎没有影响，2—5毫米降水量，能使林地可燃物的含水量基本达到饱和状态。

一般不会发生火灾，即使发生，也会大大降低火势或使火熄灭。

另外，降水的强度和持续时间与林火的发生发展关系十分密切。

降雪能增加林分的温度又能覆盖可燃物，使之与火源隔绝，一般在积雪融化前，不会发生森林火灾。

霜、露、雾等平流降水，对森林地被物的温度也有一定影响，一般能影响可燃物含水量的10%左右。

（三）相对湿度

在一定温度下，空气中实际水汽压与该温度时饱和水汽压的百分比叫做相对湿度。

相对湿度越大，表示空气越潮湿；

相对湿度越小，表示空气越干燥。

相对湿度与林火有密切关系。

一天之中，早晚相对湿度大，白天小，这主要是受日光照射后，空气中的水分被蒸发掉。

相对湿度的变化能直接影响可燃物的含水量。

当空气干燥相对湿度小时，可燃物中的水分向外蒸发，而空气湿度大时，可燃物要吸收水分。

因此，相对湿度的大小直接影响细小可燃物的含水率，影响林火的发生。

以相对湿度50%作为界限，大于50%不发生火灾，小于50%可能发生火灾。

通常在实践中，相对湿度在75%以上就不会发生火灾；

75%--55%可能发生火灾；

55%以下就容易发生火灾；

小于30%可能发生特大火灾。

但也有例外，如果长期不降雨，有时相对湿度在80%以上时，也能发生火灾。

另外相对湿度和温度都很低时，也不容易发生特大森林火灾。

所以在考虑气象因子与火灾的关系时，不能只凭单一气象因子，而应综合考虑气象因子的作用。

（四）风

空气在水平方向上的运动称为风，包括风向和风速两个特征，它是由水平方向气压分布不均而引起的。

风影响可燃物水分蒸发，特别是干热风，直接导致可燃物水分下降。

风主要影响森林火灾的蔓延和扩展。

许多大面积森林火灾就是大风造成的恶果。

风不仅能加速可燃物水分的蒸发促进干燥，还能补充火场的氧气，所以风是森林火灾发生诸因子中最主要的因子。

据大兴安岭林区15年的资料统计，有80%以上的大火和特大火灾是在5级风以上的大风天气条件下出现的。

风速与森林火灾发生的次数成正比。

风速越大，火灾发生次数越多，火烧的面积也越大，特别是在连旱，高温的天气条件下，风是影响火灾次数和大小的最重要的因子。

在稳定天气条件下，风向稳定，计划火烧多选择此类天气，因为火势容易控制。

不稳定的天气条件，风向不定，阵风多，火势难以控制，不宜进行计划火烧，因为易跑火成灾。

风对林火的影响可归纳如下：

1、风能加速可燃物水份蒸发，促进地被物干燥，提高可燃物的燃烧速度。

2、风能降低林内外相对湿度，提高火险等级。

3、风能加快气流交换，加快林火蔓延速度。

4、风还能补充氧气。

五、地形与林火

地形对林火有明显的影响。

地形不同，构成不同的小气候，影响森林植被的分布。

其原因是，地形起伏，环境变化大，对生态因子的重新分配影响很大，从而形成了多种多样的环境条件。

影响火灾发生发展的地形因子主要有坡向、坡度、坡位、海拔高度和小地形等。

（一）坡度

坡度大小直接影响可燃物温度变化。

陡坡水份易流失，可燃物易干燥、易燃。

坡度平缓或平地水份停留时间长，林地潮湿，可燃物含水量大。

坡度大小对热的传播也有很大影响。

火从山下向山上蔓延，速度快，常称为冲火或上山火，不易扑救。

特别是阳陡坡的上山火，火势猛烈，蔓延迅速，决不可迎着火头扑打，否则易造成人身危险。

火从山上向山下蔓延缓慢，火势弱，有利于扑救，这种火称为坐火或下山火。

坡度大小不同，火对林木的危害程度也不同。

一般情况下，坡度大，火蔓延愈快，火对林木的危害愈轻；

坡度愈小，火蔓延缓慢，火对林木危害严重。

当火从山上向山下蔓延至山脚后，再向上蔓延，会形成几处火头，扩大火灾蔓延面积。

因此扑火时，一定要在火向山下蔓延至山脚以前，将火扑灭。

（二）坡位

通常山脊、陡坡的林地较干燥，易燃，火蔓延速度较快，在山谷低洼处，立地条件多为水湿，特别在林冠下，火蔓延缓慢，容易扑救，但在空旷的山凹地多为草甸分布，生长的杂草非常易燃。

火势猛烈，不易扑灭。

山顶及陡坡岩石裸露处，植物稀少，火至该处往往就自行熄灭。

但在山顶燃烧的球果树枝、鸟巢和草根等，常滚落山下，又会造成新的火灾。

（三）坡向

阳坡日照强，温度高，蒸发快，可燃物容易干燥而燃烧，着火后火势强，蔓延快；

阴坡则相反，日照弱，温度低，水分蒸发慢，湿度大，可燃物不易燃烧。

即使着火，火势较弱，蔓延缓慢。

（四）海拔高度

随着海拔高度不断增加气温逐渐下降（海拔高度每上长100米，温度大约降低0.6摄氏度）。

林地海拔高度愈大，林地温度愈低，相对湿度增大，地被物含水率也愈大，不易燃烧。

当海愈高，进入亚高山带或分水岭附近，降水量明显增加，植被也发生变化，一般不易发生火灾，但海拔高，风带较大，有利于火的蔓延。

六、林火蔓延

外来火源点燃可燃物的过程称为着火，着火后火势向四周扩展的过程称为蔓延。

林火蔓延有一定开关和速度。

（一）林火蔓延的形状

林火蔓延的开头因风向、风速、地形、植被类型和分布不同而不同，但仍然有一定的规律。

研究、了解、掌握其基本规律对扑救森林火灾极为重要。

在平地，林火初期蔓延的开头有静风型、强风型和风向摆动型。

（二）林火蔓延速度

林火蔓延速度通常包括线速度、面积速度和周长速度。

线速即火锋向前推进的速度，可分为火头、火翼、火尾的线速度。

一般用蔓延距离除以蔓延时间来计算。

林火面积速度，即火场面积除以燃烧的时间。

火场的周长通常用圆周长或根据火线速度进行近似计算。

火场面积的蔓延速度和火场周边扩展速度经常是用以估算扑火人力的重要依据。

（三）影响林火蔓延的因素

1、风

风是影响林火蔓延的主要因素。

它直接影响火的蔓延速度和方向。

其中主要原因为：

①由于风的作用，使热对流发生变化。

加速热平流，促使火向前蔓延。

②由于风的作用，加速氧的供应，从而加快火的蔓延速度。

此外，风可加速可燃物水分蒸发，加快火的蔓延。

与此同时，森林燃烧也会加快空气流动而产生风。

所以在强烈火来到之前，短距离的强阵风，能加速火的蔓延。

2、地形

地形如同风一样也是影响林火蔓延的主要因素。

由于地形起伏不平，影响热传播，因此火向山坡上蔓延快；

相反，火向山坡下蔓延缓慢。

火的蔓延速度主要取决于坡度大小。

此外，不同地形的可燃物不同，不同坡度水分滞留的时间也不一样，干湿程度也不尽相同，这些情况都会对林火的蔓延速度产生影响。

3、可燃物密实度

即可燃物的表面积与体积之比。

也是影响林火蔓延速度的因素之一。

可燃物的密实度愈小愈易燃，而且容易蔓延；

相反，则蔓延缓慢。

4、可燃物含水率

可燃物含水率也是影响林火蔓延的重要因子。

一般情况下，可燃物含水率超过30%不燃，26—30%难燃，11—25%为可燃，小于10%为易燃。

但可燃物含水率取决于气象因子。

一般气温高，湿度小，连续干旱，则含水率低；

相反，降水量大，连旱时间短，含水率高则不易燃，蔓延缓慢。

除以上因素以外，火蔓延速度还与火场面积大小、昼夜因素有关。

一般情况下，火场面积愈小，蔓延速度也小；

相反，则大。

白天林火蔓延的速度一般要快于夜晚。

编写人：

王国栋

二○○二年四月二十八日