最新云南松地盘松华山松活叶可燃物载量模型研究.docx

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最新云南松地盘松华山松活叶可燃物载量模型研究

云南松地盘松华山松活叶可燃物载量模型研究

西南林业大学

本科毕业（设计）论文

（2011届）

题目：

云南松、地盘松、华山松活叶可燃物载量模型研究

教学院（系、部）土木工程学院专业消防工程

学生姓名张嘉林

指导教师李世友（副教授）

评阅人

二零一一年六月

云南松、地盘松、华山松活叶可燃物载量模型研究

张嘉林

（西南林业大学，昆明，650224）

摘要：

对昆明周边的云南松Pinusyunnanensis、地盘松Pinusyunnanensisvar.pygmaea、华山松Pinusarmandii林进行取样调查。

采集松枝样品若干，测量枝长、枝直径和可燃物干质量等数据。

利用SPSS.18.0统计软件对云南松、地盘松、华山松的活叶干质量与枝长和枝平均直径进行相关性分析和回归分析，建立可燃物载量的数学模型。

最终得出云南松的活叶可燃物载量模型为Y=-18.513+31.095x1+0.472x2；地盘松的活叶可燃物载量模型为Y=-15.026+30.575x1+0.351x2；华山松的活叶燃物载量模型为Y=-1.670+7.657x1+0.168x2，并分别对模型进行了验证，误差率较小，预测结果较为满意。

利用这些特征因子来推算云南松、地盘松、华山松单枝上的可燃物载量。

以期对云南松、地盘松、华山松林的可燃物载量模型研究有所裨益。

关键词：

云南松地盘松华山松可燃物载量模

StudyonFuelLoadingModelsofLivingLeavesofPinusYunnanensis，PinusArmandiiandPinusYunnanensisvar.pygmaea

ZhangJialin

（SouthwestForestryUniversity,Kunming,650224）

Abstract:

Pinusyunnanensis,Pinusyunnanensisvar.pygmaeaandPinusarmandiithelivingaroundKunmingwillbesampledandinvestigated.Alotofbruncheswillbecollectedinordertomeasuretheirbranchlength,diameterandcindorukcombustible,etc.SPSS18.0isemployedtomakeacorrelationanalysisandregressionanalysisofthecombustiblecompletevehiclekerbmassofthelivingleaves,thelengthandaveragediameterofthebranchesdofPinusyunnanensis,Pinusyunnanensisvar.pygmaeaandPinusarmandiithe.Besides,thispaperaimstobuildamathematicalmodelofultra-fineload.FinallycometothefuelloadingmodelsoflivingleavesofPinusYunnanensisfortheY=-18.513+31.095x1+0.472x2,fuelloadingmodelsoflivingleavesofPinusArmandiifortheY=-15.026+30.575x1+0.351x2,fuelloadingmodelsoflivingleavesofPinusYunnanensisvar.pygmaeafortheY=-1.670+7.657x1+0.168x2.Andvalidatethemodelrespectively,therateoferrorislessthepredictionissatisfactory.Makinguseofthesefactors,theFuelloadingModelofPinusyunnanensis,Pinusyunnanensisvar.pygmaeaandPinusarmandiitheonsinglebranchcanbeassessed,whichishelpfulforthestudyofcarryingcapacityofthecombustiblesubstance.

Keywords:

YunnanPinePygmyYunnanPinePinusarmandiiFranchFuelloadingModel

1前言2

1.1目的与意义2

1.2国内外研究状况及发展趋势2

2研究方法1

2.1采样方法1

2.2试验方法1

2.3数据分析方法1

3结果与分析2

3.1云南松2

3.1.1统计量描述2

3.1.2相关性分析2

3.1.3回归分析3

3.1.4建立模型4

3.1.5验证模型4

3.2地盘松5

3.2.1统计量描述5

3.2.2相关性分析6

3.2.3回归分析6

3.2.4建立模型7

3.2.5验证模型7

3.3华山松9

3.3.1统计量描述9

3.3.2相关性分析9

3.3.1回归分析9

3.3.4建立模型11

3.3.5验证模型11

4结论与讨论13

参考文献14

指导老师简介16

致谢17

附录18

1前言

1.1目的与意义

森林可燃物是森林燃烧的物质基础，是火行为的主体，与气象、地形条件相结合产生各种火行为它是森林火险等级划分、森林火灾预报、计划烧除及进行林森可燃物管理的依据是决定扑救森林火灾的方法、策略和保证安全的依据,也是林火管理、林火仿真的基本数据[1]。

森林火灾，特别是森林特大火灾的频繁出现，与森林可燃物载量的积累有密切的关系。

可燃物载量，也称可燃物负荷量，是指单位面积上可燃物的烘干重量，它包括所有活的、死的有机物。

森林可燃物，特别是细小易燃的可燃物是森林燃烧的主要因子之一，可燃物燃烧除取决于火源和氧气必要条件外，还取决于本身的尺寸大小、结构状态、理化性质和数量分布。

由于森林群落的多样性和复杂性，同时又存在着地域性差异，以及森林火灾发生次数及持续时间不同，从而导致了各种类型可燃物载量不是固定不变的，是随着各种相关因素的变化而变化[2]。

在确定气象和环境的条件下，可燃物的载量大小明显影响着林火发生的行为特征。

因而，建立森林可燃物载量模型，确定可燃物载量，对于森林火险预报、林火发生规律预报、林火行为（林火蔓延速度、火强度、火焰长度、能量释放等）预报和地表可燃物管理（计划烧除）具有极为重要的意义[3]。

1.2国内外研究状况及发展趋势

国外对可燃物载量研究较早，一些专家如Dubois、Sprhak、Showandkotok、Harnby等，只是对森林某个类型可燃物载量进行了探索性研究，还比较粗放；直到20世纪60年代，美国开始考虑林分因子，利用数学模型来推测可燃物载量的研究[4]。

如Wendel（1960）导出了计算沼树树冠叶量（Wdf）的公式：

Wdf=0.486（d.b.h）1.697，式中（d.b.h）为树皮外量得的胸径[5]；Olson是在自然条件下对细小可燃物量化的第一人，认为可燃物载量取决于植物的类型和最后一次火灾后所持续的时间，导出了计算细小可燃物的公式：

X=L/K（1-e-kt），X为存在的细小可燃物载量，L为植物死亡率，K为植物分解率（包括损失率），t为最后一次火灾后所经历的时间[6]；Brown对美国赤松（P.resinosaAit.）和班克松（P.banksianaLamb.）林冠下的可燃物类型及每种类型的载量，进行了细致的研究和划分。

但这段时期总体上仍属对森林可燃物的静态信息研究。

1973年，Rothermel和FhiPot提出了可燃物载量的动态模型，使森林可燃物的载量有了时间变化的规律性，使人为估计更接近客观实际情况；1976年Brender等对火炬松进行了研究，提出火炬松人工林中地被物载量可根据W=4431×e0.008BA，估计，式中BA表示的是胸高断面积[7]；Brown对林分中小径木、灌木和草本的载量进行了估测；1978年，Henary，Menab对湿地松（PinuselliottiiEngelm.）、长叶松（P.palustrasMiuer.）做了研究，建立了可燃物载量动态数学模型，并且认为林木下层的总载量是线性增加的，林内地表层可燃物载量在火烧后5a内迅速增加[8]；1980年William等人对加利福尼亚州火灾后的常绿灌木丛、大果美洲茶纯林中的载量进行了研究，推出火烧后地上层总活载量是随着火烧后时间逐渐增加的[9]。

1982年南非林学家Vanvilgen，利用数学方法建立了灌木总载量、灌木大枝载量随灌木直径变化的数学模型[10]；1983年Raison，Wood和Khana3位美国学者对桉树属6种可燃物类型做了研究，建立了细小可燃物载量的动态模型[11]；1985年加拿大Allan论述了植物的活负荷量及总负荷量与火后时间变化的规律，其他研究者也有类似的结论[12-13]。

Conroy（1998）在Olson的模型基础上对悉尼植物类型的可燃物载量进行了预测，导出了估测可燃物载量的公式：

F=a-c×（e-bt），式中F为总的可燃物载量，a、b、c为常数，t为最后一次火灾后所经历的时间[14]。

我国对可燃物载量研究起步较晚，郑焕能用可燃物、易燃物载量等因子，对林地燃烧性进行了分类研究[15]；何忠秋研究了大兴安岭北部地区3种可燃物类型火烧后不同时期的载量动态变化规律，利用灰色系统理论模拟S型生长过程，建立了3种可燃物类型的载量动态模型[16]；邸雪颖对大兴安岭樟子松林和落叶松林地表可燃物生物量进行了研究，采用一元和多元回归的方法，建立了一套利用林分因子估算1h、10h、100h时滞的地表可燃物数量的数学模型[17]；居恩德等对东北3种可燃物类型进行了可燃物灰色Verhust生物量动态预测模型的研究[18]。

刘晓东等采用回归分析法对大兴安岭落叶松林的细小可燃物载量、总可燃物载量进行了研究[19]；周志权对辽东地区3种主要林型油松、落叶松及栎类杂木林的地被可燃物载量进行了研究，并分析了载量的分布与林分密度、林龄、坡位、坡向的关系[20]；袁春明、文定元对南方马尾松人工林可燃物载量做了动态预测，利用林分因子和火环境因子，采用多元回归的方法，建立了幼龄林及中龄林可燃物类型的可燃物载量模型[21]；邓湘雯、聂绍元等根据森林燃烧、蔓延特点把可燃物分为有效可燃物和潜在可燃物进行研究，采用多模型选优的方法，从单木胸径、树高、控制乔木层各组份可燃物载量，分别建立了不同组份可燃物载量预测模型，提高了预估精度[22]；张国防等对福建省杉檫混交林地表可燃物载量做了研究，建立了地表可燃物载量与郁闭度、树高、林分平均年龄等主要林分因子动态关系的数学模型[23]。

从国外可燃物载量研究历史上看，1973年以前主要侧重于可燃物载量静态信息，静态模型的研究，简化了工作量,但并没有真正起到预测功能。

1973年之后多为开始研究可燃物载量的动态信息，林分因子的