① 林火蔓延是什麼
(forest fire spreading)
(鄭煥能)
森林起火後,由火點向其上下及周圍的擴展。早在18世紀,就有人將林火蔓延劃分為兩大類:一類蔓延速度快的稱為速行火,另一類蔓延速度緩慢的稱為穩進火。20世紀初,用林火蔓延面積的大小和蔓延速度的快慢來確定撲火人員的數量。70年代採用多種因素確定林火蔓延模型,以控制林火。
林火蔓延的熱傳播方式
①熱對流:由於熱空氣上升,周圍冷氣補充,在燃燒區上方形成對流柱,集聚燃燒的熱量將近3/4。熱對流往往是地表火轉為樹冠火的主要原因。②熱輻射:它以電磁波的方式向各方直接傳播。其傳播與熱源中心平方距離成反比。③熱傳導:是可燃物向內部傳熱。傳熱的快慢決定於導熱系數的大小,是地下火熱傳播的主要方式。
林火蔓延模型
順風蔓延速度最快,火勢最強,而延伸的部分為火頭;逆風蔓延速度慢,火強度最小,與火頭方向相反的部分為火尾;介於火頭和火尾之間部分為火翼。與風成直角蔓延,接近火頭的火翼部分蔓延較快;而接近火尾的火翼部分蔓延較慢。在平坦地,無風時,火向四周等速蔓延呈圓形或近似圓形;大風時,呈長橢圓形,其長軸與主風方向平行。在主風方向不定(30°~40°變化時)或火在山坡上蔓延時,呈扇形。火在山崗地形蔓延時,火向兩個山脊蔓延較快,而在溝谷中的蔓延較慢,呈凹形。火的蔓延速度有:①線速度:從起火點到終點直線距離除以時間,用米/分或公里/時表示;②面積速度:火場面積除以時間,得出單位時間面積,以平方米/分或公頃/時表示;③火場周邊速度:以米/分或公里/時計算。
影響林火蔓延的因素
①可燃物:種類不同,其理化性質、結構、大小均不相同,燃點和燃燒速度也就有明顯差異。火的蔓延方嚮往往向燃點低的可燃物蔓延較快,而燃點高的可燃物蔓延較慢。細小的可燃物如雜草和地表枯枝落葉,含水率隨大氣的濕度而變化;較粗大的可燃物含水率變化與天氣連旱密切相關。所以細小可燃物的蔓延較快,而粗大可燃物的蔓延則較慢。②地形:地形變化不僅影響可燃物的種類及其分布,並能影響生態因子的重新分配,從而能影響火環境。地形起伏變化,能影響熱的傳播。如火在陽坡、山脊時,立地條件乾燥,林火蔓延速度較快;而火在陰坡、山谷時,立地條件潮濕,林火蔓延則緩慢。火由山下向山上蔓延較快,稱沖火,不易撲救;火由山上向山下蔓延則緩慢,稱坐火,容易撲救。坡度大小對林火蔓延影響較大,在一般情況下,林火的蔓延速度隨坡度的增加而加快,但在平緩地段對林木危害較重,而坡度增大則對林木的危害輕。③風:順風蔓延的速度最快,逆風蔓延緩慢,側風蔓延則介於二者之間。風不僅加快可燃物的水分蒸發與蒸騰,加速乾燥,促使可燃物更易燃,而且能改變熱傳播,使對流熱能變為熱平流,加快林火向前蔓延的速度。在風的作用下,能不斷補充新的氧氣,加速燃燒的過程。此外,風向能決定林火蔓延方向。在火場上,當風向突變時,火勢會減弱,有利撲救。其他氣象因子,如溫度、濕度、降水、日照等都與林火蔓延有關。林火蔓延與時間密切相關,時間愈長,火場蔓延面積愈大;反之,火場蔓延面積也小。
63 科技人員在計算機房工作
劉廣平
64 科技人員在做解析木的工作
劉廣平
65 大型自動轉繪儀
劉廣平
66 假彩色合成影象(杭州灣)
袁凱先供稿
67 比值影象
趙憲文
68 彩色編碼片
趙憲文
69 彩色紅外航空攝影象片
方有清供稿
70 林火空中紅外攝影
程邦瑜
71 森林天然彩色象片
董乃鈞供稿
72 多光譜比值合成象片
董乃鈞供
73 HCJ-2型紅外假彩色航空攝影象片
董乃鈞供
林火蔓延的計算方法
蘇聯阿莫索夫(Г.А.Амосов)的林火蔓延面積計算公式為
式中 S為火災面積,平方米;V1為順風火頭(火頭)速度,米/分;V2為側方(火翼)速度,米/分;V3為逆風火頭(火尾)速度,米/分;t為火災發生後的時間,分。
1972年美國羅森梅爾(R.C.Rothermel)在均勻可燃物中制定的林火蔓延模型,公式為
式中 IR為反應強度,千焦耳·分-1·平方米-1;ξ為傳播通量與反應強度的比值,無量綱;?w為風因子,無量綱;?s為坡度因子,無量綱;Po為可燃物排列的顆粒密度,千克/立方米;ε為有效熱數,無量綱;Qig為預燃熱,千焦耳/千克;R為火蔓延速率,米/分。
參考書目
鄭煥能、王業蘧、郭奎德、佟錫久編:《森林防火學》,農業出版社,1963。
A.A.Brown and K.P.Davis,Frorest Fire Control and Use,2nd Ed.,McGraw-Hill Book Company,New York,1973.