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1、（4）有助于研究火烧除前后可燃物消耗量，可燃物积累及积累方式。由于森林可燃物与森林防火的密切相关性决定了对森林可燃物研究的历史悠久，内容丰富。从国内外研究资料分析，可分为如下几个方面:可燃物理化性质，可燃物分布与配置，可燃物类型的划分和可燃物模型的研制。二、森林可燃物的燃烧过程森林可燃物燃烧过程是复杂的物理和化学反应过程，通常可分为吸热、热分解、混合及燃烧等过程，如图4-1所示。森林可燃物置于空气或氧气介质中，一般情况下：（1）在100以下的条件下，主要是吸收热量，用于自身温度的升高和表面水分的蒸发；（2）100 150，热分解速度缓慢，主要用于水和绝大部分的次级吸着水的蒸发，其化学组成没有明

2、显变化，反应以吸热为主；（3）150200，热分解加快，半纤维素开始分解，此阶段的热分解为吸热反应，需要外界不断提供热量才能将反应继续下去。长时间处在100200的环境中的森林可燃物有被点燃或自燃的可能，持续的时间与其散热条件相关。（4） 220260时，热分解反应开始加强，受热分解出的气体可分为两类：一类为可燃性气体，包括一氧化碳、甲烷、氢气、乙烷、乙烯等；另一类为不燃性气体，主要是一氧化碳和二氧化碳（共占70%以上），若将火种靠近可燃物表面，即可产生瞬时火焰，但需补充热量才能持续火焰，220260的这区段温度称为引火温度。（5）260 290时，热分解由吸热反应转化为放热反应，即使外界不供

3、热也能自行升高，并分解出更多的可燃性气体。在这种温度条件下，放出的热量继续上升，热分解不断加速，形成燃烧链反应，即使未接触火种，可燃性气体也能自燃，并使火焰持续，但此时并非可燃物本身燃烧，而是可燃性气体的燃烧。因此，将260290这区段的温度称为着火点温度。如：表3-1列出了几种木材的着火点及自燃温度。（6）当温度上升至330470时，可燃物表面本身开始燃烧，把这一区段温度称为发火点温度。450以上热分解的残余物质碳表面与氧反应形成固相燃烧。随着可燃物燃烧过程的进行，各种挥发性气体不断析出，颗粒内部空隙增大，高温氧气不断扩散到颗粒的内部，使可燃物不断被加热、分解、燃烧，反应产物不断离开反应表面

4、向外扩散，这种过程的交替，使得反应表面逐渐内移，直至可燃物颗粒燃尽（如：表3-2是木材在大气中升温加热性状的变化情况）。森林可燃物的燃烧不仅与自身的热导率、热扩散率、密度和化学成分有关，还与形状、断面积、表面粗糙度、含水率和加热时间有关。通常热导率、热扩散率和粗糙度越大的越易着火，密度、断面积和含水率越大的越难着火。三、森林可燃物理化特性森林可燃物理化特性包括内特性和外特性两部分。可燃物内特性指描述可燃物植物部分的特性，包括可燃物化学、密度、燃点、热值等特性。可燃物外特性指描述可燃物组合的各种特性，包括可燃物的数量、大小、形状、含水率、密实度及连续性等特性。可燃物内特性主要用来解释燃烧现象，而

5、可燃物外特性主要影响火行为。Carmen（1950）测了几种主要木材的热值；Luke（1978）估计澳大利亚多数可燃物热值可用作为平均数在实际中应用；vanDyneetal（1965）认为多年生草本植物体内的抽提物含量和灰分含量随年龄有增加的趋势1681；Hough（1973）和Philpot（1969）认为抽提物和灰分含量有随季节变化的规律；Philpot（1965）、Jamison（1966）、Blaekmarr和Flanne（1968）认为不论针叶林还是阔叶林，叶含水率都表现出明显的日周期变化规律，并受所处立地条件的影响；Chandie（1983）认为阔叶林冠层叶和灌木层叶含水率随季节变

6、化很大，在春季新萌发的叶中含水率可达200%300%，而在以后的季节逐渐降低。针叶树叶的含水率随季节变化不明显，如低于100%，有发生树冠火的可能性。国内郑焕能、杜秀文等（1983）对红松、樟子松、落叶松3种针叶林上层死地被可燃物的燃烧性能进行了测定;刘自强等（1993）对大兴安岭地区可燃物的发热量等进行了研究；胡海清（1995）对大兴安岭主要森林可燃物的燃烧性进行了测定2l;陈存及等（1995）对福建37个针阔树种鲜叶含水率、粗脂肪、粗灰分、5102、挥发油含量和燃烧热、燃点、燃烧速度等10个因子进行测定，并应用A.I，D.方法将37个树种依因子的不同取值范围划分为6个抗火性能等级；王刚等（

7、1996）对细小可燃物的易燃性进行了测定；舒立福等（2000）对南方的木荷、火力楠、杨梅等11种常绿阔叶树种和杉木、马尾松两种针叶树种叶、小枝和皮的燃烧性能及其组成成分进行了测定，结果表明：（l）各树种均以叶的抗火性能最差，阔叶树种比针叶树种的抗火性能强；（2）含水量、苯一乙醇抽取物、木质素含量和灰分含量是影响叶抗火能力的主要指标。杜秀文（1988）、居恩德等（1993）对几种森林类型可燃物含水率与气象关系进行了研究；张景群等（1992）研究了可燃物含水率与林火行为的关系：顾香凤等（1995）研究了死可燃物的含水量变化规律。由于森林群落的复杂性，可燃物存在着地域性、区域性的差异，为了描述和比较

8、不同层次、不同种类和不同类型的可燃物，常用可燃物载量、可燃物大小和形状、可燃物分布（水平分布和垂直分布）、可燃物密实度、可燃物含水率、可燃物化学性质来反映可燃物的自身特征。 1.可燃物床层的结构 （1） 根据可燃物载床各层对森林火灾的作用的差别，可燃物负荷量分为树冠可燃物负荷量、死地被物负荷量和林下活地被物负荷量。（2）按照可燃物在实际特定林火中的燃烧性，可燃物负荷量又可分为总可燃物负荷量、潜在可燃物负荷量和有效可燃物负荷量。总可燃物负荷量，即从矿物土壤层以上，所有可以燃烧的有机质总量；潜在可燃物负荷量，指在最大强度火烧中可以消耗的可燃物量，这是最大值，而实际上在森林火烧中烧掉的可燃物比它少得

9、多；有效可燃物负荷量，是指在特定的条件下被烧掉的可燃物量，它比潜在可燃物负荷量少。3 可燃物负荷量测定方法3.1 直接估测法直接估测法即通过专业技术人员通过多年实践经验目测样地内可燃物负荷量，此法专业性较强，即使对于可燃物分类理论基础好且实践经验丰富的技术人员，要想做到准确直观估测可燃物负荷量都是非常困难的，目前基本不用。3.2标准地机械布点法标准地机械布点法通常选择有代表性的可燃物类型，布设样地，记载样地树种组成、坡度、坡向等因子，具体测定分为如下两个过程1,9,13：外业调查：在每块样地内对角线上机械设置几块小样方，对每个小样方内不同种类可燃物进行采集，野外称重；内业计算：将样品带回实验室

10、烘干，求每个样方内不同种类可燃物的含水率，并换算成可燃物负荷量。标准地机械布点法通过地面调查可获得艰难地段数据资料，可以比较准确地获得负荷量信息，在实际的调查中得到了很好的应用，由于是人为测量，存在费用高、耗时长而且数据获取工作量大的问题，此法可以在样地数量较少的研究或地面验证中使用8，不适合大范围作业以及发生火灾后快速调查3.3样线截面法样线截面法（planar intersection technique）-燃烧性的常用指标及其测量方法森林可燃物可以简单地定义为林内所有活的有机物和无机物，这些物质都具有潜在的燃烧性和释放能量的能力。郑焕能先生认为：“树种的理化性质，包括燃点、发热量、挥发性

11、油类、灰分、含水量等五个方面。”因此测定燃烧性的常用指标有：含水率、热值、燃点、灰分含量、抽提物含量。1.抽提物抽提物指的是可以用水（热水、冷水）、有机溶剂（醚、苯醇等）或稀酸稀碱水液抽提出来的物质的总称。抽提物组成复杂，主要有两类化合物组成。第一类是脂肪组分（脂肪和腊），主要存在于木质部分和树皮中。第二类是萜类化合物，主要存在于针叶树的树脂管道中，俗称“挥发油”。第三类是酚类。脂肪抽提物可以采用机浸出残余法测定。粗脂肪是一种成分很复杂的易燃物，对燃烧行为影响较大，一般认为是脂肪、游离脂肪酸、蜡酸脂、固醇、芳香油等脂溶性混合物。粗脂肪采用索氏提取法测定。挥发油是一种容易挥发，不需要热解，燃点低

12、，极易燃烧，燃烧热值大的芳香油。挥发油采用水蒸馏法提取。石油醚抽提物一般采用鲁氏残余法测定。苯-乙醇抽提物测定法，采用苯乙醇（2:1）抽提6h，然后蒸馏，蒸馏残余物烘干后称重。2.热值（发热量）热值即单位质量可燃物在温度25，压力101kPa条件下完全燃烧时放出的热量。燃烧热值的测量一般采用氧弹式热量计。GB3500型氧弹式热量计。在测量中，先使已知热效应在热量计中发生，然后使预测物质在同样条件下，在量热计内燃烧，测量量热体系温度的升高值，根据所测温度升高及量热体系的水当量即可求出所测可燃物的热值。采用日本产CA-3型自动燃烧式量热计测定：将试样粉放在高压氧气中充分燃烧，其燃烧热传给定量的内槽

13、水，通过测量水温的上升来计算出热量。3.燃点可燃物在受到外界火源的直接作用而开始的持续燃烧现象称为着火。可燃物开始着火的最低温度称为该可燃物的燃点。燃点的测定用点燃法，常使用DW02型点着温度测定仪。该仪器是由控制器和铜锭炉两部分组成，控制器通过一个热电阻对铜锭炉的温度进行控制。控制器的温度显示是数字显示，并且可以预先设定一个温度。铜锭炉内温度达到设定温度78分钟将保持恒温。燃点也有采用亚硝酸钠法测定。首先用粉碎机把干燥处理后的样品粉碎，然后用过氧化氢进行氧化，之后用还原剂联苯胺将样品恢复到未氧化状态，最后通过着火点装置进行测定，测定出其原样、氧化样、还原样的着火点。4.灰分灰分也称矿物质，它

14、主要由含有钠、钾、钙、磷、铁等元素的化合物组成。林木中灰分含量随树种、土壤、树龄、生长条件、伐木季节而改变，也随植株不同部位而异。一般，树皮、叶子含灰分量较多，木材和茎含灰分量较少。灰分可分为水溶性灰分和水不溶性灰分，前者主要为水溶性盐类，后者主要为硅酸盐。研究表明，水溶性灰分对森林可燃物燃烧性影响较大。灰分的测定方法一般采用高温加热法，即先将待测物高温灰化，再用电子称称重。采用的仪器一般有茂福炉、电子称。粗灰分含量测定采用干灰分法测定。二氧化硅含量采用重量法测定。5.含水率一般采用烘干恒重法测定可燃物含水率。常用的测量形式有两种，绝对含水率和相对含水率。6.燃烧速度燃烧速度采用室内点燃法测定

15、。在室内事先准备好的表面上做点火试验用，可采用平坦的和坡度为15的放置，将采回干燥好的样品平铺，然后从一端（低端）点火，当火焰升起时，测算火焰从一端燃烧蔓延到另一端所需的时间，最后计算出蔓延速度：蔓延速度=（距离/时间）100%森林可燃物的热分析研究国内的许多研究者在评价可燃物的燃烧性时，一般以含水率、含脂肪量、灰分量、发热量、燃点等与燃烧性相关的理化参数为依据。但由于这些参数受测定使用的仪器、测定的方法、采样时间及方法等因素的影响，而存在着不同的差异，因此只选择其中的某几个参数作为参考因子的依据就显得不够可靠。应该指出，林火过程是一个十分复杂的物理化学过程，受火环境（天气条件、立地条件、林内

16、小气候和氧气等）、火源（自然火、人为火）以及不同类型可燃物自身的性质（如可燃物的大小、结构状态、理化性质、数量分布等）的影响。因此从可燃物自身的热解特性来探讨，为可燃物的燃烧性的研究开辟了一个崭新的渠道。热分析是在程序温度下测量物质的物理性质与温度关系的一类技术。将热分析技术应用到森林可燃物的研究中，可以更直接、更准确地揭示森林可燃物的热解过程，即燃烧各阶段的温度，通过热解动力学模型深入探讨其热解机理。在森林可燃物的研究中常用的热分析技术有：热重分析、微商热重分析、差热分析、差热扫描量热法、逸出气体分析等。热重分析是指，在程序温度下，测量物质的质量与温度关系的一种技术。微商热重法是记录热重曲线

17、对温度或时间的一阶导数的一种技术。差热分析是指在程序温度下，测量物质和参比物的温度差与温度的关系的一种技术。差式扫描量热分析是指在程序温度控制下，测量输给被测物质和参照物的能量差与温度或时间之间关系的一种技术。逸出气体分析法是试样在程序温度控制下，测量其挥发产物的性质与质量的一种技术。起初一些外国研究者推荐用热分析法研究森林可燃物的热学性质。20世纪80年代末提出用热重法和微商热重法提供的燃烧分布曲线来评价可燃物的相对燃烧性。李振问等采用差热分析法，对南方几个阔叶树种及马尾松的挥发份析出特性进行了初步分析，对防火林带树种选择有一定的指导意义。骆介禹等运用热重和微商热重技术对10个树种进行分析并

18、对其燃烧性进行排序。舒立福等应用热分析技术，得到了南方11个树种的热解参数，并比较其热稳定性，计算出各树种热反应的活化能E和反应速率A，从本质上解释不同阻火树种的热解特性上的差异。第二节 森林可燃物分类一、森林可燃物种类它的性质、大小、数量、分布和配置等，对林火的发生、发展、控制和利用均有明显的影响。由于森林群落的复杂性，可燃物存在着地域性、区域性的差异，需要将可燃物进行分类和划分。早期的森林可燃物分类研究主要是研究可燃物种类的问题，目的是为了便于认识森林中各种可燃物的火险性，以便在预防和扑救森林火灾中，对不同种类的可燃物采取相应的措施，后期森林可燃物的分类主要是从火行为的角度出发研究可燃物。

19、森林可燃物种类的划分方法主要有下面几种：（l）按物种类别划分可分为死地被物、地衣、苔鲜、草本植物、灌木、乔木、森林杂乱物等。死地被物主要由枯死的凋落物组成，如落叶、枯草、枯枝、死的苔醉、球果等。物种类别不同，燃烧特点差异很大。（2）按可燃物分布的空间位置划分可分为地下、地表和空中可燃物。可燃物在森林中所处的位置不同，发生森林火灾的种类也不同。（3）按易燃程度划分可分为易燃可燃物、燃烧缓慢可燃物和难燃可燃物。（4）按燃烧时可燃物消耗划分可分为有效可燃物、剩余可燃物和总可燃物。三者之间的关系为：有效可燃物 十 剩余可燃物 = 总可燃物（5）按可燃物挥发性划分可燃物挥发性是指可燃物在加热时挥发性物质

20、逸出的数量多少和速度快慢等特性。可分为高挥发性可燃物、低挥发性可燃物和中挥发性可燃物。挥发性不同，所表现出的林火行为也不同。（6）按生活力划分将森林可燃物分为活可燃物和死可燃物两大类。死可燃物根据含水率的恢复时间又分为1h、10h、100h、1000h时滞的可燃物。二、森林可燃物类型划分及其应用1.可燃物类型（fuel type）的界定树木和林下植被种类的不同，形成不同的林分结构，影响着林火的种类和强度及森林火灾的损失程度。不同可燃物种类的集合，构成不同的可燃物类型。因此，随着森林可燃物研究的深入，人们提出了森林可燃物类型的概念。可燃物类型不同，发生林火的难易程度和表现出的火行为有明显差异。可

21、燃物类型相同，在其他条件相同的条件下，林火的发生发展及其特点具有相似性。所以，可燃物类型可以反映出林火的特征。可燃物类型可定义为：具有明显的代表植物种、可燃物种类、形状、大小、组成以及其他一些对林火蔓延和控制难易有影响的特征相似或相同的同质复合体。即一个可识别的森林可燃物要素的组合，在特点及空间分布上具有足够共同性的森林可燃物复合体。森林可燃物要素包括树种、形状、大小、配置状态，及其它的在特定燃烧条件下，能够预报火蔓延速度与控制难易程度的可燃物特征。森林可燃物类型综合表现了植被类型所处的生境条件以及适应于环境形成的林分结构特征，决定了森林可燃物的配置结构、密度、物理化学性质等。森林可燃物类型的

22、特征包括载量、颗粒大小、密实度、容量或容积密度、水平连续性、垂直分布、水分含量、化学成分等。不同可燃物类型具有不同的燃烧性，预示着发生森林火灾的难易程度、林火种类和能量的释放强度。可燃物类型是构成森林燃烧环的重要物质基础，也是林火预测预报的关键因子。因此，森林可燃物类型划分研究的目的之一是预测火行为（fire behavior） （扩散速率与强度），进而推测火效果及确定防火措施。还可以通过与地形因子和气象因子耦合，划分森林火险等级指数，进行森林火险等级预报；准确估算不同森林可燃物类型的载量和空间分布，还可为可燃物管理提供指导，保证林火安全。然而森林可燃物不是单一的燃料，而是一个复杂的多层体系（

23、图1），由地表到林冠包括半腐殖质层、细可燃物层、粗可燃物层、草本层、灌木层和乔木层，每一层都有其独特的结构特征。由于可燃物在层次、形态、数量及理化特征上的巨大变异性，难以对其进行全面的描述。因此将相类似的可燃物（体系）分为可燃物类型是可燃物分类的普遍方法。图1 森林可燃物的层次体系结构（梯子可燃物表示介于林冠和地表之中的可燃物层, 地表火可以通过燃烧梯子可燃物点燃林冠可燃物, 从而使地面火转化为树冠火。常见的梯子可燃物如较高的草丛、灌木和树枝。2.可燃物类型（fuel type）的划分方法森林可燃物类型的划分是林火原理的重要组成部分，是现代林火管理的基础。不同森林可燃物类型其森林燃烧性和林火行

24、为等不同。因此，在扑救森林火灾时，可根据不同森林可燃物类型安排人力物力，选择扑火方法、使用的扑火工具及扑火对策；在营林安全用火中，可根据不同森林可燃物类型决定用火方法和用火技术；同时，森林可燃物类型也是林火预报必须要考虑的因素，特别是林火发生预报和林火行为预报的重要因素。由此可见，森林可燃物类型的划分非常重要。常用的划分森林可燃物类型的方法主要有：（1）直接估计法这种方法要求林火管理人员必须具有长期的防火和扑火经验，对辖区地段的林火行为特征特别熟悉。例如：美国林务局曾采用这种方法把森林可燃物划分为四种类型：即燃烧性低、中、高、极高。其划分的主要依据是森林可燃物潜在的林火蔓延速度和难控程度。林火

25、行为特征不仅与森林可燃物类型有关，而且很大程度上还取决于天气情况。因此，不考虑天气条件，仅以森林可燃物特征划分可燃物类型有一定片面性。（2）根据植物群落划分森林可燃物类型根据不同植物之间的组合可划分为若干个具有一定结构特征、种群组成成分和外貌特征的群落。由于森林可燃物主要来源于森林植物，而不同的植物群落反映了植物与植物之间，以及植物与环境之间的关系，也必然要影响到森林可燃物的数量、种类以及相应的林火行为特征。因此，植物群落的划分可为森林可燃物类型的划分提供重要的参考依据。最常见的划分是：根据草本、灌木、乔木群落划分出草类可燃物类型、灌木可燃物类型和森林可燃物类型。普费斯特（Pfister）等人

26、把美国蒙大拿州按64个生境类型进行可燃物分类；特兰班德（Traband）在法国南部根据每个植物群落的生物学特性和生态学性质，按乔木、灌木和草本植物所占的比重，群落的垂直和水平结构，植物的体积和重量，可燃物的易燃性来划分了森林可燃物类型；我国东北一直沿袭按植物群落和林型划分可燃物类型。即在我国大兴安岭地区，可基本划分为：坡地落叶松林、平地落叶松林、樟子松林、桦木林、次生柞木林、沟塘草甸、采伐迹地等7种可燃物类型。单延龙等根据黑龙江省各县的森林覆盖率、森林可燃物载量、林木组成、海拔、防火期月平均气温、防火期月平均相对湿度、防火期月平均风速和防火期月平均降水量8个因子，通过权重和累计概率的方法，最后

27、将全省划分为五级森林可燃物类型区。但这种方法也有明显的不足。首先，关于林火行为特征的分类标准很难确定，有时可以划分出几种群落类型，但所表现的潜在林火行为特征是一致的；其次是数据收集很费时间，而且成本也很高。（3）根据可燃物模型划分森林可燃物类型这种分类方法不是以实际可燃物为基础，而是根据抽象的参数进行分类。在1972年美国国家火险等级系统中将全国植被归结为9个可燃物模型，后来在1978年火险等级系统中应用了20个可燃物模型，并建立了蔓延模型进行火行为预报。此法的优点是：首先，它是基于可燃物床层的物理参数，而不是基于植被参数，所以具有一定的代表性；其次，可燃物模型可以计算任何气象和坡度条件下的火

28、行为参数。缺点是必须进行大量的燃烧试验才能确定标准的火行为，对专业人员要求高。（4）根据照片划分森林可燃物类型照片分类是将植物群落分类与可燃物模型结合起来的一种分类方法。将野外小块样地的可燃物进行照相，并按林学特性进行一般描述，并测定其可燃物床层的物理参数。但作为可燃物一种类型，需要有多幅照片及其相应的参数才能达到分类的目的。美国林务局曾利用这种方法进行可燃物分类。1982年AndersonHalE为估测火行为，提出了图片实例和各径级可燃物负荷量。该法的最大的缺点在于费时且费用高。（5）利用资源卫星图片分类这是一种新的、正在发展中的可燃物类型分类方法。具有许多优点和很大潜力。首先在解析数据图象上选择一个基准面积块，然后逐渐缩小范围，利用改进的数据资料和遥感技术来确定与划分可燃物类型有关的信息。