水花生

[拼音]:senlin huozai

[英文]:forest fire

失去控制的森林燃燒。自地球出現森林以來,森林火災就伴隨發生。全世界每年平均發生森林火災20多萬次,燒燬森林面積約佔全世界森林總面積的1‰以上。中國現在每年平均發生森林火災約1萬多次,燒燬森林幾十萬至上百萬公頃,約佔全國森林面積的5~8‰。1987年5月黑龍江大興安嶺還發生特大森林火災,過火面積101萬公頃,其中有林面積佔70%。

森林火災不僅燒死、燒傷林木,直接減少森林面積,而且嚴重破壞森林結構和森林環境,導致森林生態系統失去平衡,森林生物量下降,生產力減弱,益獸益鳥減少,甚至造成人畜傷亡。高強度的大火,能破壞土壤的化學、物理性質,降低土壤的保水性和滲透性,使某些林地和低窪地的地下水位上升,引起沼澤化;另外,由於土壤表面炭化增溫,還會加速火燒跡地乾燥,導致陽性雜草叢生,不利森林更新或造成耐極端生態條件的低價值森林更替。

森林火災的大小常以受害森林面積、成災森林面積和株數來衡量。中國規定:凡燒了成片林木(包括成林、幼林和竹林),受害面積在10~1000畝者為森林火災;受害面積南方林區在1000~10000畝、 北方林區在1000~50000畝者為森林大火災;受害面積南方林區超過10000畝、北方林區超過 50000畝者為森林特大火災。在受害森林的單位面積上,成林被燒燬或燒死的株數在30%以上,幼林在60%以上者稱為成災森林面積。

控制森林火災的能力常用以下數字表示:

(1)10萬公頃森林中火災發生的次數,即發生森林火災的頻率,②10萬公頃森林中火燒的面積,即森林的燃燒率,③平均每次火災的面積,④火燒面積佔森林面積的百分比。

發生的條件

包括森林可燃物、火源和氧氣(助燃物)。

森林可燃物

森林中所有的有機物質,如喬木、灌木、草類、苔蘚、地衣、枯枝落葉、腐殖質和泥炭等都是可燃物。其中,有焰燃燒可燃物又稱明火,能揮發可燃性氣體產生火焰,佔森林可燃物總量85~90%。其特點是蔓延速度快,燃燒面積大,消耗自身的熱量僅佔全部熱量的2~8%。無焰燃燒可燃物又稱闇火,不能分解足夠可燃性氣體,沒有火焰,如泥炭、朽木等,佔森林可燃物總量的6~10%。其特點是蔓延速度慢,持續時間長,消耗自身的熱量多,如泥炭可消耗其全部熱量的50%,在較溼的情況下仍可繼續燃燒。

火源

不同森林可燃物的燃點溫度各異。乾枯雜草燃點為150~200℃,木材為250~300℃,要達到此溫度需有外來火源。火源按性質可分為:

(1)自然火源。有雷擊火、火山爆發和隕石降落起火等,其中最多的是雷擊火,中國黑龍江大興安嶺、內蒙古呼盟和新疆阿爾泰等地區最常見。

(2)人為火源。絕大多數森林火災都是人為用火不慎而引起,約佔總火源的95%以上。人為火源又可分為生產性火源(如燒墾、燒荒、燒木炭、機車噴漏火、開山崩石、放牧、狩獵和燒防火線等)和非生產性火源(如野外做飯、取暖、用火驅蚊驅獸、吸菸、小孩玩火和壞人放火等)。

氧氣(助燃物)

燃燒1千克木材要消耗3.2~4.0立方米空氣(純氧0.6~0.8立方米),因此,森林燃燒必須有足夠的氧氣才能進行。通常情況下空氣中的氧氣約佔21%。當氧氣在空氣中的含量減少到14~18%時,燃燒就會停止。

森林火災的規律性

森林火災的發生、蔓延和火災的強度,都有其規律性。

發生規律

森林火災的發生除上述3個條件外,還與天氣(如高溫、連續乾旱、大風等)有密切關係。熱帶雨林中常年降雨,林內溼度大,植物終年生長,體內含水量大,一般不易發生火災。但其他森林不論在熱帶、溫帶和寒帶地區都有可能發生火災。一般具有下述變化規律:

(1)年週期性變化。降水多的溼潤年一般不易發生火災。森林火災多發生在降水少的乾旱年,由於乾旱年和溼潤年的交替更迭,森林火災就有年週期性的變化。

(2)季節性變化。凡一年內乾季和溼季分明的地區,森林火災往往發生在乾季。 這時雨量和植物體內含水量都少,地被物乾燥,容易發生火災,稱為火災季節(防火期)。中國南方森林火災多發生在冬、春季,北方多發生在春、秋季。

(3)日變化。在一天內,太陽輻射熱的強度不一,中午氣溫高,相對溼度小,風大,發生森林火災的次數多;早晚氣溫低,相對溼度大,風小,發生森林火災的次數少。

此外,森林火災還和可燃物的性質有關:細小的乾枯雜草和枯枝落葉袋a href='http://www.baiven.com/baike/224/276460.html' target='_blank' >仁親鉅茲忌盞奈O找鷂錚稍錆退賴目扇嘉鎝銑筆蚧畹目扇嘉鏌茲跡罅渴髦惱胍妒骱廳a href='http://www.baiven.com/baike/221/242565.html' target='_blank' >樟樹、桉樹等闊葉樹較一般闊葉樹易燃。鬱閉度大的林分林內潮溼,不易發生火災;反之,則易發生。森林火災和地形因子也有關係,如陽坡日照強,林地溫度高,林內可燃物易乾燥,陡坡雨水易流失,土壤水分少,都易發生火災。

森林火災的發生過程一般可分為3個階段:

(1)預熱階段。這時在外界火源的作用下,可燃物的溫度緩慢上升,蒸發大量水蒸汽,伴隨產生大量煙霧,部分可燃性氣體揮發,可燃物呈現收縮和乾燥,處於燃燒前的狀態。

(2)氣體燃燒階段。隨著可燃物的溫度急驟增加,可燃性氣體被點燃,發出黃紅色火焰,併產生二氧化碳和水蒸汽。

(3)木炭燃燒階段。木炭燃燒即表面碳粒子燃燒,看不到火焰,只有炭火,最後產生灰分而熄滅。

蔓延規律

林火的蔓延主要與熱對流、熱輻射和熱傳導等 3種熱傳播形式有關。熱對流是由於熱空氣上升,周圍冷空氣補充而在燃燒區上方形成對流煙柱。可集聚燃燒的熱量近3/4。它在強風的作用下,往往是使地表火轉為樹冠火的主要原因。熱輻射是地表火蔓延的主要傳熱方式。它以電磁波的形式向四周直線傳播,其傳熱與熱源中心平方距離成反比。熱傳導是可燃物內部的傳熱方式,其傳熱快慢決定於可燃物導熱係數的大小,是地下火蔓延的主要原因。火的蔓延速度和風速的平方成正比,在山地條件下,由下向上蔓延快,火勢強,稱衝火;由山上向下蔓延慢,火勢弱,稱坐火。蔓延速度最快、火勢最強的部分為火頭;蔓延速度最慢與火頭方向相反的部分為火尾;介於火頭與火尾兩側的部分為火翼。接近火頭部分的火翼蔓延較快,而接近火尾的火翼部分蔓延較慢。在平坦地,無風時火的初期蔓延形狀為圓形或近似圓形;大風時則為長橢圓形,其長軸與主風方向平行;在主風方向不定時(30°~40°變化)常呈扇形。在山崗地形蔓延時,火向兩個山脊蔓延較快,而在溝谷中蔓延較慢,常呈凹形或雞爪形。

火災強度

森林火災強度不一,高強度的火具有上升對流煙柱和渦流,能攜帶著火物傳播到火頭前的遠方,產生新的火點和火場,稱為飛火,危害極大,是森林大火災和特大火災的特徵,很難撲救。低強度的火,沒有對流煙柱,火焰小,平面發展,人能靠近撲打。林火強度用火烽前單位長度所釋放的功率來表示(千瓦/米)。一般採用美國物理學家 G.M.拜拉姆的公式來計算,即I=0.007HWR,式中I為火線強度(千瓦/米);H為熱值(焦/克);W為有效可燃物量(噸/公頃);R為蔓延速度(米/分)。

影響林火蔓延和強度的因素很多,主要有可燃物的種類、數量和含水率,地形變化和立地條件的乾溼程度以及風速的大小等。

森林火災種類

一般分為地表火、林冠火和地下火3種。

地表火

火沿林地表面蔓延,燒燬地被物,為害幼樹、灌木、下木,燒傷大樹幹基部和露出地面的樹根等。一般溫度在400℃左右,煙為淺灰色,約佔森林火災的94%。按其蔓延速度和為害性質又分為兩類:急進地表火蔓延快,通常每小時達幾百米至千餘多米,燃燒不均勻,常留下未燒地塊,為害較輕,火燒跡地呈長橢圓形或順風伸展呈三角形;穩進地表火,蔓延慢,一般每小時僅幾十米,燒燬所有地被物,喬灌木低層枝條也被燒傷,燃燒時間長,溫度高,為害嚴重,火燒跡地呈橢圓形。

樹冠火

火沿樹冠蔓延,主要由地表火在強風的作用下引起。破壞性大,能燒燬針葉、樹枝和地被物等,一般溫度在900℃,煙柱可高達幾千米,常發生飛火,煙為暗灰色,不易撲救,約佔森林火災的5%,多發生在長期乾旱的針葉林內,一般闊葉林內不大發生。按其蔓延速度和為害程度又分為兩類。急進樹冠火又稱狂燃火,蔓延速度快,火焰跳躍前進,順風每小時可達8~25公里,樹冠火常將地表火遠遠拋在後面,形成上下兩股火,火燒跡地呈長橢圓形。穩進樹冠火又稱遍燃火,蔓延速度慢,順風每小時為5~8公里,樹冠火與地表火,上下齊頭並進,林內大部分可燃物都被燒掉,是森林火災中為害最嚴重的一種。火燒跡地為橢圓形。

地下火

又稱泥炭火或腐殖質火。火在林地的腐殖質層或泥炭層中燃燒,地表看不見火焰,只見煙霧,蔓延速度緩慢,每小時僅4~5米,持續時間長,能持續幾天、幾個月或更長,可一直燒到礦物質層或地下水層。破壞性大,能燒掉土壤中所有的泥炭、腐殖質和樹根等,不易撲滅。火燒後林地往往出現成片倒木。約佔森林火災的 1%。火燒跡地呈環形。多發生在特別乾旱的針葉林地內。

目前世界上95%的森林火災屬於中度和弱度,較易控制和撲救,約有5%的森林大火和特大火災很難控制和撲救,為世界各國森林經營中急待解決的重大課題。

參考書目

A.A.Borwn & K.P. Davis, ForestFireControl and Use,2nd ed.,McGraw-Hill Book Company,New York,1973.