简介
森林起火后, 由火点向其上下及周围的扩展。早在18世纪, 就有人将林火蔓延划分为两大类: 一类蔓延速度快的称为速行火,另一类蔓延速度缓慢的称为稳进火。20世纪初, 用林火蔓延面积的大小和蔓延速度的快慢来确定扑火人员的数量。70年代采用多种因素确定林火蔓延模型, 以控制林火。
林火蔓延的热传播方式 ①热对流: 由于热空气上升, 周围冷气补充, 在燃烧区上方形成对流柱, 集聚燃烧的热量将近3/4。热对流往往是地表火转为树冠火的主要原因。②热辐射: 它以电磁波的方式向各方直接传播。其传播与热源中心平方距离成反比。③热传导: 是可燃物向内部传热。传热的快慢决定于导热系数的大小, 是地下火热传播的主要方式。
林火蔓延模型 顺风蔓延速度最快,火势最强,而延伸的部分为火头; 逆风蔓延速度慢, 火强度最小,与火头方向相反的部分为火尾; 介于火头和火尾之间部分为火翼。与风成直角蔓延, 接近火头的火翼部分蔓延较快; 而接近火尾的火翼部分蔓延较慢。在平坦地, 无风时, 火向四周等速蔓延呈圆形或近似圆形;大风时, 呈长椭圆形, 其长轴与主风方向平行。在主风方向不定(30°~40°变化时)或火在山坡上蔓延时,呈扇形。火在山岗地形蔓延时, 火向两个山脊蔓延较快, 而在沟谷中的蔓延较慢, 呈凹形。火的蔓延速度有: ①线速度: 从起火点到终点直线距离除以时间,用米/分或公里/时表示; ②面积速度: 火场面积除以时间,得出单位时间面积,以平方米/分或公顷/时表示;③火场周边速度: 以米/分或公里/时计算。
影响林火蔓延的因素 ①可燃物: 种类不同, 其理化性质、结构、大小均不相同, 燃点和燃烧速度也就有明显差异。火的蔓延方向往往向燃点低的可燃物蔓延较快, 而燃点高的可燃物蔓延较慢。细小的可燃物如杂草和地表枯枝落叶, 含水率随大气的湿度而变化;较粗大的可燃物含水率变化与天气连旱密切相关。所以细小可燃物的蔓延较快, 而粗大可燃物的蔓延则较慢。②地形: 地形变化不仅影响可燃物的种类及其分布, 并能影响生态因子的重新分配, 从而能影响火环境。地形起伏变化,能影响热的传播。如火在阳坡、山脊时, 立地条件干燥, 林火蔓延速度较快; 而火在阴坡、山谷时, 立地条件潮湿, 林火蔓延则缓慢。火由山下向山上蔓延较快, 称冲火, 不易扑救; 火由山上向山下蔓延则缓慢, 称坐火, 容易扑救。坡度大小对林火蔓延影响较大, 在一般情况下, 林火的蔓延速度随坡度的增加而加快, 但在平缓地段对林木危害较重, 而坡度增大则对林木的危害轻。③风: 顺风蔓延的速度最快, 逆风蔓延缓慢, 侧风蔓延则介于二者之间。风不仅加快可燃物的水分蒸发与蒸腾,加速干燥,促使可燃物更易燃, 而且能改变热传播, 使对流热能变为热平流, 加快林火向前蔓延的速度。在风的作用下, 能不断补充新的氧气, 加速燃烧的过程。此外,风向能决定林火蔓延方向。在火场上,当风向突变时,火势会减弱, 有利扑救。其他气象因子, 如温度、湿度、降水、日照等都与林火蔓延有关。林火蔓延与时间密切相关, 时间愈长, 火场蔓延面积愈大; 反之,火场蔓延面积也小。
林火蔓延的计算方法 苏联阿莫索夫 (Г. А.Амосов)的林火蔓延面积计算公式为
式中 S为火灾面积,平方米; V1为顺风火头(火头)速度, 米/分; V2为侧方(火翼)速度, 米/分; V3为逆风火头(火尾)速度,米/分; t为火灾发生后的时间,分。
1972年美国罗森梅尔(R. C. Rothermel)在均匀可燃物中制定的林火蔓延模型, 公式为
式中 IR为反应强度, 千焦耳·分-1·平方米-1; ξ为传播通量与反应强度的比值, 无量纲;фω为风因子, 无量纲; фs为坡度因子, 无量纲; Po为可燃物排列的颗粒密度, 千克/立方米; ε为有效热数, 无量纲; Qig为预燃热, 千焦耳/千克; R为火蔓延速率, 米/分。
英文
forest fire spreading