06第二章-林火基礎(chǔ)理論3解讀課件

林火生態(tài)與管理

ForestFireEcologyandManagement林學(xué)院牛樹(shù)奎niushukui@126.com196011906192022/12/311林火生態(tài)與管理

ForestFireEcologyan第二章林火基礎(chǔ)理論

BasicTheoryofForestFire第一節(jié)森林燃燒的基本規(guī)律第二節(jié)森林可燃物第三節(jié)森林火源第四節(jié)林火環(huán)境第五節(jié)林火行為2022/12/312第二章林火基礎(chǔ)理論

BasicTheoryofFo第五節(jié)林火行為

ForestFireBehavior一、火行為特征二、火行為指標(biāo)三、火場(chǎng)特性四、林火種類五、影響火行為的主要因素2022/12/313第五節(jié)林火行為

ForestFireBehavior火行為（firebehavior）是森林燃燒的重要指標(biāo)?；鹦袨槭侵干挚扇嘉锉稽c(diǎn)燃后，火在蔓延和發(fā)展過(guò)程中所表現(xiàn)出的現(xiàn)象和特征。它受可燃物類型、火環(huán)境和火源條件的制約和控制。火行為也是火的瞬時(shí)特征和火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中的整體特征的描述指標(biāo)?；鹪谄浒l(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，由于受可燃物、地形、天氣條件的影響，表現(xiàn)出各種各樣的火行為特性。林火的外在表現(xiàn)是極其復(fù)雜的，但也有內(nèi)在的規(guī)律性。掌握林火行為的規(guī)律性，預(yù)測(cè)林火發(fā)生和蔓延的特征和發(fā)展動(dòng)向，可為森林防火、滅火、用火的決策提供科學(xué)依據(jù)。火行為（firebehavior）是森林燃燒的重要指標(biāo)。一、火行為特征火行為特征是理解和研究火行為的基礎(chǔ)。特點(diǎn)：可見(jiàn)性瞬間變化除內(nèi)在因素，主要受風(fēng)速和坡度的影響主要包括火焰特征和火蔓延特征一、火行為特征火行為特征是理解和研究火行為的基礎(chǔ)。（一）火焰特征（平地、坡地；有風(fēng)、無(wú)風(fēng)）1.平地?zé)o風(fēng)2022/12/316（一）火焰特征（平地、坡地；有風(fēng)、無(wú)風(fēng)）2022/12/262.平地有風(fēng)火焰高度（h）；火焰長(zhǎng)度（L）；火焰深度（D）2022/12/3172.平地有風(fēng)2022/12/2673.坡地（有風(fēng)和無(wú)風(fēng)）2022/12/3183.坡地（有風(fēng)和無(wú)風(fēng)）2022/12/268（二）火蔓延模型一場(chǎng)森林火災(zāi)在發(fā)展過(guò)程中，各火行為指標(biāo)隨著火后的時(shí)間推移而發(fā)生變化。一般來(lái)講，一個(gè)點(diǎn)著火后，起初蔓延速度和火強(qiáng)度都較小，逐漸加大到最大值。輕型可燃物（如草類等）達(dá)到最大速度只需10～20分鐘；重型可燃物（如采伐剩余物等）則需要幾個(gè)小時(shí)。由于可燃物的狀況、熱能釋放速度、地形、天氣狀況的影響，表現(xiàn)出各種各樣的火蔓延特征。假定在均勻一致的可燃物條件下，對(duì)林火蔓延形成的火場(chǎng)形狀起主要作用的是風(fēng)和地形的影響。2022/12/319（二）火蔓延模型2022/12/2691.典型的火蔓延模型火頭（head）；火翼（flank）；火尾（rear）2022/12/31101.典型的火蔓延模型2022/12/26102.火場(chǎng)形狀的變化（1）平地?zé)o風(fēng)（剖面和平面）2022/12/31112.火場(chǎng)形狀的變化2022/12/26112022/12/31122022/12/2612（2）平地有風(fēng)橢圓形；扇形2022/12/3113（2）平地有風(fēng)2022/12/26133.山地條件下山谷；山脊；支脈；坡度變化2022/12/31143.山地條件下2022/12/2614二、火行為指標(biāo)蔓延速度火強(qiáng)度火焰高度火燒持續(xù)時(shí)間火場(chǎng)面積與周邊長(zhǎng)火烈度二、火行為指標(biāo)蔓延速度（一）蔓延速度（RateofSpread）蔓延速度是在單位時(shí)間內(nèi)，火向前移動(dòng)的距離，單位是m/min、ft/min、km/hr等。在實(shí)際火場(chǎng)中，根據(jù)所在的火場(chǎng)位置可以劃分：火頭速度，或順風(fēng)火速度火尾速度，或逆風(fēng)火速度火側(cè)（翼）速度，火側(cè)風(fēng)火速度實(shí)際上，在任何方向上，都有的蔓延速度2022/12/3116（一）蔓延速度（RateofSpread）2022/121.王正非林火蔓延速度R---林火蔓延速度（m/min）

R0---水平無(wú)風(fēng)時(shí)火的初始蔓延速度（m/min）

KW---風(fēng)速更正系數(shù)

KS---可燃物配置格局更正系數(shù)

θ---地面平均坡度（）

I0為無(wú)風(fēng)是的火強(qiáng)度（）

l

為著火點(diǎn)到火頭的距離（m）

H為可燃物熱值（）

W0為可燃物負(fù)荷量

Wr為潛在可燃物負(fù)荷量2022/12/3117風(fēng)速m/s123456789101112KW2.04.15.06.07.18.5可燃物類型枯枝落葉厚度0-4cm枯枝落葉厚度4-9cm枯草地KS10.7-0.91.5-1.81.王正非林火蔓延速度2022/12/2617風(fēng)速m/s122.澳大利亞草地火蔓延模型麥克阿瑟（McArthur）等人1960年以來(lái)當(dāng)M<18.8%時(shí)當(dāng)18.8%≤M≤30%時(shí)F為火蔓延指標(biāo)；W為可燃物負(fù)荷量（t/hm2）；M為可燃物含水率（%）；V為距地面10m高的平均風(fēng)速（m/min）。2022/12/31182.澳大利亞草地火蔓延模型2022/12/26183.加拿大林火蔓延模型是依據(jù)加拿大林火天氣指標(biāo)中的初始蔓延指標(biāo)（ISI）得來(lái)的，針對(duì)加拿大的16個(gè)可燃物類型，在同一天氣條件下，每個(gè)可燃物類型都有一個(gè)特定的ISI。當(dāng)ISI≤20時(shí)，當(dāng)ISI>20時(shí)，2022/12/31193.加拿大林火蔓延模型2022/12/26194.羅森邁爾（Rothermel）林火蔓延速度模型1972年，1981年基本假設(shè)：直徑8cm以下，均勻的混合物應(yīng)用了“似穩(wěn)態(tài)”的概念，各方面的條件保持不變式中R為火蔓延速度（ft/min），IR為火反應(yīng)強(qiáng)度（Btu/ft2min-1），ξ為傳播通量比率，Φw和Φs分別為風(fēng)系數(shù)和坡度系數(shù)，ρb為可燃物容積密度（lb/ft3），ε為有效加熱系數(shù)，Qig為點(diǎn)燃單位重量可燃物需要的熱量（預(yù)引燃熱量）（Btu/lb）。2022/12/31204.羅森邁爾（Rothermel）林火蔓延速度模型2022/（二）火強(qiáng)度（FirelineIndensity）1.Byram公式火強(qiáng)度一般是指火線強(qiáng)度（firelineindensity），是指單位火線長(zhǎng)度，單位時(shí)間內(nèi)釋放的熱量，單位是Btu/ft.s-1、kw/m等。1959年，美國(guó)物理學(xué)家勃蘭姆（Byram）提出了火線強(qiáng)度的計(jì)算公式：I=HWR式中：I---fireindensityinBtupersecondperfootoffirefront(Btu/(ft.s))H---heatyieldinBtuperpoundoffuel(Btu/lb)W---weightofavailablefuelinpoundspersquarefoot(lb/ft2)R---rateofspreadinfeetpersecond

(ft/s)火強(qiáng)度的公制公式：I=0.007HWRI=HWR/600=0.001667HWR√式中：I---kw/mH---J/gW---t/haR----m/min2022/12/3121（二）火強(qiáng)度（FirelineIndensity）20222.用火焰長(zhǎng)（高）度計(jì)算火線強(qiáng)度1954年，勃蘭姆Lf=0.45I0.46

I=5.67Lf2.17式中，Lf為火焰長(zhǎng)度，ft；I=Btu/ft.s-1

1980年，羅森邁爾等人，改寫(xiě)為法定單位Lf=0.237I0.46

I=258Lf2.17L=0.077476I0.46式中，火焰長(zhǎng)度，m；火強(qiáng)度，kW/m1983年，昌特萊爾等人提出用火焰高度計(jì)算火強(qiáng)度I=273hf2.17式中，I，kW/m；hf為火焰高度，m

2022/12/31222.用火焰長(zhǎng)（高）度計(jì)算火線強(qiáng)度2022/12/26223.用火的反應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算火強(qiáng)度單位面積上的熱量釋放速度為反應(yīng)強(qiáng)度。1976年，阿爾巴尼提出反應(yīng)強(qiáng)度和火線強(qiáng)度之間的關(guān)系式：I=IRDIR=I/D式中，IR，kW/m2；D為火焰深度，m；I，kW/m4.用燒焦高度計(jì)算火強(qiáng)度1973年，紛?韋格爾提出樹(shù)冠燒焦高度與火線強(qiáng)度之間的關(guān)系式：hs=0.1483I2/3

I=0.173hs1.5式中，hs，m；I，kw/m2022/12/31233.用火的反應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算火強(qiáng)度2022/12/26235.火面強(qiáng)度單位面積上釋放出來(lái)的熱量，稱為火面強(qiáng)度英制：HA=60I/R式中，HA，btu/ft2；I，Btu/ft/s公制：HA=681I/R式中，kJ/m2；kW/m2022/12/31245.火面強(qiáng)度2022/12/2624（三）火燒持續(xù)時(shí)間火燒持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短與火的溫度高低對(duì)于活的可燃物的影響是不同的?；馃掷m(xù)時(shí)間由下式計(jì)算：

式中：S=火持續(xù)時(shí)間（min）D=火縱深度（m）R=火蔓延速度（m/min）2022/12/3125（三）火燒持續(xù)時(shí)間2022/12/2625（四）火場(chǎng)面積模型和周長(zhǎng)模型1.安德烈的林火蔓延雙橢圓模型（1983）火場(chǎng)面積周邊長(zhǎng)式中：詳見(jiàn)教材76頁(yè)圖2-202022/12/3126（四）火場(chǎng)面積模型和周長(zhǎng)模型2022/12/26262.前蘇聯(lián)阿莫索夫的林火蔓延面積公式式中：V1、V2、V3分別是順風(fēng)、側(cè)風(fēng)、逆風(fēng)火的蔓延速度（m/min）；t是火發(fā)生后的時(shí)間（min）。2022/12/31272.前蘇聯(lián)阿莫索夫的林火蔓延面積公式2022/12/26273.加拿大的火行為計(jì)算公式火蔓延面積

火場(chǎng)周邊長(zhǎng)上兩式中：V、U、W分別是順風(fēng)、側(cè)風(fēng)、逆風(fēng)火的蔓延速度（m/min）；t是火發(fā)生后的時(shí)間（min）；K是基于（V+W）/2U的常數(shù)。2022/12/31283.加拿大的火行為計(jì)算公式2022/12/2628（六）火烈度1.火烈度的概念火烈度是指火破壞森林生態(tài)系統(tǒng)的程度，是王正非先生在80年代提出來(lái)的。王正非先生認(rèn)為火烈度與火強(qiáng)度成正比，與火的蔓延速度的平方根成反比。式中：P為樹(shù)木損傷率，%；b為樹(shù)種抗火能力系數(shù)；I是火強(qiáng)度；R為火蔓延速度。2022/12/3129（六）火烈度2022/12/2629鄭煥能先生認(rèn)為：火對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面：能量釋放多少；能量釋放速度；火燒持續(xù)時(shí)間。由于火的種類不同，火強(qiáng)度和火烈度表現(xiàn)出四種相關(guān)性：火強(qiáng)度大，火烈度也大，如強(qiáng)度樹(shù)冠火火強(qiáng)度大，火烈度小，如急進(jìn)地表火火強(qiáng)度小，火烈度大，如地下火火強(qiáng)度小，火烈度小，如一般地表火鄭煥能先生認(rèn)為：火對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面：2.表達(dá)方法（1）火燒前后的蓄積量變化式中：PM為火烈度（%）；M0、M1分別為火燒前的蓄積量（m3）（2）火燒前后林木株數(shù)的變化式中：PN為火烈度（%）；N0、N1分別為火燒前后的林木株數(shù)2.表達(dá)方法3.火烈度等級(jí)王正非以燒死林木的%劃分火烈度級(jí)別：等級(jí)林木死亡率（%）火災(zāi)影響程度一級(jí)0-5無(wú)損失，輕微地表火二級(jí)6-201-2年影響生長(zhǎng)，一般地表火三級(jí)21-41部分樹(shù)種更替，地表火、樹(shù)干火四級(jí)41-80樹(shù)種全部更替，樹(shù)干火、部分樹(shù)冠火五級(jí)81-100毀滅性，狂燃大火3.火烈度等級(jí)等級(jí)林木死亡率（%）火災(zāi)影響程度一級(jí)0-5無(wú)損三、火場(chǎng)特性（一）對(duì)流柱⒈低能量火，火線強(qiáng)度在3500kW/m以下，火焰高度在3.5以下一般屬于中、低度火⒉高能量火，火線強(qiáng)度大于3500kW/m，火焰高度在3.5m以上，一般屬于高強(qiáng)度地表火和樹(shù)冠火，形成對(duì)流柱2022/12/3133三、火場(chǎng)特性（一）對(duì)流柱2022/12/2633（二）高能量火特征1.對(duì)流柱：2-7km；塔狀；蘑菇帽2.跳躍式火團(tuán)：燃燒著的可燃物的抬升3.爆發(fā)火：有低能量火轉(zhuǎn)變?yōu)楦吣芰炕饡r(shí)的火行為4.飛火（spotting，spotfire）：高空飛落在前方的火點(diǎn)5.火旋風(fēng)（flamewhile）：高速旋轉(zhuǎn)的火焰渦旋6.火爆（blowup）：多個(gè)飛火形成的爆炸式燃燒7.高溫?zé)崃鳎嚎床灰?jiàn)的高溫高速熱流（三）高能量火的火行為模型詳見(jiàn)教材85-86頁(yè)（二）高能量火特征四、林火種類林火種類（KindsofForestFires）是對(duì)森林燃燒狀況劃分的燃燒類型。林火種類是林火行為的一個(gè)重要指標(biāo)，對(duì)正確估計(jì)森林火災(zāi)的危害和后果以及實(shí)施林火撲救工作具有重要意義。19世紀(jì)初，俄國(guó)人就將林火劃分為地下火、地表火、樹(shù)冠火三類。20世紀(jì)初，蘇聯(lián)特卡欽科（М.Е.ТКАЧЕНКО）劃分為四類：地下火、地表火、樹(shù)冠火和樹(shù)干火。2022/12/3135四、林火種類林火種類（KindsofForestFir50年代，蘇聯(lián)聶斯切洛夫（В．Г．Нестеров）又細(xì)分為六類：急進(jìn)樹(shù)冠火、穩(wěn)進(jìn)樹(shù)冠火、急進(jìn)地表火、穩(wěn)進(jìn)地表火、腐殖質(zhì)火和泥炭火。建國(guó)以來(lái)，我國(guó)一直也采用這種劃分方法。1976年，加拿大范·瓦格納（C.E.VanWagner）按火強(qiáng)度劃分為九類：輕度地表火、中度地表火、強(qiáng)度地表火、沖冠火、依賴樹(shù)冠火、活動(dòng)樹(shù)冠火、獨(dú)立樹(shù)冠火、大火和火爆。1992年，鄭煥能等按林火的蔓延特點(diǎn)、火燃燒部位、火蔓延速度和火強(qiáng)度（火焰高度）將林火劃分為六大類20種。2022/12/313650年代，蘇聯(lián)聶斯切洛夫（В．Г．Нестеров）又細(xì)分為（一）樹(shù)冠火1.急進(jìn)樹(shù)冠火2.穩(wěn)進(jìn)樹(shù)冠火3.沖冠火（二）地表火1.急進(jìn)地表火2.穩(wěn)進(jìn)地表火（三）地下火1.腐殖質(zhì)火2.泥炭火2022/12/3137（一）樹(shù)冠火2022/12/2637五、影響火行為的主導(dǎo)因素（一）大風(fēng)（二）地形（三）連續(xù)干旱和高溫（四）可燃物類型（五）可燃物連續(xù)性2022/12/3138五、影響火行為的主導(dǎo)因素（一）大風(fēng)2022/12/2638問(wèn)題與討論2022/12/3139問(wèn)題與討論2022/12/2639實(shí)驗(yàn)課安排（14學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)課的目的通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程，使學(xué)生在理解林火生態(tài)與管理的理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，了解林火生態(tài)試驗(yàn)的意義、重要性，理解課堂上的教學(xué)內(nèi)容，掌握林火試驗(yàn)的方法，為進(jìn)一步學(xué)習(xí)本課程奠定基礎(chǔ)。實(shí)驗(yàn)室與時(shí)間安排實(shí)驗(yàn)室：森林生態(tài)實(shí)驗(yàn)室（林業(yè)樓414）時(shí)間安排：在10月份（樹(shù)木落葉季節(jié)），每周一個(gè)班級(jí)，星期六和星期日兩天時(shí)間。實(shí)驗(yàn)分組實(shí)驗(yàn)以實(shí)驗(yàn)小組為試驗(yàn)單位。一個(gè)班級(jí)劃分三個(gè)實(shí)驗(yàn)小組，選出組長(zhǎng)1人。2022/12/3140實(shí)驗(yàn)課安排（14學(xué)時(shí)）實(shí)驗(yàn)課的目的2022/12/2640樣品采集樣品采集時(shí)間：10月份樹(shù)木開(kāi)始落葉之后。樣品采集的種類和數(shù)量：每人采集2個(gè)樹(shù)種的葉（常綠樹(shù)是綠葉，其他樹(shù)種為枯葉）和枝（細(xì)枝），班級(jí)內(nèi)不重復(fù)。具體樹(shù)種選擇，每個(gè)人在組內(nèi)申報(bào)后，報(bào)班級(jí)學(xué)習(xí)委員進(jìn)行進(jìn)行全班級(jí)的查重、確定。形成一個(gè)班級(jí)的各組每個(gè)人樣品種類清單，在實(shí)驗(yàn)課中交給實(shí)驗(yàn)老師。樣品采集量：應(yīng)滿足所有實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，并可重復(fù)一次。大約每種150克左右，不可低于100克。2022/12/3141樣品采集2022/12/2641林火生態(tài)與管理

ForestFireEcologyandManagement林學(xué)院牛樹(shù)奎niushukui@126.com196011906192022/12/3142林火生態(tài)與管理

ForestFireEcologyan第二章林火基礎(chǔ)理論

BasicTheoryofForestFire第一節(jié)森林燃燒的基本規(guī)律第二節(jié)森林可燃物第三節(jié)森林火源第四節(jié)林火環(huán)境第五節(jié)林火行為2022/12/3143第二章林火基礎(chǔ)理論

BasicTheoryofFo第五節(jié)林火行為

ForestFireBehavior一、火行為特征二、火行為指標(biāo)三、火場(chǎng)特性四、林火種類五、影響火行為的主要因素2022/12/3144第五節(jié)林火行為

ForestFireBehavior火行為（firebehavior）是森林燃燒的重要指標(biāo)?；鹦袨槭侵干挚扇嘉锉稽c(diǎn)燃后，火在蔓延和發(fā)展過(guò)程中所表現(xiàn)出的現(xiàn)象和特征。它受可燃物類型、火環(huán)境和火源條件的制約和控制?；鹦袨橐彩腔鸬乃矔r(shí)特征和火災(zāi)發(fā)展過(guò)程中的整體特征的描述指標(biāo)?；鹪谄浒l(fā)生和發(fā)展過(guò)程中，由于受可燃物、地形、天氣條件的影響，表現(xiàn)出各種各樣的火行為特性。林火的外在表現(xiàn)是極其復(fù)雜的，但也有內(nèi)在的規(guī)律性。掌握林火行為的規(guī)律性，預(yù)測(cè)林火發(fā)生和蔓延的特征和發(fā)展動(dòng)向，可為森林防火、滅火、用火的決策提供科學(xué)依據(jù)?；鹦袨椋╢irebehavior）是森林燃燒的重要指標(biāo)。一、火行為特征火行為特征是理解和研究火行為的基礎(chǔ)。特點(diǎn)：可見(jiàn)性瞬間變化除內(nèi)在因素，主要受風(fēng)速和坡度的影響主要包括火焰特征和火蔓延特征一、火行為特征火行為特征是理解和研究火行為的基礎(chǔ)。（一）火焰特征（平地、坡地；有風(fēng)、無(wú)風(fēng)）1.平地?zé)o風(fēng)2022/12/3147（一）火焰特征（平地、坡地；有風(fēng)、無(wú)風(fēng)）2022/12/262.平地有風(fēng)火焰高度（h）；火焰長(zhǎng)度（L）；火焰深度（D）2022/12/31482.平地有風(fēng)2022/12/2673.坡地（有風(fēng)和無(wú)風(fēng)）2022/12/31493.坡地（有風(fēng)和無(wú)風(fēng)）2022/12/268（二）火蔓延模型一場(chǎng)森林火災(zāi)在發(fā)展過(guò)程中，各火行為指標(biāo)隨著火后的時(shí)間推移而發(fā)生變化。一般來(lái)講，一個(gè)點(diǎn)著火后，起初蔓延速度和火強(qiáng)度都較小，逐漸加大到最大值。輕型可燃物（如草類等）達(dá)到最大速度只需10～20分鐘；重型可燃物（如采伐剩余物等）則需要幾個(gè)小時(shí)。由于可燃物的狀況、熱能釋放速度、地形、天氣狀況的影響，表現(xiàn)出各種各樣的火蔓延特征。假定在均勻一致的可燃物條件下，對(duì)林火蔓延形成的火場(chǎng)形狀起主要作用的是風(fēng)和地形的影響。2022/12/3150（二）火蔓延模型2022/12/2691.典型的火蔓延模型火頭（head）；火翼（flank）；火尾（rear）2022/12/31511.典型的火蔓延模型2022/12/26102.火場(chǎng)形狀的變化（1）平地?zé)o風(fēng)（剖面和平面）2022/12/31522.火場(chǎng)形狀的變化2022/12/26112022/12/31532022/12/2612（2）平地有風(fēng)橢圓形；扇形2022/12/3154（2）平地有風(fēng)2022/12/26133.山地條件下山谷；山脊；支脈；坡度變化2022/12/31553.山地條件下2022/12/2614二、火行為指標(biāo)蔓延速度火強(qiáng)度火焰高度火燒持續(xù)時(shí)間火場(chǎng)面積與周邊長(zhǎng)火烈度二、火行為指標(biāo)蔓延速度（一）蔓延速度（RateofSpread）蔓延速度是在單位時(shí)間內(nèi)，火向前移動(dòng)的距離，單位是m/min、ft/min、km/hr等。在實(shí)際火場(chǎng)中，根據(jù)所在的火場(chǎng)位置可以劃分：火頭速度，或順風(fēng)火速度火尾速度，或逆風(fēng)火速度火側(cè)（翼）速度，火側(cè)風(fēng)火速度實(shí)際上，在任何方向上，都有的蔓延速度2022/12/3157（一）蔓延速度（RateofSpread）2022/121.王正非林火蔓延速度R---林火蔓延速度（m/min）

R0---水平無(wú)風(fēng)時(shí)火的初始蔓延速度（m/min）

KW---風(fēng)速更正系數(shù)

KS---可燃物配置格局更正系數(shù)

θ---地面平均坡度（）

I0為無(wú)風(fēng)是的火強(qiáng)度（）

l

為著火點(diǎn)到火頭的距離（m）

H為可燃物熱值（）

W0為可燃物負(fù)荷量

Wr為潛在可燃物負(fù)荷量2022/12/3158風(fēng)速m/s123456789101112KW2.04.15.06.07.18.5可燃物類型枯枝落葉厚度0-4cm枯枝落葉厚度4-9cm枯草地KS10.7-0.91.5-1.81.王正非林火蔓延速度2022/12/2617風(fēng)速m/s122.澳大利亞草地火蔓延模型麥克阿瑟（McArthur）等人1960年以來(lái)當(dāng)M<18.8%時(shí)當(dāng)18.8%≤M≤30%時(shí)F為火蔓延指標(biāo)；W為可燃物負(fù)荷量（t/hm2）；M為可燃物含水率（%）；V為距地面10m高的平均風(fēng)速（m/min）。2022/12/31592.澳大利亞草地火蔓延模型2022/12/26183.加拿大林火蔓延模型是依據(jù)加拿大林火天氣指標(biāo)中的初始蔓延指標(biāo)（ISI）得來(lái)的，針對(duì)加拿大的16個(gè)可燃物類型，在同一天氣條件下，每個(gè)可燃物類型都有一個(gè)特定的ISI。當(dāng)ISI≤20時(shí)，當(dāng)ISI>20時(shí)，2022/12/31603.加拿大林火蔓延模型2022/12/26194.羅森邁爾（Rothermel）林火蔓延速度模型1972年，1981年基本假設(shè)：直徑8cm以下，均勻的混合物應(yīng)用了“似穩(wěn)態(tài)”的概念，各方面的條件保持不變式中R為火蔓延速度（ft/min），IR為火反應(yīng)強(qiáng)度（Btu/ft2min-1），ξ為傳播通量比率，Φw和Φs分別為風(fēng)系數(shù)和坡度系數(shù)，ρb為可燃物容積密度（lb/ft3），ε為有效加熱系數(shù)，Qig為點(diǎn)燃單位重量可燃物需要的熱量（預(yù)引燃熱量）（Btu/lb）。2022/12/31614.羅森邁爾（Rothermel）林火蔓延速度模型2022/（二）火強(qiáng)度（FirelineIndensity）1.Byram公式火強(qiáng)度一般是指火線強(qiáng)度（firelineindensity），是指單位火線長(zhǎng)度，單位時(shí)間內(nèi)釋放的熱量，單位是Btu/ft.s-1、kw/m等。1959年，美國(guó)物理學(xué)家勃蘭姆（Byram）提出了火線強(qiáng)度的計(jì)算公式：I=HWR式中：I---fireindensityinBtupersecondperfootoffirefront(Btu/(ft.s))H---heatyieldinBtuperpoundoffuel(Btu/lb)W---weightofavailablefuelinpoundspersquarefoot(lb/ft2)R---rateofspreadinfeetpersecond

(ft/s)火強(qiáng)度的公制公式：I=0.007HWRI=HWR/600=0.001667HWR√式中：I---kw/mH---J/gW---t/haR----m/min2022/12/3162（二）火強(qiáng)度（FirelineIndensity）20222.用火焰長(zhǎng)（高）度計(jì)算火線強(qiáng)度1954年，勃蘭姆Lf=0.45I0.46

I=5.67Lf2.17式中，Lf為火焰長(zhǎng)度，ft；I=Btu/ft.s-1

1980年，羅森邁爾等人，改寫(xiě)為法定單位Lf=0.237I0.46

I=258Lf2.17L=0.077476I0.46式中，火焰長(zhǎng)度，m；火強(qiáng)度，kW/m1983年，昌特萊爾等人提出用火焰高度計(jì)算火強(qiáng)度I=273hf2.17式中，I，kW/m；hf為火焰高度，m

2022/12/31632.用火焰長(zhǎng)（高）度計(jì)算火線強(qiáng)度2022/12/26223.用火的反應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算火強(qiáng)度單位面積上的熱量釋放速度為反應(yīng)強(qiáng)度。1976年，阿爾巴尼提出反應(yīng)強(qiáng)度和火線強(qiáng)度之間的關(guān)系式：I=IRDIR=I/D式中，IR，kW/m2；D為火焰深度，m；I，kW/m4.用燒焦高度計(jì)算火強(qiáng)度1973年，紛?韋格爾提出樹(shù)冠燒焦高度與火線強(qiáng)度之間的關(guān)系式：hs=0.1483I2/3

I=0.173hs1.5式中，hs，m；I，kw/m2022/12/31643.用火的反應(yīng)強(qiáng)度計(jì)算火強(qiáng)度2022/12/26235.火面強(qiáng)度單位面積上釋放出來(lái)的熱量，稱為火面強(qiáng)度英制：HA=60I/R式中，HA，btu/ft2；I，Btu/ft/s公制：HA=681I/R式中，kJ/m2；kW/m2022/12/31655.火面強(qiáng)度2022/12/2624（三）火燒持續(xù)時(shí)間火燒持續(xù)時(shí)間的長(zhǎng)短與火的溫度高低對(duì)于活的可燃物的影響是不同的?；馃掷m(xù)時(shí)間由下式計(jì)算：

式中：S=火持續(xù)時(shí)間（min）D=火縱深度（m）R=火蔓延速度（m/min）2022/12/3166（三）火燒持續(xù)時(shí)間2022/12/2625（四）火場(chǎng)面積模型和周長(zhǎng)模型1.安德烈的林火蔓延雙橢圓模型（1983）火場(chǎng)面積周邊長(zhǎng)式中：詳見(jiàn)教材76頁(yè)圖2-202022/12/3167（四）火場(chǎng)面積模型和周長(zhǎng)模型2022/12/26262.前蘇聯(lián)阿莫索夫的林火蔓延面積公式式中：V1、V2、V3分別是順風(fēng)、側(cè)風(fēng)、逆風(fēng)火的蔓延速度（m/min）；t是火發(fā)生后的時(shí)間（min）。2022/12/31682.前蘇聯(lián)阿莫索夫的林火蔓延面積公式2022/12/26273.加拿大的火行為計(jì)算公式火蔓延面積

火場(chǎng)周邊長(zhǎng)上兩式中：V、U、W分別是順風(fēng)、側(cè)風(fēng)、逆風(fēng)火的蔓延速度（m/min）；t是火發(fā)生后的時(shí)間（min）；K是基于（V+W）/2U的常數(shù)。2022/12/31693.加拿大的火行為計(jì)算公式2022/12/2628（六）火烈度1.火烈度的概念火烈度是指火破壞森林生態(tài)系統(tǒng)的程度，是王正非先生在80年代提出來(lái)的。王正非先生認(rèn)為火烈度與火強(qiáng)度成正比，與火的蔓延速度的平方根成反比。式中：P為樹(shù)木損傷率，%；b為樹(shù)種抗火能力系數(shù)；I是火強(qiáng)度；R為火蔓延速度。2022/12/3170（六）火烈度2022/12/2629鄭煥能先生認(rèn)為：火對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面：能量釋放多少；能量釋放速度；火燒持續(xù)時(shí)間。由于火的種類不同，火強(qiáng)度和火烈度表現(xiàn)出四種相關(guān)性：火強(qiáng)度大，火烈度也大，如強(qiáng)度樹(shù)冠火火強(qiáng)度大，火烈度小，如急進(jìn)地表火火強(qiáng)度小，火烈度大，如地下火火強(qiáng)度小，火烈度小，如一般地表火鄭煥能先生認(rèn)為：火對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響表現(xiàn)在三個(gè)方面：2.表達(dá)方法（1）火燒前后的蓄積量變化式中：PM為火烈度（%）；M0、M1分別為火燒前的蓄積量（m3）（2）火燒前后林木株數(shù)的變化式中：PN為火烈度（%）；N0、N1分別為火燒前后的林木株數(shù)2.表達(dá)方法3.火烈度等級(jí)王正非以燒死林木的%劃分火烈度級(jí)別：等級(jí)林木死亡率（%）火災(zāi)影響程度一級(jí)0-5無(wú)損失，輕微地表火二級(jí)6-201-2年影響生長(zhǎng)，一般地表火三級(jí)21-41部分樹(shù)種更替，地表火、樹(shù)干火四級(jí)41-80樹(shù)種全部更替，樹(shù)干火、部分樹(shù)冠火五級(jí)81-100毀滅性，狂燃大火3.火烈度等級(jí)等級(jí)林木死亡率（%）火災(zāi)影響程度一級(jí)0-5無(wú)損三、火場(chǎng)特性（一）對(duì)流柱⒈低能量火，火線強(qiáng)度在3500kW/m以下，火焰高度在3.5以下一般屬于中、低度火⒉高能量火，火線強(qiáng)度大于3500kW/m，火焰高度在3.5m以上，一般屬于高強(qiáng)度地表火和樹(shù)冠火，形成對(duì)流柱2022/12/3174三、火場(chǎng)特性（一）對(duì)流柱2022/12/2633（二）高能量火特征1.對(duì)流柱：2-7km；塔狀；蘑菇帽2.跳躍式火團(tuán)：燃燒著的可燃物的