内的地上可燃物之间排列疏松、空隙很大,所以燃烧时,热传导不是主要的传热方式。但是大的枝条、站杆、地下可燃物(如腐殖质层,泥炭层)排列紧密,热传导是主要传热方式。
热对流:热对流是流体内伴随着流体的相对位移,把热量从一处带到另一处的热传递现象在森林燃烧过程中,燃烧反应放出的热量加热了局部空气,热空气比冷空气轻,在浮力的作用下热空气垂直地向上运动,造成四周的冷空气不断地向内补充,形成热对流。把热传给可燃物,使其升温。因此,热的对流作用在针叶林内,特别是针叶幼林和复层针叶林内,把热传给林冠,引起树冠着火。有时在强风的作用下近地面发生水平方向的热对流,又称热平流。这是一种外力作用下的强制对流。热平流使火焰前方的可燃物迅速增温、干燥,进而燃烧,使火向前蔓延。
热辐射:是热量依靠电磁波的形式向辐射的传热方式。森林可燃物的表面,其颜色深,粗糙,具有吸收辐射热量的条件。因此,处于火焰推进前方的可燃物,在热辐射作用下,迅速地被预热,脱水而点燃。
(空中可燃物(树冠)的燃烧,热对流在起主要作用; 地表可燃物的燃烧是热辐射和热平流在起主要作用; 地下可燃物的燃烧是热传导在起主要作用。
而可燃物从其表面到内部的传热,热传导是传热的唯一途径。) 16.森林可燃物(木材)的基本组成有哪些?燃烧特性如何?
木材是一种复杂的有机化合物,主要组成有三:纤维素、半纤维素、木质素;次要组成有二:抽提物和灰分。其中,半纤维素的热稳定性最差,木质素的热稳定性较好,灰分不利于燃烧。
17.森林可燃物的热解过程中产物有哪些?
产物有气体,包括可燃性气体和不燃性气体,助燃性气体,液体和固体。 18.森林燃烧有哪几个阶段?
森林燃烧过程可划分三个阶段:预热、碳化、燃烧 1.预热阶段
是燃烧前的物理学过程,包括可燃物自身温度的升高和水分的蒸发。 2.炭化阶段
是燃烧前的化学过程(热分解过程) 3.燃烧阶段
热分解逸出的可燃物挥发物,与空气接触形成可燃性混合物。当挥发物的浓度达到燃烧程度时,在固体可燃物上方刻形成明亮的火焰,放出大量热量。
与此同时,在固体木炭的表面上氧化反应变缓慢,呈辉光燃烧,最后熄灭,留下灰分。 任何可燃物的燃烧都可以细分为着火和燃烧两个过程,燃烧过程中有链式反应和热光化学反应。
19.什么是链式反应?链式反应引发的必要条件是什么?
链式反应:各类可燃物的燃烧反应均属于链式反应的范畴。链式反应是瞬间进行的循环连续反应,又称连锁反应。
链式反应的引发的必要条件:链式反应的条件是燃烧区内存在活性物质即游离基(如带电子的原子、离子等)。这种活性物质又称活性中心。由于燃烧反应的复杂性,目前,仅对氢、CO、甲烷的燃烧反应研究得比较透彻,其他较复杂的物质,特别是对森林可燃物的燃烧还不大清楚。
20.森林燃烧的条件和特点是什么?
森林燃烧的条件:是森林可燃物、火源和一定的气象条件。
森林燃烧的特点:森林燃烧是森林植物体强烈氧化放热发光的反应,是自然界燃烧现象
的一种。森林燃烧的条件是森林可燃物、火源和一定的气象条件。森林燃烧除具有一般的燃烧学特征外,还具有自身的特点。(一)森林燃烧属于固体可燃物燃烧:固体可燃物一般要经过液化、汽化过程。燃烧作用释放出的热量传递给火头前沿的可燃物,使燃烧作用向前推进。森林可燃物是一个枯死可燃物和活可燃物复合体,燃烧过程复杂森林可燃物热解的最初反应是吸热反应,之后是放热反应。(二)森林燃烧是在大自然的开放系统内进行的燃烧,开放式燃烧,氧气不受限制,自由蔓延,不仅有常见的三种热量传递方式(热传导、热对流、热辐射),还有第四种热量传递方式,即通过飞火传递热量。(三)森林燃烧的复杂性:受森林植被的变化和环境的左右,经常处于千变万化之中,其发生发展有明显的规律性和周期性。 影响因素:气候因子、天气因子、地形因子。(四)森林燃烧的后果变化很大:破坏程度相差极大,大面积、高强度、小面积、低强度。森林燃烧对森林生态系统的影响具有两重性,即有破坏、毁灭作用,也有促进作用。两重性取决于火释放能量的大小,关键是燃烧强度。 21.森林燃烧环的概念和基本结构?
森林燃烧环:在同一生态系统内,可燃物类型、火环境、火源条件相同,火行为基本相似的可燃复合体,是林火管理(森林防火)的基本单位。
基本结构:森林燃烧环由森林可燃物类型、火源条件、火环境和火行为四个部分构成。 反应条件是燃烧区内存在活性物质即游离基(如带电子的原子、离子等)。这种活性物质又称活性中心。由于燃烧反应的复杂性,目前,仅对氢、CO、甲烷的燃烧反应研究得比较透彻,其他较复杂的物质,特别是对森林可燃物的燃烧还不大清楚。游离基或称自由基系为带有单电子的原子(H·、Cl·等)、基团(·OH、·CH等)或分子碎片(C2H5·等)。由于它们带有未成对的电子,倾向于与别的物质结合而形成键。所以,这类反应进行得异常迅速,甚至引起爆炸。
22、森林可燃物的燃烧性质有那些?相关的公式及解释 燃烧性质包括物理性质和化学性质。
其中,物理性质有:可燃物的结构、含水率、发热量等;化学性质有:油脂含量、可燃物气体含量、灰分含量等。 物理性质
①结构:可燃物的负荷量、大小(表面积/体积,值越大越易燃)、紧密度、连续性。 ②含水率:
WH?WDAMC??100%绝对含水率
WD W?WDRMC?H?100%相对含水率(WH为可燃物的湿重,WD为干重) WH平衡含水率:EMC,是可燃物吸收大气中水分的速度与蒸发到大气中水分的速度相等时的可燃物含水率。
熄灭含水率:MOE是指在一定热源作用下可燃物能够维持有焰燃烧的最大含水率。又称临界含水率
FMC与MOE的关系:FMC>MOE,可燃物不能燃烧FMC 有cal/g、kcal/kg、kJ/kg、J/g。确切定义:热值为1克物质,在1个大气压、25℃下,完全燃烧释放出的能量。 化学性质 ① 抽提物(油脂)含量:抽提物是粗脂肪,油脂是俗称。油脂含量越高的树种越易燃,特 别是含挥发油的植物更易燃。 油脂含量(%)=(油脂重量/样品绝干重量)×100 挥发油含量(毫升/100克)=挥发油毫升数/样品鲜重 ② 灰分物质含量:灰分物质含量是指可燃物中的矿物质的含量各种矿物质通过催化纤维素 的某些早期反应,对燃烧有明显的影响。它们增加木炭的生成和减少焦油的形成,可大大降低火焰的活动。 样品灰化后坩埚重量-坩埚净重 灰分含量(%)??100样品灰化前坩埚绝干重量-坩埚净重 ③可燃气体含量:森林可燃物可燃气体是有焰燃烧的源泉。可燃气体充足,火焰高,火强度 大。一般乔木树种的可燃性气体在20-50%;草本可燃物,含量在10-30%;地衣和苔藓在7-20%;灌木可燃物,在10-20%; 23、什么是可燃物种类?如何划分? 可燃物种类的不同,着火的难易程度不一样。 细小可燃物(,如枯落叶、枯草等)容易干燥易于引燃,成为森林火灾的引火物 体积较大的可燃物(如树木、灌木、采伐剩余物等)含有较多的水分,不易引燃,但被引燃后是森林火灾的主要能量来源。 种类划分 地被类的种类:地表枯枝落叶层、地衣、苔藓、草本植物、灌木、乔木、林地杂乱物。 可燃物燃烧的难易程度:危险可燃物(如地表的干枯杂草、枯枝、落叶、树皮、地衣、苔藓)、缓慢燃烧可燃物(粗大的重型可燃物,如枯立木、腐殖质、泥炭、树根、大枝桠、倒木等)、难燃可燃物(指正在生长的草本植物、灌木和乔木)。 可燃物在林内的位置:地下可燃物、地标可燃物、空中可燃物。 可燃物含水率的变化性质:活可燃物、枯死可燃物。 24、什么是树种易燃性?什么是森林燃烧性?两者之间的关系? ①树种燃烧性:指森林中的树种在火灾中表现出来的燃烧难易程度,一般分为易燃、可燃、难燃。 ②森林燃烧性:是指森林被引燃着火的难易程度以及着火后所表现出的燃烧状态(火种类)和燃烧速度火强度等的综合。燃烧集合中的可燃物种类不同,构成比例也不同,燃烧性质也有明显差异。 关系:树种易燃性对森林燃烧性的影响取决于每个树种所占的比例。还有其他因素影响森林燃烧性。 25.我国主要树种的易燃性。 树种易燃性(species flammability)是指森林中的各树种或可燃物种类在森林火灾中所表现出燃烧的难易程度,是对森林中某一树种燃烧特性的相对的定性描述,一般可划分三个等级:易然、可燃、难燃。易燃性的定量研究;树种易燃性对森林燃烧性的影响取决于组成树种所占的比例。 我国主要树种的易燃性: 1.针叶树种 针叶树的枝叶、树皮及木材或多或少含有松脂和挥发性油类,较阔叶树易燃。不同树种的理化性质和生物学特性的有差异,易燃性也有明显的不同。针叶树种的易燃性可划分三个等级: Ⅰ级:易燃 这类树种含有大量松脂和挥发性油类,枝叶中灰分含量低,热值高易燃物数量比例较大,可燃物结构疏松地被物紧密度小,含水率低。常绿,多为阳性树种,分布在比较干燥的立地上。 常见的易燃树种有:马尾松、海南松、思茅松、云南松、油松、黑松、华山松、高山松、白皮松、赤松、红松、西伯利亚红松、樟子松、侧柏、圆柏等。 Ⅱ级:可燃 松脂和挥发油含量中等,灰分含量居中,热值中等,易燃可燃物比例居中,可燃物结构较紧密,含水率较多,树冠较密集,多为中性树种,所处立地条件较湿润,土壤较肥沃。 主要树种有:杉木、柳杉、三尖杉、红豆杉、紫杉、黄杉、粗榧等。 III级:难燃 含有较少油脂及挥发性油类,灰分含量高,热值低,易燃可燃物比例小,可燃物结构紧密,多为耐荫性树种,也有少数处于水湿条件下的阳性树种。 如云杉、冷杉、落叶松、水杉、落羽杉、池杉等 2.阔叶树种 阔叶树含挥发性油类少,大多数枝叶、树干内含水分较多。相对针叶树来说不易燃烧。但由于各树种的理化性质不同,生物学特性不一样,易燃性也有明显的差异。阔叶树也可划分为三个易燃性等级: Ⅰ级:易燃 枝叶、干、树皮含有挥发性油类,体内水分较少,易燃可燃物数量多结构疏松,多为阳性树种,处于干燥条件下。 如栎类、桉树类、樟科、黑桦、安息香科等。 Ⅱ级:可燃 枝叶不含挥发性油类,多生长在潮润的土壤上,体内含水分较多,多为中性树种易燃可燃物数量中等,多生长在山中部较肥沃、水分适中的立地条件上。 如:各种桦树、杨树、椴树、槭树、榆树、化香树、楝树、泡桐等。 Ⅲ级:难燃 不含挥发性油类,多为常绿阔叶树,水分含量大易燃可燃物数量少,多为耐阴、耐水湿树种,多处于潮湿—水湿立地条件。 如水曲柳、黄菠萝、柳树、竹类、木荷、火力楠、红花油茶、茶树等。 26.林分特性对森林燃烧性有哪些影响 森林燃烧性(Forest Combustibility)是指在有利于森林燃烧的条件下,森林被引燃着火的难易程度以及着火后所表现出的燃烧状态(火种类)和燃烧速度(火强度)的综合。一般说来,可定性划分为三个燃烧性等级,即易燃、可燃、难燃。这是对森林燃烧性的定性的、简单的、相对的描述。燃烧性的定量研究;森林燃烧性可作为森林发生火灾难易的指标。 森林燃烧性还可作为森林燃烧释放能量大小的指标;森林燃烧性也是划分可燃物类型的依据。 可以根据火强度和火焰高度定量确定四个能量释放等级,即轻度燃烧、中度燃烧、高度燃烧和强度燃烧;从着火蔓延的难易和能量释放的两个方面划分森林燃烧性的等级,有利于区分不同的森林群落的燃烧性质,为防火、灭火和用火提供依据。 森林不是可燃物的简单堆积,而是一个具有不同的时间和空间的可燃物集合。每一个森林群落是由多种植物所构成的,因而形成不同的森林特性。这些特性与森林燃烧性有着密切的关系。 1林木组成 ○ 由于树种的易燃性各不相同,同时影响着林下死、活地被物的数量、组成及其性质。这样,由不同树种构成的森林,燃烧性也不一样。 2林分郁闭度 ○ 林分郁闭度的大小直接影响到林内的光照条件,进而影响林内小气候(温度、相对湿度、风 速等)。也就影响到林下可燃物的种类、数量及其含水率。 3林分年龄 ○ 同龄林,不同的龄级阶段,森林燃烧性不同; 异龄林,林中各龄级林木所占的比例,决定森林的燃烧性。 4林木的层次结构 ○ 单层林,森林燃烧性的高低,取决于林木的组成 复层林,森林燃烧性的高低,取决于各层次林木的组成以及各层次间的差异 5林木的水平分布格局 ○ 主要指可燃物如地表、林冠的水平连续性。地表可燃物的水平连续性影响地表火的蔓延;树冠的水平连续性影响树冠火的蔓延。 27.我国主要森林类型的燃烧性如何 1.落叶松林(兴安落叶松林) ○ (1)易燃,草类落叶松林、柞木落叶松林、杜鹃落叶松林; (2)可燃,杜香落叶松林、偃松落叶松林; (3)难燃,溪旁落叶松林、杜香云杉落叶松林、泥炭藓杜香落叶松林 2.云、冷杉林 ○ (1)可燃,草类云杉林、草类冷杉林; (2)难燃,藓类云杉林、藓类冷杉林 3.针阔混交林(阔叶红松林) ○ (1)易燃,山脊陡坡苔草红松林; (2)可燃,山麓缓坡蕨类红松林; (3)难燃,山坡下部湿润云冷杉红松林 4.山地杨桦林 ○ (1)可燃,草类山杨林、草类白桦林; (2)难燃,沿溪朝鲜柳林、珍珠梅赤松林、洼地柳林 5.易燃林分类型 ○ 樟子松林;蒙古栎林;油松林;马尾松林;杉木林;云南松林;桉树林等 6.难燃林分类型 ○ 常绿阔叶林;竹林 28.什么是可燃物类型?我国的可燃物类型是如何划分的?可燃物模型是什么? 可燃物类型是指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。简言之,是占据一定时间和空间的具有相同或相似燃烧性的可燃物复合体。 我国根据8个不同的森林燃烧环区的森林燃烧环,分别按照不同的森林燃烧环代表可燃物类型、立地条件、代表树种,将全国可燃物类型合并为36个可燃物类型,即为全国总的可燃物类型。划分步骤包括:划分森林燃烧区、建立森林燃烧环网、确定可燃物类型。 可燃物模型:是可燃物类型的定量描述,可以反映某一植物类型与林火行为相关的特征,如可燃物大小、体积、质量等。主要用来计算林火蔓延速度和火强度。 29.什么是森林火源?森林火源有哪几个类型?主要的森林火源有哪些? 凡是来自于森林外界,能够为林火发生提供最低能源的现象和行为的热源统称为火源。 森林火源分为两大类:天然火源和人为火源。天然火源又包括雷击、火山爆发、陨石坠落、滚石火花、泥碳自燃等。人为火源包括生产性火源、生活用火、外来(境外)火源,故意纵火。 主要的森林火源有:雷击火,生活用火等。(书上没明确说) 30.森林火源的时间分布规律。 在我国南部,森林火源分布在1-4月、11-12月,严重发生于2-3月; 在我国中西部,森林火源分布在2-4月、11-12月,严重发生于2-3月; 在我国东北、内蒙古地区,森林火源分布在3-6月、9-11月,严重发生在4-5月、10月;