不同條件下秦嶺林區森林火災蔓延速度的分析

【摘要】秦嶺林區森林火災蔓延速度與時間、地形、氣象、可燃物等因子密切相關，本文著力于研究不同條件下的火勢蔓延速度，找到其內在規律性的東西。

【關鍵詞】秦嶺林區；森林火災；蔓延速度

林火蔓延速度指單位時間內火的蔓延擴展距離。林火的蔓延速度通常包括線速度、面積速度和周長速度。按其蔓延速度和對林木的危害，又可分為速進地表火和穩進地表火。秦嶺林區一般情況下地表火蔓延速度為0.5 km/h～1km/h，占火災總數的95%，上山火可達1 km/h～3 km/h，大風天氣達到5 km/h。荒草山、竹林和油松飛播純林可形成急進地表火，火蔓延速度快，瞬間可達5 km/h～8 km/h，占火災總數的5%。當火場火蔓延速度大于5km/h，在秦嶺林區，受地形限制和林木的阻礙，撲救人員被困火場基本沒有逃生的可能。在秦嶺林區每條溝都有常年河和主要為針闊混交林的限制，每天向同一個方向蔓延距離不超過3km。下面就影響林火的蔓延速度的因子做以說明：

1 時間

1.1 著火時間

秦嶺林區在森林火災發生著火以后，林火地表火蔓延速度較慢，據研究資料，火頭蔓延速度0.1 m/s ～0.7m/s，兩翼和火尾為0.1 m/s ～0.4m/s，經15min～20min后，蔓延面僅為0.01hm2。如繼續發展，其火頭速度可增加到10 m/s ～15m/s，即每小時可蔓延0.5km～1km左右，這時是撲救森林火災的最佳時機。在計劃燒除時，應盡量避免大面積連續火燒，將所要燒除的林地分割成若干小塊，分塊點燒，以降低火蔓延速度，從而可以減少日用火不慎所造成的人為森林火災。在森林火災撲救時，也應把火場通過圍、堵、割等方法分成若干個小塊，以降低火蔓延速度和火強度，從而達到滅火的目的。

1.2 燃燒時間

在上午10時至下午3時這段時間內最易發生火災，因為在這段時間內氣溫上升，陽光充足，使地表可燃物附近熱流達最大值，每天12時到14時是火蔓延速度最快之時，通常采用打防火線的辦法進行撲救，不主張直接撲打火頭。5時到7時是火火蔓延速度幾乎接近于零，火場燃燒程度最小，通常采用水澆土埋的打余火辦法進行撲救，有效把握這段時間以最小的代價殲滅火災。一般地講，白天林火蔓延快，夜間蔓延速度減慢，就松林而言，白天林火蔓延速度為0.85km/h，傍晚或早晨為70m/h，夜間則為0。

2 地形

雖然地形對火的強度及其它火行為現象有影響，但它主要影響火的蔓延方向和速度。

2.1 坡度

燃燒物質向著太陽和風時，易干燥。實踐已經確認陽坡易引起火災并傳播速度快，陰坡則正好相反。坡度大小影響可燃溫度的變化，坡度大可燃物易干燥。很明顯，當坡度大時，一個燃燒中心所產生向上的對流柱越靠近燃燒物質，這時物質受到對流和輻射熱量的加熱從而加快干燥和燃燒。上山火燃燒強度傳播速度快，同時由于存在斜坡，燃燒物可能滑動滾下，從而點燃新的燃燒點。下山火燃燒較緩慢，有利撲救。當火從山上向山下蔓延至山腳后，再向上蔓延，會形成幾處火頭，擴大燃燒面積。撲火時，應盡可能把蔓延火控制在山腿前撲救。坡度主要影響火的蔓延速度。當坡度為18°時，火的蔓延速度是平地火蔓延速度的1倍，撲火人員行進速度降低1倍，火場表現為穩進地表火，采用直接撲打法。當坡度為36°時，火的蔓延速度又增加1倍，撲火人員行進速度再降低1倍。當坡度為40°～70°時，火的蔓延速度是40°中等坡度的1倍，撲火人員不安全。如果坡度增至70°～100°，則火的蔓延速度將會再增加1倍，撲火人員幾乎無法到達，通常采用打防火線的辦法。

2.2 海拔

海拔高度能影響防火期長短和可燃物量。山地隨著海拔高度的增加，氣溫逐漸下降，一般海拔每升高100m，氣溫要降低0.6℃，海拔越高，氣溫越低，相對濕度越大，地被物含水量也越大，降水量也有明顯增加，一般不易發生火災，但海拔高度大的山崗，風速也大，一旦發生火災，蔓延速度也就較快。

2.3 峽谷

狹窄的通道，如凹形或V形的窄峽谷，對燃燒的火起到像煙囪似的疏導熱量作用，與寬闊的峽谷或寬闊的凹形地形相比，其輻射更易使火沿山坡蔓延，火蔓延的速度比預計的在一般情況下的火蔓延速度要快。

2.4 坡向

燃燒物質向著太陽和風時，易干燥。實踐已經確認陽坡易引起火災并傳播速度快，陰坡則正好相反。陽坡的火蔓延速度是陰坡的1.5倍。

2.5 坡位

坡位不同，地被物多少及干旱程度不同，火災蔓延速度不同，低凹地多草叢，火燃燒猛烈。山頂及陡坡巖石裸露處，可燃物稀少，不易燃燒，火燒到自滅，但山頂部燃燒的球果、枝條下滑后，又能引起新的著火點。

3 氣象

3.1 風

風增加燃燒區內的空氣，使火焰溫度降低，但帶來了大量的氧氣，火焰被風吹后發生變化，不僅加大火焰長度，加劇了輻射和對流傳熱作用，使火燃燒得更加旺盛。在風速35m/s 的情況下，火場周長各部分火蔓延范圍占周長總長的百分率分別為：順風火頭50%，側方40%，逆風火頭10%。無風時其百分率為：順風火頭25%，側方50%，逆風火頭25%。秦嶺林區，風力在4級以下時，除荒草山而外，一般的地表火表現為穩進地表火；在風力4級～5級時，即風速5.5 m/s ～9.8 m/s，蔓延速度達到137hm2/h～173 hm2/h，火場演變為急進地表火；風速度在3級以下時，上坡的風在山頂會回頭，形成反山氣流。因此，火在山脊和初下山位置時，一般火勢較弱，蔓延速度慢。所以，在火的山脊位置開辟防火線，營造防火林帶可發揮較好的阻火、滅火、防火效益。如果出現4級以上的風，則反山氣流消失，產生越山氣流，在山脊開辟防火線，在山的背部守候撲打下山火很不安全，蔓延速度加快，常在背坡20m范圍外開設防火線。風速對火蔓延速度的影響十分明顯，對可燃物水平連續性的影響程度大于坡度。

3.2 溫度

干枯雜草燃點為150℃～200℃，木材為250℃～300℃。溫度升高7℃，林地可燃物含水率急劇減少，林火蔓延速度增大1倍。陽性雜草和易燃灌木地段，會突然增加林火蔓延速度，改變林火燃燒方向，產生高強度的林火。

4 可燃物

4.1 可燃物含水率

可燃物的形狀、結構、大小、含水量不同，則蔓延快慢也不同，如矮小干枯的雜草、灌木燃點低、蔓延快；濕潤、粗大的枯枝、倒木不易燃，蔓延慢。森林可燃物是森林火災的基礎因素，其含水率的多少與火災的強度、 蔓延速度密切相關。森林可燃物的含水率、相對濕度等氣象要素與林火之間的關系，通過實驗發現，含水率小于5 %極易燃，含水率6 %～10% 很易燃，含水率11%～20% 易燃，含水率2l%～3 0% 難燃或可燃，含水率大于30%不燃?？扇嘉锖蕸Q定其火蔓延速度，含水率大，火蔓延速度慢，每提高3%點，蔓延速度降低1倍。林內草本植物含水率較低、燃點較低、生長茂密，最易著火，首先著火，火蔓延速度快、火勢不大。林內的木本植物含水率稍高、燃點較高、在草木的引燃下著火，火蔓延速度慢、火勢大。

4.2 林分類別。

雜草、枯枝落葉，枝丫和采伐剩余物等構成的地表火，蔓延速度快，是泥炭、腐殖質和腐朽木等構成地下火的13倍～14倍。一般林分形成的地表火，火頭前進速度小于2m/min，大風天氣、上山火形成的中速火的火頭前進速度在2.1 m/min～20m/min，荒草山、竹林、油松飛播純林等快速火的火頭前進速度大于20m/min。針葉林的枝葉富有油脂，自然整枝不良，下枝離地面近，在地表火的烘烤下，極易引起樹冠火，通常在地表火過后15min～30min內發生，其推進速度雖然較慢，但火勢猛烈，使周圍空氣形成熱浪，難以接近。

5 結語

林火蔓延速度與諸多因素密切相關，研究其內在規律性的東西，對指導森林防火預案的編制和森林火災的撲救都有非常重要的意義。