基于Rothermel模型的北京鷲峰國(guó)家森林公園潛在火行為

王　凱，牛樹(shù)奎（北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京100083）

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基于Rothermel模型的北京鷲峰國(guó)家森林公園潛在火行為

王凱，牛樹(shù)奎
（北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，北京100083）

摘要：Rothermel模型以燃燒物理學(xué)為理論基礎(chǔ)，基于能量守恒定律，屬于物理機(jī)理模型。基于Rothermel模型，利用BehavePlus 5.0 5軟件，采用自定義可燃物參數(shù)模型，通過(guò)輸入不同的可燃物模型參數(shù)，包括不同時(shí)滯的地表枯枝負(fù)荷量、可燃物床層厚度、含水率、熱值、風(fēng)速、坡度等，研究計(jì)算了不同可燃物濕度條件下北京鷲峰國(guó)家森林公園潛在地表火行為狀況，即蔓延速率、單位面積發(fā)熱量、火線強(qiáng)度和火焰高度等。結(jié)果表明：4種林型火行為指標(biāo)均隨可燃物濕度、坡度增大而降低，油松Pinus tabuliformis林極易發(fā)生高強(qiáng)度地表火，側(cè)柏Platycladus orientalis林易發(fā)生中強(qiáng)度地表火，華北落葉松Larix principis-rupprechtii因本身難燃，僅可能發(fā)生低強(qiáng)度地表火，栓皮櫟Quercus variabilis林因地表凋落物累積較多，且林分通風(fēng)條件好，在低濕度、干旱條件下易發(fā)生中等強(qiáng)度地表火，對(duì)林分結(jié)構(gòu)造成破壞。因此，在護(hù)林防火工作中，我們要以油松、側(cè)柏林防火為主，及時(shí)清理林下有效可燃物，減少可燃物累積，防止林火的發(fā)生與蔓延，最大程度減少森林資源損失。圖5表3參19

關(guān)鍵詞：森林保護(hù)學(xué)；Rothermel模型；BehavePlus；潛在火行為；鷲峰國(guó)家森林公園

Key words:forest protection;Rothermel Fire-Spread Model;BehavePlus;potential fire behaviors;Jiufeng National Forest Park

森林火災(zāi)燒毀珍貴植物（如山珍、藥材），燒死燒傷野生動(dòng)物，破壞森林根系對(duì)土壤的固定作用，引發(fā)水土流失。燃燒產(chǎn)生大量煙霧，導(dǎo)致空氣污染，位居破壞森林的三大災(zāi)害（林火、病害、蟲害）之首。近年來(lái)，森林生態(tài)旅游作為一種新的休憩方式迅速崛起，由于人為活動(dòng)過(guò)于頻繁，森林保護(hù)意識(shí)淡漠，對(duì)森林環(huán)境的破壞也隨之加大，森林火災(zāi)也快速增加。因此，充分認(rèn)清森林火災(zāi)的起因、發(fā)生、發(fā)展過(guò)程，減少森林資源破壞，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)是我們首要了解的內(nèi)容。林火行為是指林火發(fā)生、發(fā)展，直至熄滅的全過(guò)程中著火、蔓延、能量釋放、火強(qiáng)度、火災(zāi)種類等的綜合特征，林內(nèi)可燃物、火環(huán)境（氣象、地形和植被）和火源等條件制約和控制火行為發(fā)生過(guò)程［1］。按照火行為特征可分為地表火、地下火、樹(shù)冠火、飛火、火旋風(fēng)等特殊火行為［2］。隨著近年來(lái)地理信息技術(shù)的發(fā)展，影響林火發(fā)生的天氣、可燃物條件等因素均被數(shù)據(jù)化，并建立了相關(guān)林火蔓延模型，火行為預(yù)報(bào)系統(tǒng)趨向可視化和實(shí)用化，能有效地為撲火決策提供依據(jù)。如以美國(guó)的Rothermel模型為代表的物理機(jī)理模型［3］，之后ANDREWS等［4－10］在Rothermel模型的基礎(chǔ)上，結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，對(duì)林火展開(kāi)信息化模擬研究，逐步建立了BehavePlus林火行為預(yù)測(cè)系統(tǒng)。以加拿大的國(guó)家林火蔓延模型為代表的半機(jī)理半統(tǒng)計(jì)模型，以澳大利亞的McArthur模型為代表的統(tǒng)計(jì)模型［11］。王曉晶等［12］利用ArcView實(shí)現(xiàn)數(shù)字高程模型（DEM）數(shù)據(jù)源的提取、模型轉(zhuǎn)換，通過(guò)配準(zhǔn)地形圖、林相圖，將影響林火蔓延的可燃物因子與DEM結(jié)合，在ArcGIS中實(shí)現(xiàn)林火行為的3維模擬。王明玉等［13］采用加拿大火險(xiǎn)天氣指數(shù)（FWI）系統(tǒng)分析大興安嶺林區(qū)火險(xiǎn)變化。柴瑞海等［14］利用風(fēng)速和含水率進(jìn)行二元線性回歸，建立草甸火順風(fēng)蔓延速度預(yù)測(cè)模型。宋衛(wèi)國(guó)等［15］基于森林火災(zāi)元胞自動(dòng)機(jī)模型和數(shù)據(jù)分析，對(duì)火災(zāi)系統(tǒng)的冪律分布等自組織臨界性特性進(jìn)行了系統(tǒng)闡述。大多數(shù)研究都集中在林火行為的影響因子分析上，通過(guò)研究得出相關(guān)預(yù)測(cè)模型，對(duì)林火行為特征的表現(xiàn)研究較少，不能直觀地表述林火行為對(duì)不同林型所造成的危害。因此，本研究應(yīng)用Rothermel模型，結(jié)合BehavePlus 5.0 5軟件，通過(guò)輸入不同的可燃物模型參數(shù)，包括不同時(shí)滯的地表枯枝負(fù)荷量、可燃物床層厚度、含水率、熱值、風(fēng)速、坡度等，研究分析北京鷲峰國(guó)家森林公園的潛在火行為特征。

1　研究地概況

鷲峰森林公園位于北京城西30 km，39°54′N，116°28′E，橫跨海淀、門頭溝2區(qū)，占地832.04 hm2，海拔為100～1 153 m，坡度16°~35°，年均氣溫為12.2℃，最高氣溫39.7℃，最低氣溫－19.6℃，年降水量近700 mm，多集中在7－8月。2009年，鷲峰森林公園被北京市旅游局正式批準(zhǔn)為3A級(jí)旅游景區(qū)，是目前北京市距離城區(qū)最近的國(guó)家級(jí)森林公園。本研究試驗(yàn)樣地就位于森林公園內(nèi)。

植被屬于溫帶落葉林帶的山地櫟林和油松Pinus tabuliformis林帶，森林覆蓋率高達(dá)96.2%，共有陸地植物110科313屬684種。針葉林以人工油松林和側(cè)柏Platycladus orientalis林為主，山頂區(qū)域覆蓋有部分華山松Pinus armandii林、華北落葉松Larix principis-rupprechtii林。闊葉林主要為以栓皮櫟Quercus variabilis為主的櫟類混交林，林下植被主要由荊條Vitex negundo var.heterophylla，酸棗Ziziphus jujuba，小葉鼠李Rhamnus parvifolia，孩兒拳頭Grewia biloba，多花胡枝子Lespedeza fioribunda，三裂繡線菊Spiraea trilobata等灌木和披針葉薹草Carex rigesceus，茜草Rubies cordifolia，灰菜Cheuopodium album，叢生隱子草Cleistogeues caespitosa，狗尾草Setaira viridis等草本組成，是綠色植物的天然儲(chǔ)藏地。

2　研究方法

2.1樣地設(shè)置

在防火緊要期（10月至翌年3月）內(nèi)，在公園內(nèi)自山腳至山頂選擇連續(xù)性較好，人為干擾較少且具有代表性的油松、側(cè)柏、華北落葉松、栓皮櫟等林地分別設(shè)置20 m×20 m的樣地，測(cè)定基本林分因子，包括樹(shù)種組成、優(yōu)勢(shì)樹(shù)種及林分郁閉度，地形因子主要測(cè)定海拔、坡度、坡向和坡位，氣象因子主要是風(fēng)速和氣溫。對(duì)喬木層利用每木檢尺，測(cè)定種類、樹(shù)高、胸徑、冠幅、活枝下高和死枝下高；灌木層設(shè)置2 m×2 m樣方（5個(gè)·標(biāo)準(zhǔn)地－1），測(cè)定灌木種類、灌木基徑、灌高，采用收割法，稱取所有樣本鮮質(zhì)量且取樣；草本層采用1 m×1 m樣方（5個(gè)·標(biāo)準(zhǔn)地－1），測(cè)定鮮草和枯草種類、草本蓋度和高度，全部收割并分別稱量、取樣；地表凋落物層用1 m×1 m樣方（5個(gè)·標(biāo)準(zhǔn)地－1），主要測(cè)量上、下層凋落物厚度、負(fù)荷量，以及1，10，100 h等不同時(shí)滯的枯枝負(fù)荷量，分別稱量并取樣，并對(duì)可燃物熱值等理化性質(zhì)進(jìn)行測(cè)量。

2.2火行為輸入?yún)?shù)

林火行為與可燃物載量、風(fēng)速、相對(duì)濕度等氣象因素和坡度、坡向、坡位、海拔等地形因子息息相關(guān)。可燃物含水率與空氣相對(duì)濕度變化成正比，不同地形下的可燃物載量也不一樣，伴隨風(fēng)速的變化，林火行為也會(huì)發(fā)生明顯變化。北京54511自動(dòng)氣象站點(diǎn)近35 a觀測(cè)結(jié)果顯示（圖1）：防火緊要期（10月至翌年3月）內(nèi)，北京地區(qū)平均風(fēng)速為2~3 m·s－1，但最大風(fēng)速和極大風(fēng)速分別達(dá)到10～11 m·s－1和16~18 m·s－1。最小相對(duì)濕度為5%~10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于平均相對(duì)濕度（40%）。如遇連續(xù)干旱，極易發(fā)生森林火災(zāi)。

圖1　北京地區(qū)54511自動(dòng)氣象站點(diǎn)1980－2014年間月風(fēng)速、相對(duì)濕度變化趨勢(shì)Figure 1 Wind speed,relative humidity change trend in the Beijing area by 54511 Automatic Weather Stations from 1980 to 2014

通過(guò)表1~2可以看出：華北落葉松林地表不同時(shí)滯可燃物累積均較多，達(dá)到5.778 t·hm－2。因所處海拔較高，集中栽植在海拔1 000 m以上的鷲峰蘿卜地頂端，坡度較緩，人為干擾較小所致。油松、側(cè)柏林為人工林，大多在栽植在上坡和中坡位置，油松林常見(jiàn)于行道旁的半陰坡，因受人為干擾影響，且自然整枝現(xiàn)象比較明顯，平均胸徑較大，活枝下高和死枝下高均較高，達(dá)到3.7 m和2.8 m，地表活草本較少，僅有0.079 t·hm－2。側(cè)柏林林齡較短，由于栽植較為偏僻，人為干擾較小，灌木叢生，且自然整枝能力較差，活枝和死枝下高均較低，分別為2.4 m和1.5 m，且因栽植過(guò)密而導(dǎo)致一時(shí)滯枯枝負(fù)荷量較多，達(dá)到1.030 t·hm－2。栓皮櫟林位于海拔較低的下坡，且為闊葉樹(shù)種，死枝下高較高，為2.2 m，地表凋落物較少，人為干擾較為嚴(yán)重，地表可燃物總量只有3.469 t·hm－2。

表1　各林型林分因子特征分析Table 1　Each forest stand factors analysis

表2　森林地表可燃物載量調(diào)查Table 2　Survey of surface fuels loading

2.3模型及參數(shù)計(jì)算方法

2.3.1Rothermel模型Rothermel模型以燃燒物理學(xué)為理論基礎(chǔ)，基于能量守恒定律，屬于物理機(jī)理模型，它的基本假設(shè)是認(rèn)為森林可燃物是連續(xù)分布的多孔燃料床，因此，這個(gè)模型適用于大部分可燃物類型。因?yàn)橹袊?guó)北方森林范圍與美國(guó)北方森林緯度范圍基本相同，氣候狀況差異性不明顯，因此，借用美國(guó)林火行為研究中所采用的可燃物濕度系列，共3個(gè)等級(jí)，分別表示當(dāng)?shù)氐牡?0，第95，第97百分點(diǎn)的火險(xiǎn)天氣條件［16－17］，分別用1-low，2-med，3-high表示（表3）。

表3　美國(guó)火行為可燃物模型濕度系列Table 3 Humidity series of American fire havivor model

2.3.2BehavePlus 5.0 5軟件BehavePlus火模型系統(tǒng)是建立在Rothermel模型林火蔓延模型基礎(chǔ)上的模擬林火行為的計(jì)算機(jī)集成程序，廣泛應(yīng)用于美國(guó)國(guó)家防火系統(tǒng)。BehavePlus軟件運(yùn)行于Windows 95/98/2000或NT/ Me /XP以及Vista操作系統(tǒng)，可由用戶選擇固定可燃物類型或自定義可燃物參數(shù)等進(jìn)行林火行為的模擬運(yùn)算。我們?cè)诓僮鰾ehavePlus軟件時(shí)，一般采用自定義可燃物參數(shù)，通過(guò)輸入1，10，100 h等不同時(shí)滯地表枯落物、活灌木、活草本等可燃物載量及含水率、不同時(shí)滯表面積體積比、可燃物床層深度、林型主要可燃物熱值、坡度、風(fēng)速等因子，計(jì)算不同林型的潛在火行為狀況，即蔓延速率、單位面積發(fā)熱量、火線強(qiáng)度和火焰長(zhǎng)度等［18－19］，計(jì)算結(jié)果以表格圖表等形式給出。該模型應(yīng)用非常廣泛，許多國(guó)家都采用該模型來(lái)進(jìn)行火行為的研究，并且該模型可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐目扇嘉锬Ｐ偷葋?lái)預(yù)測(cè)潛在的火行為。

2.3.3火行為參數(shù)計(jì)算目前，應(yīng)用廣泛的是ROTHERMEL于1972年在芬特遜研究基礎(chǔ)上提出并建立的Rothermel模型：

式（1）中：R為火蔓延速度；IR為火反應(yīng)強(qiáng)度；ξ為與熱傳播有關(guān)的系數(shù)；?w和?s分別為風(fēng)和地形坡度影響系數(shù)；可燃物復(fù)合體烘干后的體密度是ρb；ε0為與體密度有關(guān)的加熱系數(shù)；點(diǎn)燃單位質(zhì)量可燃物需要的熱量為Qig。本研究利用美國(guó)物理學(xué)家BYRAM在1959年提出計(jì)算火線強(qiáng)度的公式：

式（2）中：火線強(qiáng)度用I表示，單位為kJ·m－1·s-1；可燃物熱值用H表示，單位為kJ·g－1；有效可燃物負(fù)荷量用W（t·hm－2）表示；林火火蔓延速度用R（m·min－1）表示。BYRAM同時(shí)提出結(jié)合火線強(qiáng)度來(lái)計(jì)算火焰長(zhǎng)度的公式，轉(zhuǎn)換為國(guó)際單位如下：

式（3）中：火線強(qiáng)度用I（kJ·m－1·s－1）表示；Lf為火焰長(zhǎng)度（m）。

3　結(jié)果與分析

依據(jù)Rothermel地表火蔓延模型，結(jié)合BehavePlus 5.0 5軟件，通過(guò)計(jì)算得出各林型潛在火行為特征參數(shù)，即林火蔓延速度、單位面積的發(fā)熱量、火線強(qiáng)度、火焰高（長(zhǎng)）度等。

3.1林火蔓延速度

林火蔓延速度是預(yù)測(cè)林火行為過(guò)程中極為重要的參數(shù)之一，通過(guò)林火蔓延度計(jì)算，可以為林火撲救指揮員提供及時(shí)有效的火燒動(dòng)態(tài)信息和火場(chǎng)變化規(guī)律，提高撲火效率，保證撲火人員安全，同時(shí)為計(jì)劃火燒提供可靠的參考依據(jù)。

從圖2可以看出：在低可燃物濕度（1-low）條件下，最大蔓延速率從大到小依次為栓皮櫟林＞側(cè)柏林＞油松林＞華北落葉松林。這是由于栓皮櫟為闊葉林，防火期內(nèi)地表枯枝落葉相對(duì)較多，光線充足，通風(fēng)條件好，極易發(fā)生高強(qiáng)度地表火；側(cè)柏林地表可燃物多，但由于林齡較短，郁閉度高，通風(fēng)條件較差，林火蔓延速率次之；油松林因自然整枝能力較強(qiáng)，且是林火防護(hù)重點(diǎn)，人為干擾因素較多，故最大蔓延速率較弱；華北落葉松因其本身難燃，最大蔓延速率最弱。隨著可燃物濕度增加，林火蔓延速率明顯變小。中等可燃物濕度（2-med）條件下，最大蔓延速率從大到小依次為側(cè)柏林＞油松林≥華北落葉松林＞栓皮櫟林，栓皮櫟林變化最大，側(cè)柏林、油松林、華北落葉松林等蔓延速率降低1/2，這是由于針葉林本身油脂含量較栓皮櫟林高所造成的；高可燃物濕度（3-high）條件下，最大蔓延速率從大到小依次為側(cè)柏林＞華北落葉松林＞栓皮櫟林≥油松林，所有林型蔓延速率均較低，不易發(fā)生地表火。

圖2　油松林（A），側(cè)柏林（B），栓皮櫟林（C）和華北落葉松林（D）林火最大蔓延速率Figure 2 Rate of forest fire spread of Pinus tabuliformis（A）,Platycladus orientalis（B）,Quercus variabilis（C）,Larix principis-rupprechtii（D）forests

3.2單位面積發(fā)熱量

單位面積發(fā)熱量，指火頭前沿單位燃燒面上釋放出來(lái)的熱量，也稱火面強(qiáng)度，受可燃物熱值及其載量變化影響，與風(fēng)速、坡度和蔓延方向無(wú)關(guān)。在林火蔓延過(guò)程中，林火蔓延速度越快，散發(fā)的熱量就越小，而慢速蔓延的林火會(huì)將徹底燃燒地表植被和枯枝落葉層，向周圍散發(fā)的熱量也較大。

從圖3可以看出：低濕度條件下，4種林型單位面積發(fā)熱量從大到小依次為油松林＞栓皮櫟林＞側(cè)柏林＞華北落葉松林。華北落葉松地上枯枝的熱值為19 839 kJ·kg－1，而栓皮櫟的熱值22 283 kJ·kg－1，油松林和側(cè)柏林的熱值分別為20 188和21 232 kJ·kg－1，栓皮櫟林雖然熱值最高，但載量較小，側(cè)柏林蔓延速度較快，燃燒不充分，導(dǎo)致單位面積發(fā)熱量不高。中濕度條件下，4種林型單位面積發(fā)熱量從大到小依次為油松林＞側(cè)柏林＞華北落葉松林＞栓皮櫟林，栓皮櫟林因可燃物濕度影響不易燃燒，導(dǎo)致其單位面積發(fā)熱量急劇降低。高濕度條件下，4種林型單位面積發(fā)熱量從大到小依次為油松林＞華北落葉松林＞側(cè)柏林＞栓皮櫟林。

圖3　油松林（A），側(cè)柏林（B），栓皮櫟林（C）和華北落葉松林（D）單位面積發(fā)熱量Figure 3 Heat per unit area of Pinus tabuliformis（A）,Platycladus orientalis（B）,Quercus variabilis（C）,Larix principis-rupprechtii（D）forests

3.3火線強(qiáng)度

有林火專家認(rèn)為，超過(guò)4 000 kW·m－1的火強(qiáng)度會(huì)燒死林內(nèi)所有生物體，只有火強(qiáng)度低于4 000 kW· m－1時(shí)，才具有生態(tài)學(xué)意義。火強(qiáng)度一般變化很大，可將其分為:750 kW·m－1以下為低強(qiáng)度，750~3 500 kW·m－1為中強(qiáng)度,3 500~4 000 kW·m－1為高強(qiáng)度［19］。

從圖4可以看出：低濕度條件下，4種林型火線強(qiáng)度大小依次為油松林＞栓皮櫟林＞側(cè)柏林＞華北落葉松林，其中，油松林有可能發(fā)生高強(qiáng)度地表火，側(cè)柏林、栓皮櫟林可能發(fā)生中強(qiáng)度地表火，華北落葉松林僅可能發(fā)生低強(qiáng)度地表火。這與火焰長(zhǎng)度直接相關(guān)。中濕度條件下，栓皮櫟林火線強(qiáng)度急劇降低，幾乎降到100 kW·m－1以下，對(duì)林分難以構(gòu)成威脅，油松林依然可能發(fā)生中強(qiáng)度地表火，側(cè)柏、華北落葉松林僅可能發(fā)生低強(qiáng)度地表火。4種林型火線強(qiáng)度大小依次為油松林＞側(cè)柏林＞華北落葉松林＞栓皮櫟林。高濕度條件下，4種林型火線強(qiáng)度均降到750 kW·m－1以下，大小依次為油松林＞華北落葉松林＞側(cè)柏林＞栓皮櫟林，這對(duì)林分結(jié)構(gòu)造成的威脅很小，特別是側(cè)柏林和栓皮櫟林，幾乎降到150 kW·m－1左右，這種強(qiáng)度的的火行為不僅對(duì)林分不會(huì)造成危害，還能促進(jìn)林下植被的更新，為植物生長(zhǎng)創(chuàng)造更好的條件。

圖4　油松林（A）、側(cè)柏林（B）、栓皮櫟林（C）和華北落葉松林（D）火線強(qiáng)度Figure 4　Fire line intensity of Pinus tabuliformis（A）,Platycladus orientalis（B）,Quercus variabilis（C）,Larix principis-rupprechtii（D）forests

3.4火焰高度

通過(guò)火焰高度可以得出林火從地表轉(zhuǎn)化為樹(shù)冠火的可能性高低，與火線強(qiáng)度密切相關(guān)，火線強(qiáng)度越強(qiáng)，火焰高度越高，反之越低。

從圖5可以看出：低濕度條件下，4種林型火焰高度除華北落葉松外，其他3種林型火焰高度均超過(guò)所屬林型的死枝下高，有可能在10 m·s－1的最大風(fēng)速條件下由地表火向樹(shù)冠火轉(zhuǎn)化。中濕度條件下，栓皮櫟林火焰高度縮短最快，油松林縮短最慢，大小依次為油松林＞側(cè)柏林＞華北落葉松林＞栓皮櫟林，4種林型火焰高度均無(wú)法超過(guò)死枝下高，因此，向樹(shù)冠火轉(zhuǎn)化的幾率大大降低。高濕度條件下，油松林和華北落葉松林的火焰高度相對(duì)較高，對(duì)林分下層依然構(gòu)成威脅，側(cè)柏林和栓皮櫟林火焰高度很小，對(duì)林分結(jié)構(gòu)破壞也最小。

圖5　油松林（A），側(cè)柏林（B），栓皮櫟林（C）和華北落葉松林（D）火焰高度Figure 5　Flame length of Pinus tabuliformis（A）,Platycladus orientalis（B）,Quercus variabilis（C）,Larix principis-rupprechtii（D）forests

4　結(jié)論與討論

本研究利用Rothermel模型，結(jié)合BehavePlus軟件，計(jì)算得出了鷲峰國(guó)家森林公園4種主要林型在不同濕度條件下可燃物的火行為指標(biāo)。結(jié)果表明：不同林型可燃物火行為均隨可燃物濕度的增加而不斷減小。栓皮櫟林屬闊葉林，火行為變化最明顯，低濕度條件下極易發(fā)生中強(qiáng)度地表火，隨著可燃物濕度增加，其火行為指標(biāo)急劇降低，中、高濕度條件下，對(duì)林分結(jié)構(gòu)都很難構(gòu)成威脅，相反，還能起到一定的林分自然更新作用。而針葉林中，油松林地表可燃物載量較大，油脂含量較高，但因人為干擾因素較為嚴(yán)重，很可能在干旱大風(fēng)天氣下發(fā)生急進(jìn)地表火，隨坡度的增加而不斷增大，且可能向樹(shù)冠火轉(zhuǎn)化。側(cè)柏林由于林齡較短，且栽植過(guò)密，雖地表可燃物較多，連續(xù)性好，但郁閉度過(guò)高，通風(fēng)條件不足，因此，在干旱大風(fēng)條件下，極易發(fā)生中強(qiáng)度穩(wěn)進(jìn)地表火，由于其活枝下高較低，很容易向樹(shù)冠蔓延形成新的樹(shù)冠火。華北落葉松林由于其本身難燃，但由于其所處海拔較高，人為干擾小，地表可燃物累計(jì)較多，因此，在干旱大風(fēng)條件下，能形成低強(qiáng)度穩(wěn)進(jìn)地表火，對(duì)林分結(jié)構(gòu)造成破壞。通過(guò)分析得出，在森林防火工作中，我們要以油松林、栓皮櫟林的防火工作為主，及時(shí)清理不同林型林下有效可燃物，減少可燃物載量，時(shí)刻關(guān)注大風(fēng)、干旱等氣象條件變化，最大限度減少森林火災(zāi)的發(fā)生，將森林資源的損失降到最低。本研究?jī)H限于基于不同可燃物濕度條件下的Rothermel模型的北京鷲峰國(guó)家森林公園潛在地表火行為狀況，要想進(jìn)一步了解火災(zāi)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)發(fā)展，需要結(jié)合ArcGIS，F(xiàn)lamMap等空間分析軟件，考慮到地形、環(huán)境等因素的變化等。

森林火災(zāi)被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織界定為世界第八大自然災(zāi)害。在全球氣候變暖的背景下，國(guó)內(nèi)外森林火災(zāi)呈現(xiàn)多發(fā)態(tài)勢(shì)，森林防火形勢(shì)異常嚴(yán)峻。中國(guó)是森林火災(zāi)多發(fā)的國(guó)家，做好林火管理工作，不僅關(guān)系到人民生命財(cái)產(chǎn)和自然資源的安全，更關(guān)系到國(guó)家的生態(tài)安全。因此，深入研究和掌握森林火災(zāi)發(fā)生的規(guī)律，最大程度減少森林資源的損失，為人們創(chuàng)造良好的綠色環(huán)境，是我們森林防火研究人員不可推卸的責(zé)任，我們要進(jìn)一步研究林火發(fā)生的行為特征，充分發(fā)揮武警森林部隊(duì)、森林公安等專業(yè)撲火隊(duì)伍和護(hù)林員、民兵半專業(yè)撲火隊(duì)伍等的作用，防止出現(xiàn)森林火災(zāi)大面積蔓延，人員傷亡等情況出現(xiàn)，為人們創(chuàng)造良好的生活環(huán)境而不斷努力。

5　參考文獻(xiàn)

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Research on the potential fire behavior in Jiufeng National Forest Park of Beijing based on the Rothermel Model

WANG Kai,NIU Shukui
（Forestry College,Beijing Forestry University,Beijing 100083,China）

Abstract:To minimize the loss of forest resources by preventing the onset and spread of forest fires,the potential behavior of surface fire in different fuel moisture conditions were studied based on the Rothermel Model in Jiufeng National Forest Park of Beijing.The Rothermel Model is a physical mechanism model which is based on the theory of combustion physics and the law of conservation of energy.BehavePlus 5.05 software was used with input fuel parameters including surface dead branches with different load delays,thickness layer of the fuel bed,moisture content,calorific power,wind speed,and slope,to calculate forest fire behavior indicator of four forest types:speed of propagation,heat per unit area,fire line intensity,and flame length.The results showed that the forest fire behavior indicators of four forest types decreased with increase of fuel moisture content and slope value.High strength of surface fire easily occurred in Pinus tabuliformis forest.Platycladus orientalis Franco forest had a potential of medium strength of surface fire.The Larix principis-rupprechtii was difficult to be burned,and had only a possibility of low strength of surface fire.Owing to more accumulation of surface fuel and convenient ventilation conditions in the stand,Quercus variabilis forest had a potential of medium strength of surface fire in condition of low humidity and drought,easily causing damage to stand structure.Therefore,in process of forest fire prevention,priority should be given to Pinus tabuliformis and Platycladus orientalis Franco forests to timely cleaning the undergrowth fuel and to dearease the fuel accumulation.［Ch,5 fig.3 tab.19 ref.］

作者簡(jiǎn)介：王凱，從事生態(tài)學(xué)研究。E-mail：499826236@qq.com。通信作者：牛樹(shù)奎，教授，從事生態(tài)學(xué)研究。E-mail：shukuiniu@163.com

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目（31270696）

收稿日期：2015-03-16；修回日期：2015-04-23

doi:10.11833/j.issn.2095-0756.2016.01.006

中圖分類號(hào)：S762.3

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：2095-0756（2016）01-0042-09