柞木燃烧蔓延规律及释烟特性研究

目的]灌木林内植被生长连续、多藤蔓附生,在垂直、水平方向分布紧密,可燃物负荷量大,燃烧蔓延速率快、火强度高.柞木是云南省典型灌木林植物代表,开展燃烧蔓延及释烟特征研究可为灌木林火防治提供科学依据,减少灌木林火发生频率,保护森林资源.方法]以云南省局部山地地形、柞木植被数据为基础,利用Fire Dynamics Simulator(FDS)建立微观山体柞木林模型,设置5种坡度(0°、15°、25°、35°、45°)、2个火源位置(火源1、2分别位于坡度15°、0°),分别模拟4种风速(0 m/s、1.5 m/s、2.5 m/s、3.5 m/s)条件下柞木林火燃烧,研究柞木林火燃烧蔓延规律、温度变化趋势、CO浓度、CO2浓度、烟气流速、烟气热辐射.结果]微观柞木林模型燃烧约100 s趋于稳定,风速≤2.5 m/s的初始燃烧阶段,坡度15°与25°、35°与45°区域燃烧温度几乎同时达到反应温度300℃,柞木林火在以上连续坡度范围内蔓延速度更快;火源1为起火点时,25 s内,3.5 m/s风速时坡度15°区域为主要蔓延位置;平地内燃烧温度可达2000℃、烟气热辐射量为1500～1700 kW/m2、烟气流速约15 m/s,均高于其它坡度;下山火受逆风影响蔓延较为困难,风速3.5 m/s时下山火发生概率较小;在柞木林火模拟过程中,烟气流速与坡度呈负相关,坡度增加风速降低,烟气流速越小;烟气热辐射的初始上升速率较为缓慢,150 s左右数值变化趋于稳定.结论]FDS软件模拟微观柞木林模型燃烧与实际火灾发生蔓延状况大致相同,可作为森林火灾燃烧蔓延规律及烟气释放特征研究的有力工具.模拟结果可为柞木林火预防、扑救提供科学指导,有效提高森林防火的工作效率.

A Study on Spreading Laws and Smoke Emission Characteristics of Xylosma racemosum Combustion