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防火林带阻火机理研究

作　者: 田晓瑞
导　师: 贺庆棠；乔启宇
学　校: 北京林业大学
专　业: 生态学
关键词: 森林防火防火林带阻火机理防火树种
分类号: S762.33
类　型: 博士论文
年　份: 2000年
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内容摘要

防火林带在我国南方普遍推广应用,目前它已成为我国一项主要的森林防火对策。但防火林带在技术上还存在许多问题,如抗火树种选择的方法、防火林带的造林密度、防火林带的结构、防火林带的最佳位置等。为解决这些问题,我们开展了防火林带阻火机理研究,为完善防火林带营造技术提供理论依据。通过对南方48 个树种的树叶成分测定,利用层次分析方法对研究树种的抗火能力进行排序;利用热解失重分析方法,分析了树叶和树枝的热解特性;并利用锥形量热仪测定了9 种树叶的燃烧性,对木荷和马尾松落叶的燃烧性也进行了比较;通过对防火林带阻火作用的理论分析和模拟试验,分析了防火林带的阻火机理。通过研究分析,得出了如下结论∶1 防火能力强的树种主要有∶木荷、油茶、马蹄荷、火力楠、珊瑚、旱冬瓜等树种。2 不同树种的叶片在同样受热条件下,其水分蒸发快慢与其叶的解剖构造有关。叶脉中木质部比重越大,越有利于水分的传输。从树枝解剖结构上看,阔叶树导管所占的比例越高,传输水分的能力强,抗火烧能力也强。3 对11 个树种的试样进行了热解失重实验,建立了热解反应动力学模型。两步热解失重反应基本上都可用反应级数为2 的简单反应来模化。比较主导反应中需要的活化能,发现木荷、油茶、火力楠、杨梅等热解需要的活化能高,热稳定性好,而马尾松和杉木热稳定性低。4 利用锥形量热仪测定9 种树叶的燃烧过程,利用火发生指数FPI 表示试样的阻火能力。火力楠、木荷和油茶的FPI 值越大,抗火能力强。马尾松和杉木容易燃烧。5 木荷落叶与马尾松落叶的燃烧过程相比,木荷落叶燃烧慢而不充分,释放CO2较少,释放CO 和烟较多。6 通过理论分析和试验验证,证明防火林带可以有效阻隔地表火和树冠火。它可以吸收和阻挡火焰向前方的辐射,减小火场对流和阻挡火烧散块的穿越。防火林带还可以形成低温、高湿不利于火烧蔓延的环境。7 防火林带不仅能够防止森林火灾的发生与蔓延,而且它还有明显的生态效益、经济效益和社会效益。

全文目录

第一章研究综述  9-22
  1 研究意义  9-10
  2 防火林带研究现状  10-22
    2.1 防火树种的筛选  10-15
      2.1.1 筛选防火树种的依据  10-12
        2.1.1.1 防火树种的选择标准  10-11
        2.1.1.2 树种的燃烧性研究  11-12
      2.1.2 防火树种的筛选方法  12-13
      2.1.3 当前各地采用的防火树种  13-15
    2.2 防火林带的结构与配置  15-17
      2.2.1 垂直结构  15-16
      2.2.2 水平结构  16
      2.2.3 防火林带的配置  16-17
    2.3 防火林带网络的规划设计  17-18
      2.3.1 防火林带网络规划原则  17
      2.3.2 网络等级与区划  17-18
    2.4 防火林带机理与效能的研究  18-19
    2.5 防火林带的更新  19-20
      2.5.1 更新时间  20
      2.5.2 更新方式  20
    2.6 防火林带的效益评价  20-22
第二章研究地区概况  22-25
  1 地理位置  22
  2 地貌  22
  3 气候  22
  4 土壤  22
  5 森林植被  22-23
    5.1 亚热带常绿阔叶树  23
    5.2 亚热带季风常绿林  23
    5.3 人工栽培森林植被  23
  6 森林火灾情况  23-25
    6.1 人口众多,火源复杂  24
    6.2 气候差异大,防火季节长  24
    6.3 人工纯林比重大,易燃性高  24-25
第三章防火林带的树种筛选  25-51
  1 试验材料  25
  2 研究方法  25-27
    2.1 抗火性能的测试  25-27
      2.1.1 含水率的测定  25-26
      2.1.2 粗脂肪含量的测定  26
      2.1.3 发热量的测定  26
      2.1.4 苯—乙醇抽提物测定  26
      2.1.5 粗灰分含量的测定  26
      2.1.6 点着温度的测定  26
      2.1.7 叶燃烧速度的测定  26-27
    2.2 生物学生态学特性调查  27
    2.3 生物学、生态学特性和造林学特性调查分析  27
    2.4 树叶与小枝显微结构观察  27
  3 结果分析  27-47
    3.1 各树种叶、小枝和皮的燃烧性及其各成分的比较  27-30
    3.2 影响树种的燃烧性因素分析  30-34
    3.2 利用层次分析法对树种的抗火能力排序  34-47
      3.2.1 层次的确定  34
      3.2.2 各层次类目、指标权重确定及一致性检验  34-39
      3.2.3 各树种抗火能力总排序  39-47
  4 10 个树种叶片和小枝的微观结构  47-50
    4.1 树叶的构造  47-50
    4.2 树枝构造  50
  5 结论与讨论  50-51
第四章树叶和树枝的热解失重研究  51-70
  1 实验材料  51
  2 实验方法  51-52
    2.1 实验仪器  51-52
    2.2 实验过程和方法  52
  3 结果与分析  52-68
    3.1 热解失重的基本过程  56-57
    3.2 热解失重过程的模化  57-68
      3.2.1 热解动力学模型的建立  57-59
      3.2.2 获得ln[a /(1 ?a)T 2 ] 对1 / T 图  59-68
      3.2.3 比较各树种的热解特性  68
  4 小结  68-70
    4.1 运用热重实验方法探讨树叶与树枝的热解的规律  68-69
    4.2 实验条件的影响  69-70
      4.2.1 升温速率的影响  69
      4.2.2 气氛的影响  69
      4.2.3 试样用量和粒度的影响  69-70
第五章树种燃烧性研究  70-84
  1 材料来源  70
  2 实验方法  70-72
    2.1 锥型量热仪工作原理与功能  70-72
  3. 结果与讨论  72-83
    3.1 木荷燃烧过程分析  72-74
    3.2 不同树种燃烧性的比较  74-79
    3.3 木荷落叶与马尾松落叶燃烧性比较  79-83
  4 小结  83-84
第六章防火林带阻火性研究  84-101
  1 防火林带阻火的燃烧学原理  84-90
    1.1 防火林带对地表火的阻隔作用  85-87
    1.2 防火林带对树冠火的阻隔作用  87-90
  2 模拟防火林带阻火实验  90-95
    2.1 实验方法  90-91
    2.2 结果分析  91-95
      2.2.1 燃烧过程中温度的变化  91-95
  3 防火林带的野外阻火实验  95-101
    3.1 试验方法  95
    3.2 试验结果  95-97
    3.3 结果分析  97-100
      3.3.1 对火烧蔓延的阻隔作用  97-98
      3.3.2 防火林带的火环境  98-100
        3.3.2.1 观测方法  98
        3.3.2.2 测定结果与分析  98-100
    4 小结  100-101
第七章防火林带效益分析  101-104
  1 防火林带可以有效阻火,保护森林资源  101
  2 生态效益  101-102
    2.1 增加绿化面积,提高土地生产力  101
    2.2 保持水土  101-102
    2.3 改善土壤结构,增加土壤肥力  102
    2.4 改善景观,增加生物多样性  102
  3 经济效益  102-103
  4 社会效益  103-104
第八章结论与建议  104-123

防火林带阻火机理研究

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