论文：林火的一般知识

林火的一般知识
<一>燃烧
1．森林燃烧
任何可燃物与氧化合时放热和发光的化学反应称为燃烧。

森林燃烧是自然界中燃烧的现象。

2．森林燃烧的特征
森林是通过光合作用缓慢地贮存能量的；森林燃烧则是快速地释放能量，是特殊类型的氧化过程，即在高温作用下快速地连锁反应。

它有三个特征：
①森林燃烧是森林可燃物与氧化合的一种化学反应；
②森林燃烧产生大量的能量；
③森林燃烧会发光和大量气体飞散在空中。

3．燃烧的三要素
燃烧必须具备三个要素。

即可燃物、氧气和温度。

这三个要素称之为燃烧三角，缺一都不能燃烧，去掉其中任何一边，或削弱之，火就要熄灭或相应地减弱火势。

①可燃物。

森林中所有有机物均属于可燃物。

如树叶、树枝、树干、枯枝落叶、林下草本植物、苔鲜、地衣、腐植层和泥炭层等物都可以燃烧。

②氧气。

空气中的氧气是燃烧助燃物。

森林燃烧必须有足够的氧气才能进行。

据调查，一公斤木材燃烧时需要3.2-4立方米空气中的氧气，即纯氧0.6-0.8立方米。

③一定的温度。

这主要是指火源，一切可燃物质都可能由于有火源的作用引起燃烧，不同可燃物燃点各不相同，干枯杂草燃点为150-200℃之间，木材燃点为250-300℃之间。

要达到这样高的温度必须要有外来火源。

4．燃烧三个阶段
森林火灾有一个由弱到强，由小到大的发展过程，大致可分为：预热、气体燃烧和木炭燃烧三个过程：
①预热阶段。

这是火灾的初发阶段。

燃烧物质受热后，温度逐渐升高，大量水分蒸发而变干燥、冒烟，有部分可燃性气体挥发，物体处于点燃前状态。

②气体燃烧阶段。

可燃气体被点燃，这是与第一阶段的分界点。

这时，可燃气体大量挥发，温度迅速升高，燃烧发出黄红色火焰，燃烧物质在此时产生大量烟尘，气体燃烧为火的发展和传播阶段。

③木炭燃烧阶段。

有机物将要烧尽阶段，是一种固体燃烧现象，只有木炭在燃烧。

最后只剩下少量的灰粉。

5．林火的两种燃烧
林火的两种燃烧是指有焰燃烧和无焰燃烧。

①有焰燃烧。

又称明火，也就是燃烧时有火焰。

如通常情况下的森林地表火、树冠火。

这种有焰燃烧要放出大量的光和热。

②无焰燃烧。

又称暗火，也就是在燃烧时没有火焰，放出较少的光和热。

如地下火以及木炭燃烧都是无焰燃烧。

<二>火的行为
1．火的行为
火的行为是指火灾在整个燃烧过程中所表现出的现象和特征。

它也说明一场火灾开始发生、传播、衰落直至熄灭的整个过程。

火的行为包括量和质两个方面。

量是指火蔓延速度及受其影响的火的强度；质是指燃烧过程中的阶段变化。

2．发热量
发热量指单位重量的可燃物完全燃烧时所发出的热量。

又称为燃烧热或热值。

在一般情况下，以一公斤的燃烧物质完全燃烧时所产生的热量，用千卡表示（千卡/kg），或以一克燃烧物质完全燃烧时所发出的热，用卡表示（卡/g）。

3．火的强度
火的强度是火焰的单位长度，单位时间内所释放的能量或热量的速度，它相当于有效可燃物的能量的产物和向前蔓延的速度。

计算公式是：I=HWR
式中：I--火强度（千卡/m分或千卡/m秒）H—发热量（千卡/kg）
W—有效可燃物重量（kg/m²）R—火向前蔓延速度（m/分或m/秒）
按火焰高度计算火强度公式是：I=3（10×h）²
式中：I—火强度（千瓦/m）h—火焰高度（m）
4．低能量火
燃烧时，由于供应热能不同，一般情况下，可将火划分两种：一种是低能量火，另一种是高能量火。

低能量火燃烧时的大部分能量仍保留热能状态，只有千分之几的热能变为上升气体运动的动能和作用对流柱的功能，烟为羽毛状的烟团，只在林冠上大约100—150m处随风漂移，缺乏“翻滚”移动，烟色浅淡，比较透明。

火为平面发展，人能够靠近边缘直接扑打。

5．高能量火
高能量火燃烧时有5%以上的热能较转变为动能，形成强大的上升气流，产生对流柱和乱流。

火从平面燃烧转为立体燃烧，火焰前锋象巨浪滚动似地向前发展，火头具有跳跃式的特点，并具有飞火、火旋风和火暴等特征。

高能量火不易直接扑救，一般可采用间接灭火法灭火。

6.热传播方式
热的传播方式有三种：即热传导、热辐射和热对流三种。

①热传导：它是可燃物彼此接触的微粒能量的交换过程。

森林可燃物，尤其粗大可燃物（如木材）内部，热传导是主要传热方式。

在相同条件下，可燃物温度上升速度取决于可燃物体的传导系数，传导系数愈大，则加热速度和燃烧速度愈快。

②热辐射：是以电磁波的形式传播热量。

它是向各个方向直接传播，辐射热强度与两个物体中心距离平方成反比，即离火源中心10m处的可燃物所得到的热量只有距火源中心1m 处的百分之一。

燃烧愈旺，辐射传热愈强。

在大多数情况下，火头前边的可燃物主要依靠辐射预热，从而加快了火的蔓延速度。

③热对流：热空气比冷空气轻，因而向上运动，周围冷空气补充，产生对流，并在燃烧区上方产生对流柱，积聚燃烧时的大部分热量（大约75%），因而经常使常绿针叶幼林或复层针叶林由地表火转为树冠火。

另外，由于对流作用使火头前面的火星和燃烧小碎片带到其它地区，产生新的火源，这就是“飞火”现象。

综上所述，由于热传导、热辐射、热对流的综合作用，从而也形成了上山火快，下山火慢这一规律，同时也可说明火场上风向变化不定这种现象产生的原因。

7．火蔓延的线速度和面速度。

正确掌握计算火蔓延速度的方法，是每一名扑火指挥员必备的条件，是决定扑火效益大小的主要因素。

火的蔓延速度有两种，一是线速度，即从火的起点到终点的直线距离除以时间，以m/秒（分）
表示。

另一种是面速度，即火场面积除以时间，得出单位时间的面积，以m²/秒（分）表示。

8．火强度测定方法
火强度的大小，能直接反映火灾的破坏程度，决定着扑救的难易。

能否准确的判定火强度是保证扑火效益的关键，也是每一名扑火指挥员必备的常识。

根据火场实践估测火强度的方法大体可分两种：一种是根据火场过火后迹地变化现象来判定；另一种是根据当时火场火线上的火焰高度、火线的蔓延速度、烟色及形态的变化来判定。

⑴根据火场过火后迹地变化现象来判定
①根据火烧后土壤及枯枝落叶层外观划分火的强度
●低强度火：只使枯叶层和腐殖质表层燃焦，但整个深层未改变颜色。

●中等强度火：枯枝落叶层和腐殖质层被火烧焦变黑，但下层土壤未改变颜色。

●高强度火：火将有机质全部烧掉，土壤结构和颜色也发生了改变。

②利用火区残留植物外观估计火的强度。

●低强度火：火区残留的灌木树冠不足40%被烧，并残留有树叶和小枝。

●中等强度火：火区残留的灌木有40-80%的树冠被烧，残留树枝直径在0.6-1.3cm之间，小于这个直径的被烧毁。

●高强度火：火区灌木树冠全部被烧，只残留直径1.3cm以上的枝干，小于这个直径的小枝干全部被烧毁掉。

③根据不同火烧强度面积大小来划分燃烧区。

●低强度燃烧区：有2%以下地块为高强度火，15%以下地块为中等强度火，其余地块为低强度火或无火烧地。

●中等强度燃烧区；高强度火面积为2-10%，中等强度火面积为15-80%，其余面积为低强度火。

●高强度燃烧区：高强度火面积大于10%，中等强度火面积在80%以上。

⑵根据火线的火焰高度、火线的蔓延速度、烟色及形态的变化来判定。

●低强度火：一般火焰高度在1米以下，火线平稳，风力在3级以内，火线蔓延速度每小时1km左右，烟色淡兰，形态条状上升，烟云发散。

●中强度火：火焰高度在1-2m之间，火线形态多为锯齿状，风力在4-5级之内，火线蔓延速度每小时2-3km，烟色黑兰，发深灰色，团状上翻，蘑菇云状烟柱形成。

●高强度火：火焰高度在2m以上，火线形态一般为尖刀形，火浪滚滚，跳跃式前翻，风力在6级以上，火线蔓延速度每小时5km以上。

烟色黑黄并伴有土红色烟浪滚滚急速上卷，能够形成强大的蘑菇云。

<三>火灾的发生
1．火灾、火情、火灾等级
在森林开放系统内发生的失去人为控制的并具有一定面积给森林带来损失的燃烧现象，都称为森林火灾。

当森林燃烧发生后，在没有掌握其种类、损失及燃烧状况前，一般都称其为火情。

按照国家《森林防火条例》规定，森林火灾分为：
①森林火警：受害森林面积不足1公顷或者其它林地起火的；
②一般森林火灾：受害森林面积在1公顷以上不足100公顷的；
③重大森林火灾：受害森林面积在100公顷以上不足1000公顷；
④特大森林火灾：受害森林面积在1000公顷以上的。

2．受害和成灾森林面积
被火烧过的林地面积称为受害森林面积。

被烧林地中，成林被烧死的株数在30%以上，幼
林在60%以上的面积称为成灾森林面积。

3．火源分类
火源分为人为火源和天然火源两大类。

人为火源按性质可分为三种。

一种是生产性火源，包括农、林、牧业生产用火（如烧垦、烧牧场、烧防火线、火烧清理林场等），林副业生产用火（如烧炭、烧砖瓦、狩猎和炕蘑菇等）和工矿运输生产用火（如汽车、拖拉机喷火、机车漏火和爆瓦、爆破开山等）。

一种是非生产性火源，如野外吸烟、弄火、烟囱跑火、迷信用火、玩火等。

还有一种是有人蓄意放火。

天然火源是指一些自然现象，有雷电火，泥炭自燃火，火山爆发，，滚石火花和地被物自燃等。

天然火源比较少，在我国除个别地区外，大约占总火源的1%。

4．火的种类
林火可根据性质和燃烧部位分为地表火、树冠火和地下火三大类
⑴地表火。

地表火是火从地表面地被物开始燃烧，并沿地表面蔓延的火灾。

按其蔓延速度和林火的危害，又可分为急进地表火和稳进地表火。

①急进地表火。

这种地表火蔓延速度快，每小时4-7km，有时可达每小时10km，多发生在2月中旬至4月上旬。

因蔓延速度快，往往燃烧不均匀，常常烧成“花脸”，有的乔灌木没有烧伤，所以危害程度较轻。

火烧迹地与风速有直接关系，一般呈长椭圆形或顺风伸展成三角形。

②稳进地表火。

这种地表火蔓延速度缓慢，每小时2-3km，有时很缓慢，仅前进几十米或几百米。

它能烧毁所有地被物，有时连乔木低层枝条也被烧毁，燃烧时间长，温度高，燃烧彻底，对森林危害严重，火烧迹地呈椭圆形。

⑵树冠火。

树冠火是指地表火遇强风或遇到针叶幼树群、枯立木或低垂树枝，烧至树冠，并沿树冠顺风扩展，也称为遍燃火和狂燃火。

树冠火多发生在长期干旱季节的针叶林、中龄林或异龄林内。

按着蔓延速度又可分为急进树冠火和稳进树冠火两类。

①急进树冠火。

又称狂燃火。

火焰跳跃前进，蔓延速度快每小时可达8-25km，火焰向前伸展，烧毁树冠的枝条，烧焦树皮使树木致死，火烧迹地呈长椭圆形。

②稳进树冠火。

又称遍燃火。

火焰全面扩展，火的前进速度较慢，一般情况每小时2-4km，顺风时每小时可达5-8km。

这种火可烧毁树冠的大枝条，烧着林内的枯立木，是危害最严重的火灾。

火烧迹地呈椭圆形。

⑶地下火。

地下火一般容易发生在干旱季节的针叶林内。

火在地下泥炭层或其它有机物质中燃烧，烟可以从地的裂缝处冒出。

白天不容易看到火苗，只见到烟，夜间可以看到火苗。

地下火燃烧速度慢，每小时仅4-5m，一昼夜可以燃烧几十米或几百米。

火烧迹地呈弯弯曲曲的马蹄形向四周伸展，温度高，持续时间长，有的可达几个月以上。

地下火对林木的根部危害极大，经过地下火的乔木、灌木的根部烧坏，大量树木枯倒。

5．火熄灭原理
扑灭火灾必须从燃烧三要素着手，只要去掉三个要素中任何一个，燃烧反映就要停止。

扑火的目的主要是采取直接或间接的隔离或减弱三要素中最易实现的一个或几个要素，从而降低燃烧速度和火的强度，最终使火熄灭。

灭火的三种基本方法：根据火熄灭原理，要达到降低火燃烧强度最终使之熄灭的目的，应采取以下三种方法：
①隔绝空气法。

就是使可燃物与空气隔绝而窒息的灭火方法。

燃烧需要充足的氧气，隔绝了空气也就隔绝了氧气，燃烧就停止了。

用扑火工具直接扑压灭火，就是使可燃物与空气形成短暂隔绝状态而窒息。

通常情况下，使空气中的氧气浓度低于百分之六十，森林火灾
就不能燃烧而熄灭。

②冷却法。

可燃物的温度低于燃点，火灾就可以消除，冷却法就是采取降温的方法使火灾停止燃烧。

用水喷洒在燃烧物质上即可使燃烧冷却降温，水受热蒸发的水蒸气也可稀释燃烧区空气中的氧气含量，以达到灭火效果。

③封锁燃烧物质法。

是设法把燃烧物与未燃物分开或用改变燃烧状态来灭火的方法。

为了切断火源，经常采取设立防火线、挖防火沟、开生土隔离带等方法。

<四>林分特征与火灾的关系
森林可燃物来源于森林，各种林分特征对可燃物的数量和质量都有直接或间接关系。

其中尤以林木组成、郁闭度、林木年龄和林相对可燃物的组成、分布、数量影响最大。

1．林木组成
一般来说，针叶林易燃性较大，而阔叶林相对较小，混交林的易燃程度随树种和立地条件变化而比较复杂，有的林分易燃，而有的则难燃。

例如，东北东部山地，分布在阴坡或缓坡的枫桦红松林就不易燃烧，而云南的云南松、桉树（含油质）则易燃。

2．郁闭度
林分郁闭度低时，林分易燃性较大；郁闭度大时，易燃程度降低，但潜在能量大，遇长期干旱天气，一旦引燃，火强度大，不易扑救。

郁闭度对林内小气候的影响主要表现在：林内光线辐射强度、林内温度、相对湿度和风速以及蒸发量。

3．林分年龄
林分随年龄变化其结构也逐渐改变，林木个体间为争夺营养空间，必然产生种间和种内竞争，其结果将导致一部分树木或树木的某些器官死亡，凋落于地面，增加地被物负荷量。

针叶幼林树冠接近地面，林木自然整枝和自然稀疏快，会出现大量枯枝和枯立木，容易使地表火转变为树冠火，甚至会使整个针叶林遭到毁灭。

而在老龄林内，树冠稀疏，自然整枝良好，枝下高比较高，但由于光线充足，林下杂草丛生，多发生地表火。

4．林分层次
林木层次对林火发生，特别是林火种类影响最大。

常见的林分有单层林和复层林。

一般来讲，单层林易发生地表火，而复层针叶林则易发生树冠火或是在地表火支持下的冲冠火。

林分密度和垂直方向的成层性是发生树冠火的两大因素。

如果地表可燃物与树冠不连续，发生树冠火的可能性明显减少。

<五>地形因子对林火的影响
影响火灾发展发生的地形因子主要有坡向、坡度、坡位、海拔高度和小地形等。

地形影响植物分布和形态，它不仅影响林火的发生，而且也影响林火的传播速度和火的强度。

因此，地形在防扑火中是一个十分重要的因素。

1．坡向对林火蔓延的影响。

燃烧物质向着太阳和风时，易干燥。

实践证明，阳坡日照强、温度高，可燃物易干燥，容易引起火灾，蔓延速度快，阴坡则相反。

2．坡度对火灾发生发展的影响
坡度大小直接影响可燃物湿度的变化，因为坡度大或陡，水分停留时间短，可燃物易干燥；相反坡度平缓，水分停留时间长，林地潮湿，可燃物含水量大。

坡度不同，火对林木危害强度也不同。

一般情况下，坡愈小，火蔓延缓慢，但对林木危害严重。

据中国林业科学院在四川省调查：
不同坡度火灾后林木死亡率统计
3.冲火和坐火
火从山下向山上蔓延速度快，称为冲火。

冲火不易扑救，特别是阳坡冲火，火势猛烈，蔓延迅速，不宜迎着火扑打。

火由山上向山下蔓延缓慢，火势弱，称坐火。

坐火有利于扑救。

当火从山上向山下蔓延至山脚后，再向上蔓延，会形成几处火头，扩大火灾蔓延面积。

因此，扑火时，要组织一定力量，在林火向山下蔓延至山脚以前扑灭。

4．坡位对火灾发生发展的影响
坡位不同，地被物多少及干旱程度不同，火灾蔓延速度也不同。

山顶及陡坡岩石裸露处，可燃物稀少，不易燃烧，火烧到自灭，但山顶部燃烧的球果、枝条下滑后，又能引起新的起火点。

5．鞍部对林火发生发展的影响。

两山的鞍部亦称为鞍形场，鞍形部位一般与山谷相连。

鞍部受昼夜气流变化的影响，风向不定，是火行为变化最为活跃的地段，森林火灾最容易通过鞍形场向背坡蔓延。

风通过鞍形场时常形成涡流，产生火旋风，造成林火发展方向紊乱和飞火。

若主风向与鞍部平行，必将产生强度大、速度快的林火，对灭火人员威胁较大，不安全因素增多。

6．狭窄山谷对林火发生发展的影响。

昆明辖区大部分山体走势复杂，特别是西部和西北部的纵谷区，狭窄山谷纵横交错。

这些狭窄山谷通风条件不佳，火势发展较慢，会产生大量烟尘在谷内沉积，产生大量一氧化碳。

随着时间的推移，林火对两侧陡坡上的可燃物进行预热，热量逐步积累。

一旦风向、风速发生变化，烟尘消失，火势突变形成火爆，如灭火人员处于其中极难逃生。

7．海拔高度对林火发生发展的影响。

海拔高度影响森林植物的组成和燃烧物质的水分变化，林地海拔愈高，林内温度愈低，地被物含水率也愈大，愈不易燃烧。

但海拔高，风速也大，有利于林火的蔓延。

8．谷风和山风对林火蔓延的影响。

山地由于地形多变，形成不同风向，对林火蔓延有一定影响。

白天，由于山谷急剧地受太阳热辐射影响，空气上升，产生谷风，从而加速火向山上蔓延速度；夜间相反，山谷首先放热冷却，空气下沉，产生山风抑制林火向上的蔓延速度。

因此，夜间山谷的林火不容易蔓延到山顶。

<六>气象因子的影响
1．影响火灾发生发展的气象因子。

影响火灾发生发展的气象因子主要有降水量、温度、相对湿度、风和连续干旱等，这些天气条件决定着近期潜在的火险程度。

其中降水量、相对湿度和风等因子对火灾的影响尤为明显。

2．降水量对火灾的影响。

降水能直接影响可燃物温度的变化，可以使森林杂草、地被物失去燃烧性。

各月份降水量不同，发生火灾也不相同。

据调查，每月平均降水量大于100毫米时，一般不发生或很少发生森林火灾。

3．相对湿度对火灾的影响。

相对湿度，是指大气中水蒸气饱和程度的百分比。

空气完全饱和的相对湿度为百分之百，这时水蒸气就会凝成雨、雾、露水等形式。

据调查，月平均相对湿度在75%以上，不发生林火；55%-70%时，可能发生火灾；55%以内时，就可能发生大的火灾；特大火灾多发生在相对湿度10%-30%。

但这也不是绝对的，
自然因子往往是综合影响森林火灾的，如相对湿度和温度都低时，也不容易发生特大火灾。

因此，考虑气象因子影响时，不能只抓住单一气象因子，应该考虑综合因子的作用。

4．温度对火灾的影响
大气温度是影响火灾的直接因子。

由于温度增高，就会明显降低相对湿度，促使可燃物干燥并降低可燃物本身的湿度，因此易发生火灾。

月平均温度与火灾发生的联系紧密，据调查，月平均温度在-10℃时，不发生森林火灾；-10℃—0℃时，可能发生森林火灾；0℃—10℃时，森林火灾多发期；11℃—15℃时是发生森林火灾的高峰期，危害严重；20℃以上森林火灾逐渐减少或不发生森林火灾。

5．风对火灾的影响
风对林火有几方面的影响：
①风能加速水分蒸发，促使地被物干燥，提高可燃物的燃烧性。

②风能降低林内林外相对湿度，提高火险等级。

③风能加快气流交换，加快林火蔓延速度。

大风天还可以使地表火转变为树冠火。

6．风对热量传播方向的影响
火灾蔓延的方向不同，其热量传播分布也不同，其中风的作用很重要。

如针叶林树冠火热量的传播，在无风时林冠热量的分布，向下为6%，向前为12%，向下为72%，但当风速增加到10米/秒时，热量传播向上仅为25%，向前变为55%。

因此，风能改变热对流，增加热平流，风速加大，热平流也相应加大，从而加快了热量传播速度，使火蔓延加快。

7．干旱和连续干旱
防火工作中常说的干旱多指大气干旱，就是所说的少雨。

相对湿度很低的时期，还常常伴随着高温或大风。

确定干旱的最简单的标志是降水量多少，一般标准为，降水量（年或季）小于等于常年80%为小旱；降水量小于或等于常年的40%为大旱。

防火工作中所说的连续干旱是指连续没有发生降水的天气，一般可按天数来计算。

连续干旱的天数对近期火灾发生有着直接影响，一般连续干旱天数愈长，气温愈高，地被物也愈干燥，也愈易发生火灾和大火灾。

8．气象因子对火灾发生发展的昼夜变化规律的影响
在各种气象因子的综合影响下，火灾的发生和蔓延昼夜间发生不同的变化，其规律是每日10—14时发生火灾次数最多，其次是14—18时和6—10时，最少在6时以前和18时以后。

火灾的昼夜变化可以划分为四个时期：
①4—8时，火强度最小，蔓延缓慢，最有利于扑救
②8—13时，火势增强，火灾处于有利发展时期。

③13—19时，火的强度最大。

气温高、风速大、湿度小，是扑火最困难时期。

④19—4时，火强度逐渐减弱，有利于扑救。

<七>防火期阶段的划分与火的行为特点
有火灾发生并能造成一定火灾损失的时期称之为防火期。

根据火灾发生频率的大小和不同时间内火灾控制的难易程度，可将防火期划分为三个阶段，这对于有组织地控制火灾具有十分重要的意义。

⑴初期阶段。

有火灾发生，但由于受风、温度、湿度等气象因素影响限制，这期间火灾发生率较低，火的蔓延速度慢，热量损失大，强度低，在某些地段由于受可燃物质分布状况和湿度的影响，燃烧会出现自行熄灭现象。

⑵中期阶段。

防火进入中期阶段，为戒严期，其标志是火灾发生率进入高潮期。

表现为火灾发生频率高，过火面积大，火灾强度和扑救难度也大。

这期间由于气象因子影响，可燃。