基于CiteSpace和VOSviewer的树冠火研究热点与趋势可视化分析

通过检索中国知网和Wed of Science数据库中2013年1月至2023年12月文献,共检索出树冠火领域的相关文献共3602篇。借助CiteSpace 6.1.R6和VOSviewer1.6.20软件进行设定年份阈值、语言种类、文献类型等手段,再通过人工筛选,共采用1528篇样本文献,其中包括中文文献142篇和英文文献1386篇作为本次研究的数据源。结果表明:英文文献作者之间联系较为紧密,而且研究内容覆盖面积广,在国际水平上占据主导地位,有较强学术影响力。然而中文作者研究程度较为浅显,而且年发文量呈现逐年递减趋势,国际影响力低。当前树冠火在国内研究处于萌芽阶段,与国际化水平存在较大差距,因此该研究领域空白较多,迫切需要进行深入研究,以期为树冠火预防和扑救提供理论依据。

从预防树冠火角度确定云南松的最低修枝高度

为确定可以阻止云南松林地表火向树冠火转化的最低修枝高度,测定云南松针叶的着火点,在自行设计的燃烧床上对不同载量的云南松林细小可燃物进行6次燃烧试验,通过分析可燃物地表火过程中燃烧区域垂直方向上的温度变化,将燃烧区域垂直方向上最高温度等于着火点处的高度确定为云南松的最低安全修枝高度。经推算,可燃物载量为2.32 kg/m2、2.44 kg/m2、2.61 kg/m2、3.19 kg/m2、3.77 kg/m2、4.06 kg/m2时,云南松的最低安全修枝高度分别为0.83 m、1.14 m、1.21 m、1.51 m、1.62 m、1.86 m。

北京山区主要针叶林可燃物空间连续性研究——可燃物垂直连续性与树冠火发生

以北京山区主要针叶林(侧柏林和油松林)为研究对象,通过对林分中乔木、灌木、草本和枯枝落叶层的可燃物负荷量进行调查与分析,定量研究了森林可燃物的垂直分布规律。根据各可燃物种类负荷量垂直分布和树冠火发生的关系,建立了可燃物垂直连续性指数和评估等级,对2个针叶林的树冠火发生的危险性进行了评估与分析。结果表明:侧柏林发生树冠火的可能性较高,油松林相对较低;从垂直连续性指数看,侧柏林为1.002,高度连续,油松林为0.893,中度连续;侧柏林发生树冠火的危险性大于油松林,说明该指标能较好地描述和解释针叶林的可燃物垂直连续性及树冠火发生的危险性。

北京山区主要针叶林可燃物空间连续性研究——可燃物水平连续性与树冠火蔓延

以北京市山区主要针叶林(侧柏林和油松林)为研究对象,通过对林分树冠可燃物的负荷量、结构、理化性质及火行为特征进行分析,建立了树冠可燃物水平连续性指数D和评估等级,并对侧柏林和油松林的可燃物水平连续性进行评估与分析。研究结果显示:可燃物负荷量对火蔓延速度的影响显著,随可燃物负荷量增大,火蔓延速度增加,增加幅度受到可燃物紧密度的影响;风速对火蔓延速度的影响十分明显,对可燃物水平连续性的影响程度大于坡度;相同风速下,油松林树冠火的蔓延速度大于侧柏林;侧柏林D的平均值为1.470(高度连续),油松林D的平均值为0.933(中度连续),侧柏林树冠火蔓延的危险性大于油松林,一旦发生火灾,侧柏林比油松林更容易形成大面积高强度树冠火;D的主要影响因素是针叶树种树冠负荷量及其空间分布,以及风速和坡度及其协同作用。

预防华山松树冠火的最低修枝高度探讨

为确定可以阻止华山松林地表火向树冠火转化的最低修枝高度,测定了华山松针叶的着火点,在自行设计的燃烧床上对不同载量的华山松林细小可燃物进行了5次燃烧试验,通过分析可燃物地表火过程中垂直方向上的温度变化,将燃烧区域垂直方向上最高温度等于着火点处的高度确定为华山松的最低安全修枝高度。经推算,可燃物载量为1.77 kg/m2、2.37 kg/m22、.96 kg/m23、.55 kg/m23、.84 kg/m2时,华山松人工林的最低安全修枝高度分别为0.82 m、0.92 m、1.13 m1、.20 m1、.22 m。讨论了风、可燃物层的密实度、立地条件对最低安全修枝高度的影响,并分析了不同气象和立地条件下最低修枝高度计算方法。

树冠火对输油站热辐射影响的数值模拟研究

树冠火是森林火灾的一种,在森林的树冠层燃烧和蔓延,主要由地表火在强风作用下引起。树冠火很少发生,约占森林火灾的5%,但其燃烧温度高、热释放速率大、蔓延速度快,对周围物体的破坏性极大。处在森林地区的输油站面临着树冠火带来的潜在风险。火灾产生的热辐射极有可能导致输油站内人员伤亡,设备遭到破坏。通过确定树冠火热释放速率、火灾发生位置及环境参数来设计火灾场景,采用火灾动力学场模拟软件FDS,模拟分析树冠火对输油站的热辐射影响。结果表明,由于无法采用地面扑救,防火隔离带是应对树冠火威胁的有效措施;当防火隔离带达到一定间距时,有风条件下与无风条件相比目标物体不会接收到更多的热辐射;防火隔离带设置为坡面形式,可以增加其表面积,从而吸收更多的热辐射。

城镇森林交界域典型树冠火辐射实验研究

首先研究了在城镇森林交界域,利用圆柱火焰面辐射几何模型预测典型树冠火辐射的理论依据;然后选用雪松为实验树,利用ISO9705全尺寸多功能热释放速率实验台,分别在封闭和开放空间进行了实验研究,测量了雪松的热释放速率随时间的变化规律以及雪松树冠火的辐射热通量随时间的变化.实验表明,雪松预燃时间短,燃烧速度快,火焰功率很大,在开放空间无外部通风或通风较弱的条件下,圆柱模型能够准确地预测树冠火辐射热流密度随时间的变化.

城市森林交界域树冠火多树辐射理论与模拟实验研究

首先研究了在城市森林交界域利用圆柱火焰面辐射几何模型预测典型单树树冠火辐射的理论依据,在单树辐射模型的基础上发展了多树辐射的简化模型,然后选用雪松为实验树,在开放空间进行了模拟实验研究,得到了多棵雪松燃烧形成的树冠火的辐射热通量值.通过对理论值和测量值进行对比分析,验证了圆柱辐射模型的合理性,给出了用多树辐射模型预测树冠火辐射的适用条件.研究表明,在开放空间、无通风且不考虑树冠火之间耦合作用的条件下,圆柱模型能够较为准确的预测树冠火辐射热流密度随时间的变化.

针叶幼林树冠火发生的内在机制

为定量阐明针叶幼林树冠火发生的内在原因，对天山云杉幼林可燃物负荷量的垂直分布进行了调查测定，并对研究林分的潜在能量、潜在火强度、潜在火焰高度等潜在火行为指标进行了计算分析。结果表明：针叶幼林可燃物负荷量的垂直分布特征决定了其一般不易发生火灾，一旦发生火灾便很容易导致高能量的树冠火发生。

广西三门江松栎公益林可燃物处理前后的树冠火风险

广西三门江森林公园的松栎异龄林有着大量的地表可燃物和梯状可燃物,树冠呈连续分布,易发生树冠火。设计了5种方案来处理该区域5个样地的可燃物。处理Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ主要是砍除灌木和修剪小树,提升冠基高;处理Ⅳ除砍灌之外,去除了2/3的1、10h时滞可燃物;处理Ⅴ为处理Ⅰ+处理Ⅳ。针对桂中地区的气候和物候特点,设置了低、中、高3种燃烧条件。利用FCCS计算各种处理的火行为参数,参照Van Wagner树冠火模型,分析可燃物处理前后可能发生的林火的类型、强度,比较了几种可燃物处理方案在减少树冠火风险上的有效性。结果表明,就减少树冠火发生的有效性而言,处理Ⅴ>处理Ⅳ>处理Ⅲ>处理Ⅱ>处理Ⅰ。在低燃烧条件下,4种可燃物处理方案都可以将火行为降减为地表火。随着燃烧条件的提高,可燃物处理有效性下降。在高燃烧条件下,虽然可燃物处理可以降低火强度,但是,5种可燃物处理方案都不能避免树冠火的发生。

树冠火与林分层间易燃可燃物分布关系研究

树冠火与林分层间易燃可燃物分布关系研究张景群，王春雷，王得祥（西北林学院）树冠火是森林火灾中火强度较大的一种火灾类型，对于大多数针叶林，不仅危害极为严重，而且扑救也十分困难。树冠火的形成与林分层间易燃物分布、载量、含水率、水分蒸发速率等有十分密切的关...

龙柏树冠火对其相邻建筑的辐射特性研究

我国城市绿化覆盖率快速增长,带来了植被与建筑混合区域的火灾隐患。以常见城市绿化树种龙柏为研究对象,开展了单树树冠火对其相邻建筑的热辐射规律实验研究,测量了不同间距情况下建筑物一层和二层窗户位置的辐射热流密度,并在圆柱火焰模型的基础上,将圆柱火焰分为下层的稳定火焰区和上层的间歇火焰区,提出了分层圆柱火焰模型。结果表明,分层圆柱火焰模型可以准确描述树冠火辐射热流密度最大值随高度和距离的增加而递减的变化趋势。单一圆柱火焰模型理论的结果表明竖直方向上热流密度随高度变化不大,未能准确描述辐射热流密度竖向变化规律;分层圆柱火焰模型计算的辐射热流密度比单一圆柱火焰模型更符合实验结果,能更好地预测安全距离。

森林抚育对滇中地区潜在树冠火的影响

通过实地测量和试验室测定,比较森林抚育前后枝下高及火行为的差异,定量分析森林抚育前后发生潜在树冠火的可能性,为定量评价森林抚育效果提供依据。在云南森林自然中心选择5个林班,根据林班森林可燃物分布情况,采取不同森林抚育方式进行森林可燃物调控。通过对5个林班中39个小班森林抚育前后枝下高、可燃物载量等调查,计算出森林抚育前后地表可燃物的热值、林火强度、林火蔓延速度和火焰高度。对比分析结果表明,1)森林抚育前柏木(Cypress)林和华山松(Pinus armandii)林平均枝下高分别为0.30 m和1.43 m,模拟的地表火火焰高度分别为0.34 m和0.67 m。抚育前柏木林和华山松林有很大的树冠火发生隐患;2)抚育后的柏木林,枝下高1.50 m左右,与地表火焰间的距离由-0.04 m增加到1.34 m,较大地降低了高强度树冠火发生的隐患;3)抚育后的华山松林,枝下高2.02 m左右,与地表火焰间的距离增加到1.68 m,高强度树冠火发生的隐患也得到了很大程度降低。通过森林抚育,有效减少了地表可燃物载量和提高枝下高的高度,从而有效降低了发生树冠火的可能性。

树冠火生长蔓延模型的改进与实时仿真

现有林火研究多偏重于火焰蔓延的数值模拟以及简单可视化,存在火焰细节丢失和蔓延过程不精确的问题,本文通过深入分析地表火向树冠火的转换过程,完成树冠火生长蔓延模型的改进,并进行实时仿真。首先,为解决火焰蔓延过程中火焰运动缺乏真实感及细节丢失问题,引入脉动风场重新构建树冠火生长蔓延模型,丰富火焰细节,提高火焰运动真实性;其次,应用能量守恒定律,建立树冠火随温度场动态变化模型,提高地表火向树冠火生长转换过程精确性;最后,通过纹理映射技术模拟烧焦现象,采用Huygens原理结合树冠火生长蔓延模型对火焰蔓延进行优化仿真,保证实时性。实验对比和分析表明,能够实时仿真出树冠火生长蔓延过程。

树冠火蔓延模型和数值分析

本文计及森林多孔性燃烧床含水量和有机物含量，以及渗流气体的受热膨胀和质量源，建立了树冠火蔓延的一维物理模型，给出火蔓延的控制方程组和定解条件。通过数值分析，得到树冠火蔓延速度特性曲线，研究水份蒸发和有机物热解对树冠火蔓延速度的影响。

红花尔基“4．16”特大森林火灾树冠火的形成原因

红花尔基“４．１６”特大森林火灾树冠火的形成原因王立夫，马林涛，郝德君，苏和（黑龙江省森保所）（内蒙古红花尔基林业局）贺国昌，孙凤田，韩东久／（内蒙古海拉尔航空护林站）１９９４年４月１６～２２日，内蒙古红花尔基林业局发生了特大森林火灾，过火面积６７０...

森林火灾中的树冠火研究

森林火灾按其燃烧物和燃烧部位的不同,通常可分为地表火、树冠火和地下火3种。树冠火是指在林冠层燃烧和蔓延的火,通常与地表火同时发生。树冠火发生数量不多,但其燃烧温度高、火强度大、蔓延速度快,对森林的破坏性极大。从树冠火的发生机制、蔓延模型、扑救方法、预防和减弱树冠火发生及蔓延危险性的措施几方面对当前国内外树冠火的研究进展进行了综述,并对今后的研究方向进行了展望。

北京山区主要针叶林潜在火行为及冠层危险指数研究

【目的】树冠火作为一类对森林生态系统特别是针叶林造成严重损害的森林火灾,一旦发生树冠火,其在林火蔓延过程中起主导作用。通过对针叶林潜在火行为大小和冠层危险指数的探究,以及其在一天中的变化情况,了解树冠火危害大小及发生的条件,为预防及扑救林火提供科学依据。【方法】本文以北京山区主要的针叶树种油松和侧柏作为研究对象,通过对2种林分可燃物的载量、理化性质、分布规律的调查,计算林分潜在火行为随风速变化的趋势,并利用树冠火发生和发展的气象因子临界指标来建立冠层危险指数。最终,结合该地区的气象资料,选取外业调查期间的2 d为例,计算冠层危险指数,判断2种林分可能发生树冠火的类型、时间、持续时长以及林分潜在火行为大小。【结果】2种林分的理化性质差距较小,但冠基高度上相差较大;在高风速(40 km/h)天气下,油松林发生连续型树冠火,蔓延速度和火线强度分别为17.0 m/min、16 079 k W/m,侧柏林发生间歇型树冠火,蔓延速度和火线强度分别为11.4 m/min、5 290 k W/m,油松林和侧柏林分别在风速为30、37 km/h时达到高强度火;油松林的冠层危险指数TI(torching index)和CI(crowning index)值随时间分别在17.1~29.6 km/h和33.9~38.8 km/h范围内波动,侧柏林的波动范围分别为11.9~21.1 km/h和47.5~54.9 km/h,油松林在48 h内发生地表火、间歇型树冠火、连续型树冠火的时间占比分别为87%、9%、4%,其最高速度和火焰最大强度分别为17.5 m/min、8 598 k W/m,而侧柏林只能发生地表火和间歇型树冠火,其比例为56%、44%,最大潜在火行为指标分别为14.5 m/min、4 506k W/m。【结论】2种林分中,冠基高度是树冠火发生最主要的影响因素之一;林分整体潜在火行为随风速变化明显,且能在5级风速下形成高强度森林火灾;侧柏林更易形成树冠火,油松林发生极高强度火灾的可能性大。

森林火灾分类研究

前言森林火灾分类,早在19世纪初开始有人研究,为各国森林防火工作者所关注的问题。森林火灾种类,它是林火行为一个重要指标。同时,也与其它火行为密切相关。因此,研究森林火灾分类,有利于林火行为学发展,是林火管理理论的科学根据。与此同时,研究森林火灾分类,有利于森林防火、用火灭火和林火指挥。本文主要依据各种森林火灾林火行为特点,研究和建立森林火灾分类系统,使其更有利于现代化林火管理,这就是本文主要研究目的。本文中提出森林火灾分类系统,是总结前人研究的成果。

高山峡谷森林火灾的延烧特点与扑救

青海省的山地云冷杉林是我国寒温性针叶林的组成部分,林区多位于高山峡谷地带,山势陡峻,地形复杂,在特殊的小气候作用下,森林火灾具有许多特点,加上交通不便,活动困难,一旦起火,扑救困难。现根据同一林区的三次较大火灾的延烧与扑救过程,进行如下的分析与探讨。一、林区概况“江西林区”位于青海省玉树藏族自治州境内,地处澜沧江上游大支流子曲河两岸,属横断山脉北端的高山峡谷暗针叶林区,介于东经96°40′—97°15′、北纬32°02′—32°15′之间。山地地貌,海拔3650—4850米,相对高差1200米,坡度多在35°左右。主干流河谷底部宽度50—300米支沟更窄,多呈V形。山脊与沟谷相间,山脊多呈树枝状或掌状展开,走向明显。气候为高原季风所控制,干湿两季分明,年降水量520毫米,70%集中于夏半年;