论文总字数：19592字

摘 要

本文主要研究由雷击引发森林火灾的燃烧行为特征，首先解释了雷击发生的基本原理，以及雷电自身的温度特性，同时又指出了我国雷电的大致分布情况并对各地发生雷击火灾的概率进行了分析。

对于森林火灾的燃烧行为特征的研究和机理分析，本课题分别对森林火灾燃烧的水平、垂直温度蔓延特性，不同植物在不同地形下发生火灾并蔓延的特性进行了实验研究。初步指出了森林火灾的温度场分布受植被的水平燃烧和垂直燃烧两大燃烧特性的协同影响，并且森林火灾特性受地形和植物燃料种类的影响也不可忽视。

关键词：雷击 森林火灾 爆燃特性 燃料种类 地形

Abstract

This paper mainly studies the characteristics of forest fire caused by lightning. Firstly, we explained the basic principle of lightning occurrence and the temperature characteristics of lightning itself. At the same time, we also pointed out the general distribution of lightning in China and analyzed the probability of lightning fire in different places.

For the research and mechanism analysis of the characteristics of forest fire combustion behavior, we studied the horizontal and vertical temperature spread characteristics of forest fire and the fire spread characteristics of different plants in different terrain in this project. It is pointed out that the temperature distribution of forest fire is affected by the horizontal and vertical combustion characteristics of vegetation in this study. Moreover, the influence of topography and plant fuel types on the characteristics of forest fire can not be ignored.

KEYWORDS: Lightning; Forest fire; Characteristics of Deflagration; Fuel type; topography

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景及意义 1

1.2 研究现状 1

1.2.1 雷击形成原因研究现状 1

1.2.2 雷电自身物理特性研究现状 2

1.2.3 森林火灾成因研究现状 3

1.3 森林火灾影响分析 3

1.4 气候对森林火灾影响分析 3

1.5 突发森林火灾应对及防护建议 4

1.6 研究内容及技术路线 5

1.7 本章小结 6

第二章 我国森林的属性特点 7

2.1 我国森林的植被特点 7

2.2 我国森林的地形特点 7

2.3 我国西南林区森林火灾的特点 8

2.4 本章小结 8

第三章 森林火灾诱发机理 10

3.1 森林火灾事件分析 10

3.2 雷电引火机理分析 11

3.3 森林火灾爆发及蔓延机理分析 12

3.4 本章小结 13

第四章 雷电现象的数据收集 14

4.1 雷电监测技术及雷电监测系统现状 14

4.2 实现雷电预警的多种途径 15

4.3 近年来我国雷电的分布情况 15

4.4 本章小结 17

第五章 山区地形下生物质燃料燃烧特性实验 18

5.1 山地森林火灾实验平台的搭建 18

5.1.1 实验目的 18

5.1.2 实验原理 18

5.2 山地森林火灾实验的进行 20

5.2.1 实验设备及材料 20

5.2.2 实验平台的铺设与建立 21

5.3 生物质燃料燃烧特点 24

5.3.1 生物质燃料燃烧的温度特性 24

5.3.2 不同植被，不同地形条件下植物的燃烧速率分析 26

5.3.3 植被在燃烧过程中所发生的特殊行为 28

5.4 本章小结 29

第六章 总结及展望 30

参考文献 31

致谢 33

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

近年来，国内外屡次发生了成规模的森林火灾，尤其是雷击森林火灾，例如19年第一季度，四川省凉山州地区发生的山地森林火灾，在救援行动中火势发展突然失去控制，导致救援队损失惨重，引发社会对山地森林火灾的关注。

然而，长期以来国内外对于森林雷击火灾更为精细的研究较为匮乏，特别是雷击诱发森林植被燃烧和蔓延、雷击间接和直接诱发森林植被爆燃条件、行为、特性、机理和影响因素方面。

本文以雷击火灾情况下的生物质（植被）燃烧特征为切入点，进一步探究了雷击诱发森林火灾爆燃机理，从而针对其提出了预防和控制雷击森林火灾的方法，因此减少由火灾产生的经济损失。

1.2 研究现状

1.2.1 雷击形成原因研究现状

雷击为雷云（积雨云）对大地、地面物体（地上突出物）或生命体击中闪络的一种一次或多次放电现象。雷闪（雷电闪络）为云层中（特别是积雨云）中带有的不同电荷之间相遇发生的闪击现象，或云中荷电中心与大地建筑或树木之间达到一定的电势差发生的闪击过程，或云层中带电液滴和大气层之间的放电过程，一般来说有云闪和地闪之分，图1-1大致表现出了典型雷雨云中电荷分布及雷击火发生环境。顾名思义，地闪就是带电云直接向大地或地上物体的放电过程，这通常是引起雷击火灾的主要原因。

图1-1 典型雷雨云中电荷分布及雷击火发生环境

如上文所说的，雷电是雷雨云中电荷剧烈运动或转移产生的现象，雷电的产生离不开雷雨云^[1]。雷雨云可聚集数量庞大的水滴和冰晶，这些水滴和冰晶随着高度的上升而不断发生着碰撞，从而使云层中的正负电荷分离，导致负电荷和正电荷分别在积雨云的上部和下部。

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