泥炭粒徑、含水率和無機(jī)物含量對陰燃蔓延速率影響的實驗研究.pdf

1、森林火災(zāi)分為樹冠火、地表火和地下火，其中地下火是泥炭層或腐殖質(zhì)層陰燃燃燒形成的一種火災(zāi)。地下火具有燃燒時間長、不易熄滅、不易被發(fā)現(xiàn)、看不到火焰和濃煙等特點(diǎn)，并能在適當(dāng)條件下轉(zhuǎn)化為明火，從而引發(fā)更具威脅性的森林大火。認(rèn)識地下火現(xiàn)象，需要研究森林地下泥炭或腐質(zhì)層的陰燃蔓延規(guī)律。
　　相對腐殖質(zhì)而言，泥炭的組成和結(jié)構(gòu)更為均勻，因此本文采用泥炭作為實驗材料。泥炭陰燃過程受含水率、無機(jī)物含量、粒徑等參數(shù)的影響。粒徑作為泥炭基本的物理參數(shù)之一

2、，不僅影響泥炭的熱物性，而且影響泥炭孔隙度和堆積密度。泥炭含水率和無機(jī)物含量隨泥炭分解程度和離地表的距離大小有很大差異，這些參數(shù)具有很大的可變可控性。本文通過實驗研究了不同粒徑、含水率和無機(jī)物含量對泥炭陰燃蔓延速率的影響。粒徑范圍為:＜1mm，1-2 mm，2-3 mm，3-4 mm，＞4mm;含水率范圍為:4.05％，10.04％，23.02％，45.47％，65.72％，91.13％，100.02％;無機(jī)物范圍為:12.03％，16

3、.93％，25.56％，36.01％，48.81％，57.00％。研究結(jié)論如下:
　　(1)在一定粒徑范圍內(nèi)，泥炭陰燃蔓延速率隨粒徑增大而增大，而超過這個范圍，陰燃蔓延速率隨粒徑增大而減小。本實驗中臨界粒徑為2-3 mm。實驗中不同粒徑泥炭陰燃峰值溫度在510℃到710℃之間，平均峰值溫度隨粒徑增大而減小。通過分析比表面積和表觀密度對陰燃反應(yīng)過程的影響，解釋了實驗結(jié)果。
　　(2)泥炭陰燃蔓延速率隨含水率增加而減小。實驗中不

4、同含水率陰燃峰值溫度在570℃到720℃之間，含水率為100.02％時泥炭陰燃不能維持。實驗發(fā)現(xiàn)，對低含水率（23.02％及以下）泥炭，含水率變化對陰燃蔓延速率影響較大;對高含水率（45.47％及以上）泥炭，含水率變化對陰燃蔓延速率影響不大。采用正向陰燃模型，半定量計算了不同含水率泥炭的陰燃蔓延速率，解釋了實驗結(jié)果。
　　(3)無機(jī)物含量對陰燃不同階段蔓延速率的影響不一致。實驗中，水分蒸發(fā)前鋒蔓延速率隨無機(jī)物含量增加先減小后增加再