森林灭火战法和灭火安全知识(森林防灭火林火概说)

林火燃烧(即森林燃烧)

这一节,我们谈谈森林燃烧现象。先看视频。

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森林燃烧在不同的地形、不同的可燃物、不同的载量、不同的气候条件下,所呈现出来的火形态是不一样的,释放的能量也不一样,燃烧速度也不一样,破坏性也不一样,抑制燃烧的难度也不一样。所以,对森林燃烧现象的一些基本认识是我们开展预防林火发生、扑灭森林火灾、计划用火、森林防火评估的理论基础,我们必须有所了解。但现有的很多资料中,将森林燃烧过程中的一些现象说得很复杂。我结合自己的工作实践和思考概括,尽量将一些专业术语用通俗的语言来表述,校正流传资料中有些概括上的逻辑错误,尽量不作或少作对实际工作没有指导意义的理论分析。

下面我们就来认识“森林燃烧”的本质。

森林燃烧是一种能量转化。能量守恒定律大家都知道,那么林火燃烧的能量从哪里来的呢。我们不绕弯子了,也不展示复杂的化学方程式,直接说出出结论。

地球上的绿色植物通过光合作用,贮存了大量的太阳能,也就是太阳能通过生物细胞的分裂转化成生物能;而森林燃烧就是生物能通过高温化学反应大量释放太阳能的过程。

这个结论大家不难理解,但光合作用和森林燃烧的化学过程很复杂,解说、理解都有一定难度,我们也没有必要去寻根刨底,知道了植物生长是能量(太阳能)存储,森林燃烧是能量(太阳能)释放这个关系就行了。但能量转化的时效不对称。森林贮存能量的过程,也就是细胞分裂的过程,是一个有机物合成的过程,是十分漫长的,“十年树木”就是这个道理。而森林氧化释放能量的燃烧过程是从固态到液态再到汽态的物理变化和化学变化交织的过程,是非常迅速的,也就是说“十年树木”可以“毁于一旦”。

森林燃烧是将固体汽化的过程。森林可燃物多是固体,可燃物由于外界的热源作用,开始增温,不断释放出水汽,可燃物发生剧烈的分解。随着温度的升高,可燃性气体大量分解,氧化过程加速,并产生大量的热量。热分解反应释放出的气体,与氧气接触形成可燃性混合物。当混合物未达到燃点时,形成炭化烟雾;当其浓度达到燃点时,在固体可燃物的上方便形成明亮的火焰,释放出大量的热量。这个过程也就是有些资料上讲的可燃物的预热阶段、炭化阶段、燃烧阶段。森林可燃物的燃烧,首先是气体的燃烧,产生火焰,然后是木炭燃烧,见不到火焰,只见炭火,也就是表面炭离子燃烧,也称表面燃烧,最后生为炭灰。这样我们把森林燃烧又可分为有焰燃烧(明火)和无焰燃烧(暗火)两种形式。

森林燃烧是一种能量转化,是将可燃物固体汽化的过程,这两点从本质上揭示了森林燃烧的本质属性,我们可以给森林燃烧做出如下定义:森林燃烧是森林中的可燃物(有机物),在高温的作用下,快速氧化时(燃烧)放热和发光的化学反应。

我们弄清了森林燃烧的内在属性,那么森林燃烧的外在表现有些什么特点呢?下面我们从三个方面来简略阐述。

森林燃烧是在开放的环境下进行的。森林燃烧一般在野外开放式的环境中,它不受氧气的限制,空气供氧源源不断。有的学者将林下的燃烧称为半开放式燃烧,因为它仍然不受供氧的限制,实质上还是一种开放式燃烧。开放式的燃烧在条件成熟的情况下,极易扩散。常常表现为火线不断延长,火“龙”狂舞,无拘无束,火行为表现极不规则,人为控制极为困难,冲击性、毁灭性极为强悍。

“燃烧的铁三角”是燃烧延续性的保障。我们从森林燃烧的定义不难看出,森林燃烧有三个要素,即可燃物、氧气、温度(火源)。这三者是连锁在一起的,构成了“燃烧三角”,如果破坏了其中任意一角,这个“燃烧三角”就会被破坏,燃烧就会停止。有的学者称为“燃烧三要素”或“燃烧三角形”;森林武警部队教官爱称其为“燃烧的铁三角”。我与森林武警部队官兵交流较多,所以也习惯叫“燃烧的铁三角”。我们从事林火预防、扑灭森林火灾等就是千方百计打破“燃烧的铁三角”。这一观点在林火研究领域占据很重要的位置,影响很深远。

“森林燃烧环”构成“林火行为”。有的研究者认为,燃烧现象是非常复杂的,“燃烧的铁三角”只是揭示了燃烧的一般现象,反映了燃烧的共性,不能完成解释森林燃烧的所有现象。如热带雨林,虽然有大量的可燃物,氧和一定的温度(火源)条件,但是由于雨量充沛,通常不会发生森林火灾。所以提出了“森林燃烧环”的概念。这个概念把“可燃物”扩充到“可燃物类型”,把“温度”扩充到“火源条件”,把“氧气”扩充到“火环境”,三者形成一个“森林燃烧环”,相互作用时共同构成了“林火行为”。

林火行为是林火理论的一个重要内容,了解林火行为对我们从事森林防灭火工作意义重大,下节专题讲解。本节内容就到这里,下节再见。

森林灭火战法和灭火安全知识(森林防灭火林火概说)(1)

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