集雨型森林消防井的应用基础研究

摘要

森林火灾的发生有很深的自然因素和社会的因素。据统计，全世界平均每年森林火灾的过火面积达640多万公顷，约占全球森林总面积的1.8‰。我国是一个森林火灾严重的国家，随着社会和经济的发展，我国的森林防火工作也进入了一个快速发展的全新阶段，队伍设施等各方面的工作水平都有了相应的提高。但由于全球气候变暖和人类活动增加，森林防火的任务仍十分艰巨。水是最有效的天然灭火剂，也是大多数林用化学灭火剂的主要成分，用水灭火是世界林业发展的潮流。本文将在农业领域广泛推广的雨水集蓄工程应用到森林防火灭火中。以云南省思茅地区沙田坝林场为研究区，主要研究过程及结果如下：
　　 1全面了解研究区内的自然地理概况、降雨状况、地形地貌及森林水文状况，弄清林区内降水分配格局。研究区图比例尺为1：10000，用求积仪法求出研究区的总面积约为129.27hm2；公路有1条，全长约1.98Km；河流主要是龙龙河的支流，在研究区内有五个分支，总长约4.8Km。利用研究区内的实测降雨资料，年降水量有效频率选用75％，采用水文频率适线法进行年降水量的计算，其年降水量约为1401.6mm；选用随机相关解模型分析计算各时段降水量分别为：792.6mm，127.8 mm，145.51mm，339mm；利用同倍比缩放法确定各时段的次降水量如文中表5所示。通过分析研究区内的地形、坡度等因素确定集水面的位置，在保证率为75％的情况下，选择集水效率比较理想的混泥土作为集水面材料。计算需水量：从研究区图中可以看出，块3和块4大部分被河流包围着，剩下的三块1、2、5少部分被河流包围着，所以在计算需水量的时候，只需计算块1、块2和块5即可。这三块的总面积为88.12hm2，假如这三块全部着火，按照熄灭1m2的火，需大约2.5L的水计算，需水约为2203m3；即可确定出集水面面积约为2003m2，进而求出全年的集水量约为1851m3，当蓄水量不够时，可由研究区内的河水补给；在此基础上，结合研究区内的地质状况及时段内的需水量，确定出其集雨井的总容积约为443m3，复蓄次数为5次，在云南地区一般井的容积为50～60m3，所以需井约9～8个，本研究区需8个。
　　 2根据森林防火阻隔网络规划的原理，将研究区划分五个阻隔块，每块的控制面积分别为：块1为25.46hm2、块2为28.07hm2、块3为16.59hm2、块4为24.56hm2、块5为34.59hm2；防火阻隔线的总长为8.56Km。各控制面积的防火线长度：块1周边防火线长为2614m；块2周边防火线长为2920m；块3为2311m；块4为2344m；块5为3480m。研究区内的主要风向为西南风，主防火阻隔要与其风向垂直，本区内防火阻隔设置均是沿山脊或地势平缓的地方，与林区内的河流和公路等天然防火阻隔形成网络(如图3所示)。利用最短路算法，以V5为初始点，究区内可以得出这样一些最短路：V5-V4-V6-V7-V8-V12； V5-V1-V2-V3； V5-V10-V11。由于研究区内的防火阻隔线V23、V34、V37、V46、V67、V69、V78、V812、V98均是由河流组成的，所以不用再在这里开设人工的防火线和布设集雨井，因为当发生森林火灾时可以直接利用河里的水进行灭火。V15、V5，10、V10，11这些段是公路，可以充当防火阻隔和集雨面，在这些接点上可以布井。V12、V54、V10，9、V11，12是人工开设的防火线，也可以在这些线上适当的布井。本研究区主要在V1、V5、V10、V11点上布设集雨井，由于V1、V5、V10之间的距离过大，在其之间各增加一个集雨井。另外，根据研究区的实际需要V1、V2间及V11、V12之间也要设一个集雨井。

目录

文摘

英文文摘

声明

1 绪论

1.1 前言

1.2 国内外研究现状、发展趋势及研究水平

1.2.1 雨水利用

1.2.2 森林防火领域

1.3 研究的方法和思路

2 林内降水量的计算

2.1 林内降雨

2.1.1 林内降水分配格局

2.2 林内降水量的计算方法

2.2.1 年降水量

2.2.2 时段降水量

2.2.3 次降水量

3 集水面和集水量

3.1 集水面的设计

3.1.1 集水面规划布设原则

3.1.2 集水面及垫层材料

3.1.3 集水面和集水效率的影响因素

3.2 集水效率的计算方法

3.3 集水量的计算方法

4 集水面面积和集雨井容积

4.1 水灭火的原理

4.2 灭火需水量的确定

4.3 集水面面积和集雨井容积的确定方法

4.3.1 集水面面积

4.3.2 集雨井容积

4.4 确定集雨井的容积与个数

5 森林防火阻隔系统及集雨井布设研究

5.1 森林防火阻隔

5.2 森林防火阻隔设置的原则

5.3 防火阻隔工程类别和设计

5.3.1 防火阻隔工程类别的划分

5.3.2 防火阻隔系统设计

5.3.3 防火阻隔质量要求及开设方法

5.4 防火阻隔网的规划设计

5.4.1 阻隔网络规划依据

5.5 集雨井的布设理论

5.5.1 阻隔网络系统中阻隔线的最短距离

5.5.2 集雨井的布设

6 思茅地区沙田坝林场实证研究

6.1 研究区的自然概况

6.2 研究区内具体状况

6.3 研究区降水计算

6.4 集水面面积和集雨井容积计算

6.4.1 林区灭火需水量

6.4.2 集水面面积和集水量

6.4.3 集雨井的容积

6.5 研究区内防火阻隔划分及集雨井的布设

6.5.1 阻隔网络的划分

6.5.2 阻隔网络系统中阻隔线的最短距离

6.5.3 集雨井的布设

7 结论

参考文献

致谢