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1、论文题目: 森林火灾发生规律及其预测 学 院:_ 林学院_ _ _ _ 专业年级:_2006级统计学_ _ _ 学 号:_ 060482001_ _ 姓名:_王捷_ _ _ _指导教师、职称:_吴承祯 教授 _ 2010年 5 月 30 号目 录摘要2关键词3Abstract3Key words31 引 言32 研究区概况42.1 热量资源42.2 光能资源42.3 降水资源42.4 主要农业气象灾害43 森林火灾发生的次数与面积分布规律53.1 森林火灾发生的次数分布规律53.1.1森林火灾发生的年变化规律53.1.2 森林火灾发生的月变化规律63.1.3 森林火灾的日变化规律73.1.4火
2、灾发生次数分布的检验73.2森林火灾的面积分布规律83.2 起火原因分析94 森林火灾的预测与预防措施104.1 森林火灾的预测104.2 森林火灾的预防措施125 森林火灾的影响因素125.1 天气要素与火灾4125.2 其他因素145.2.1 人为火与自然火145.2.2 林火管理失效155.2.3 森林可燃物含量156 结论与讨论15参考文献:16致谢18森林火灾发生规律及其预测摘要:为了研究建阳市森林火灾的发生规律并做出预测模型,根据建阳市1986-2008的森林火灾统计数据,运用泊松分布等统计学分析方法分析森林火灾发生次数及受害面积规律,并用起伏时间序列方法建立预测模型。研究结果表明
3、,火灾发生的次数并不服从于泊松分布,火灾受害面积呈正态分布,烧作物、开荒及烟是引起建阳市森林火灾发生的主要原因。关键词:森林火灾 统计分析 发生规律 预测与防治Abstract: In order to study the occurrence of forest fire occured in Jianyang and make prediction model, using the Poisson distribution or other statistical analysis to analyze the discipline of frequency of forest fires
4、 and affected area based on the forest fires statistics of Jianyang city from 1986 to 2008, and with time sequence of ups and downs method to establish prediction model. The results show that the frequency of fires is not subject to Poisson distribution and the area affected by fire meets normal dis
5、tribution. Burning crops, land reclamation and the tobacco are the major reason cause the forest fire in Jianyang.Key words: Forest fires Statistical Analysis Occurrence Prediction and Prevention1 引 言对于森林火灾的预报预测研究,国内外进行了很多研究工作,但是国内的研究大多数是侧重于森林火灾的指挥和调度以及林火的蔓延预测方面的研究,对森林火险预报开展系统的研究开展的比较晚。国外对森林火灾的预测与预报
6、虽开展研究较早,但其预报预测模型目前还有很多有待于进一步补充和完善的地方。总的来说,目前在森林火灾预报预测的研究方面,已有的研究成果无论是基于二维图形还是基于三维图形的研究工作都还难以达到实用的程度。其原因是多方面的:1)由于森林火灾的预测预报模型较为复杂,因此,目前林火的预报预测模型都处在实验阶段,还或多或少地存在一些问题,特别是对林火的发生和蔓延的诱发因素没有考虑完全,还难以达到实用的程度。2)对于不同的国家和地区,其众多森林火灾发生和蔓延诱发因素的重要性也不完全相同,这就直接导致了难以用统一的模型来对森林火灾的发生和蔓延进行表达。3)森林火灾的预报和控制则由于预测预报模型较为复杂,在不同
7、地区其模型又不尽相同,如森林火险等级的划分标准等,因此,目前的数学模型大都比较片面,没有对森林火灾发生和蔓延的各种诱发因素进行综合的考虑和描述,很多模型都有待于进一步补充和完善。4)在这些已有的研究当中,关于森林火灾发生前的预报模型的研究,即森林火险的预报研究,很多都是基于气象因素来进行预测,而森林火灾的发生不仅和气象因素有关,还和地形、植被以及人为等因素有很大的相关性。5)目前对于森林火灾预报预测研究中,数据的实时获取存在很大的困难,主要集中在遥感数据的实时获取和分析,即如何从海量的遥感数据中实时提取与分析森林火灾预报预测所需要的数据1。目前的森林火灾的预测模型因不同地区具体情况不一样而不完
8、全准确,需建立一个基于所提供数据之上的一个预测模型。运用泊松分布研究建阳市的森林火灾的发生次数与受害面积规律规律,并根据建阳市近20多年来的森林火灾的发生数据运用时间起伏序列建立一个预测模型,有助于建阳市今后的火灾的预防预测。2 研究区概况建阳市位于闽北,界于东经1173111818,北纬27062748之间,南与建瓯、顺昌为邻,西与邵武接壤,西北与武夷山、光泽毗邻,东面与北面与政和、松溪、浦城等县临界。东西长112.5km,南北宽69km,土地面积3383km2。2.1 热量资源年平均气温18.1,极端最高气温41.3;极端最低气温-8.7。日平均气温稳定通过10的初日为3月12日,20终日
9、为10月7日,活动积温4400,持续210天,年平均有效积温2553。无霜期280d。海拔在200m以下温区1220活动积温4639,需要活动积温44005000;海拔400m以下,活动积温4344.3,;海拔500m以上的冷区,活动积温小于3600。2.2 光能资源年平均日照总时数1802.7h,7月最多,250h,2月最少,87.7h,410月达1251h,占全年的69.4,最有利于农作物的生长。太阳总辐射量320.7426.18 KJ/cm3之间。一年中以7月最多,2月最少,在水稻生长季节410月总量达304.02 KJ/cm3,占全年71.4%。2.3 降水资源年平均降雨量1742hm
10、,多雨为黄坑乡,年降水2400hm以上,少雨为小湖、水吉等乡,年降水1650hm。春雨:34月455hm;梅雨:56月667hm;秋冬:102月350450hm,79月平均降雨量340h。同时气候四季分明,热盛于寒,冬长于春,全年雾日平均107d,多集中于101月,每月平均10d。2.4 主要农业气象灾害以“三寒”危害为主:“春寒”,气温低于12,出现在3月下旬,30年中有“春寒”17年,占气候概率的57,其中13年出现在3月中旬,占43;6年出现在4月上旬,占21;1年出现4月中旬,占3。“五月寒”,5月下旬初到6月上旬末,日平均气温20,30年中有8年,占31,在8年中5月25日前出现有6
11、年,占56;5月25日后出现有2年,占25。“秋寒”,从9月开始降温。比较严重的灾害还有洪涝、干旱和大风冰雹。3 森林火灾发生的次数与面积分布规律3.1 森林火灾发生的次数分布规律3.1.1森林火灾发生的年变化规律从1986年到2008年每年发生的森林火灾次数来看(图1),年间波动较大,特别是2000年以后,波动特别大。大多是一般火灾和较大火灾,重大火灾也有4次之多,好在于没有发生特别重大火灾(图2)。其中,1989年、1996年、1997年、1998年、1999年这几个年数没有发生火灾,除去这些没有发生火灾的年数外,2001年发生的火灾是最少的,只有1次,受灾面积0.93hm2,属于一般火灾
12、;而发生火灾次数最多的年数是2003年,多达30次,受灾总面积达到193.5 hm2,均为较大火灾;最严重的一次火灾发生在1987年,受灾面积311.33hm2。图1 森林火灾发生的年际变化图Fig.1 The Annual variation graph of Forest fire根据于2008年11月19日国务院第36次常务会议修订通过的森林防火条例,森林火灾有了新的分类。按照受害森林面积和伤亡人数,森林火灾分为一般森林火灾、较大森林火灾、重大森林火灾和特别重大森林火灾:(一)一般森林火灾:受害森林面积在1公顷以下或者其他林地起火的,或者死亡1人以上3人以下的,或者重伤1人以上10人以下
13、的(“以上”包括本数,“以下”不包括本数);(二)较大森林火灾:受害森林面积在1公顷以上100公顷以下的,或者死亡3人以上10人以下的,或者重伤10人以上50人以下的;(三)重大森林火灾:受害森林面积在100公顷以上1000公顷以下的,或者死亡10人以上30人以下的,或者重伤50人以上100人以下的;(四)特别重大森林火灾:受害森林面积在1000公顷以上的,或者死亡30人以上的,或者伤100人以上的。图2 森林火灾的各个分级次数示意图Fig2 Frequency diagram of the various classification of Forest fire3.1.2 森林火灾发生的月
14、变化规律从已知数据可以看出,火灾多发生在春季的2、3月份,秋季的10月份也是多发期,2月份发生的火灾次数占全部次数的20%,3月份最多,占到32%,这时因处于入春时期,开荒或烧田埂而引起的火灾占大部分;接下来便是10月份的13%,这里面有一半火灾也是因为烧田埂等农间劳动引起的,这三个月占到全部的65%,在“三寒期间”,由于受到温度较低的影响,从3月下旬开始到9月的这段期间内的火灾的发生次数较低。森林火灾的时间分布特征主要受当地气候影响,可能受当地春季的比较干旱、大风天气的影响。该地区气候特点是:冬季受极地大陆气团影响,气温偏低,降水少,空气干燥,冬季风盛行。冬季植物生长停止,进入冬眠,特别是草
15、本植物地上部分枯死,森林可燃物增多,此时遭遇明火,易发生森林火灾。立春后,处于冬夏季风过渡时期,风向多变,锋面、气旋活动加剧,冷暖空气交替频繁,气温波动上升,降水同步增加。入春,万物复苏,植物抽芽吐绿,但由于森林内可燃物载量丰厚,且气温升高,风向多变,连续晴天极易引起森林火灾。图3 森林火灾发生的月际变化图Fig3 The Monthly variation graph of Forest fire3.1.3 森林火灾的日变化规律从图中反映出,一天中易发生火灾的是10时至19时,一天中森林火灾发生的高峰时是16时左右,大部分火灾发生在白天,晚上较少发生火灾,特别是凌晨。形成这种规律的原因有:一
16、天中10 时至16 时温度升高快,16时至19时温度逐渐降低。总的来说,10时至16时在24小时中是高温时段,有利于火灾的发生;14时至16时是一天中温度最高的时候,火灾也最易发生,空气温度高,会使可燃物的温度也升高,相对湿度减小,水分易蒸发,火灾易蔓延,故午后火势强烈,不易扑灭,这段时间也是人们活动最频繁、用火最多的时段。夜晚温度下降,湿度增大,较困难发生火灾,晚上可燃物表面有时会形成露霜等降水形式,也阻止了火灾的发生与蔓延。白天人为活动频繁,使引发森林火灾的火源增多,增加了林火发生的隐患。图4 森林火灾发生的日际变化图Fig4 The Day variation graph of Fore
17、st fire3.1.4火灾发生次数分布的检验 对森林火灾发生次数进行分组归类,统计一天内发生火灾次数为0、1、2时的天数(表1),偶后采用泊松分布进行统计分析,检验森林火灾发生次数的分布类型。 表1 火灾发生的次数与天数Tab1 Times and Days of Forest fire次数与天数一天内发生火灾的次数Xi012345678该次数发生的天数fi827410218123001假设火灾发生的次数服从泊松分布,一天内发生火灾的次数Xi发生的概率为,(舍去m=6,7,8)其中,n=8401得出,进而得出, 接下来用卡方检验其是否服从泊松分布,卡方检验的公式为其中,将上表的数值与求出的概
18、率值代入计算,得出结果为查卡方检验表,自由度为4,显著性水平为0.05,查卡方表得到的值为9.773,而求出的卡方值远远大于9.773,则应拒绝原假设,火灾发生的次数并不服从于泊松分布。3.2森林火灾的面积分布规律每年火灾的受灾面积与每年发生火灾的次数几乎成正比,1986年发生火灾20次,其整个1986年的受灾面积719.5733 hm2,是受灾面积最大的,而发生火灾次数最多的是2003年,总共30次,该年总的受灾面积达到193.5 hm2,受灾面积仅次于1986年。其他年数的受灾面积与火灾发生次数成正比,火灾次数多的年数受灾面积大,火灾次数少的年数受灾面积少。图5 每年火灾发生次数示意图Fi
19、g5 Schematic diagram of the frequency of annual fire图6 每年火灾受灾面积示意图Fig6 Schematic diagram of area affected by fire each year利用Spss对每年发生的火灾的受灾面积进行单样本K-S检验,得出数据的均值为148.9567hm2,标准差为204.5853 hm2。最大绝对差值0.263,最大正值0.263,最小负值为-0.235,概率P-值为0.166。如果显著性水平为0.05,由于概率P-值大于显著性水平,因此可以认为受灾面积的总体分布与正态分布无显著性差异。3.2 起火原因分
20、析从图7可以看出,因为烧作物而引起的火灾的受灾面积是最多的,而开荒引起的火灾的受灾面积排在第二位,仅次于烧作物引起的火灾,原因可能是因为这两者用火烧,容易蔓延,不容易控制,一旦蔓延而得不到控制的话就容易发生火灾,要是再加上空气干燥,具有一定风势的话,火势就更难以控制,易产生较大火灾甚至重大特大火灾。另外,因抽烟而导致的火灾的受灾面积排在第三位,受灾面积达到281.21hm2,这个数字也是很巨大的,在户外特别是在林中不能随便抽烟、乱扔烟头,要提高公民素质与公德心。图7 各种因素引起的火灾受灾面积Fig7 The area of Fire caused by various factors 同样的
21、利用Spss对因不同原因引起的火灾的受灾面积进行单样本K-S检验,得出数据的均值为178.7480hm2,标准差为358.49930,最大绝对差值0.334,最大正值0.334,最小负值为-0.310,概率P-值为0.071。如果显著性水平为0.05,各种因素引起的森林火灾的受灾面积的总体分布与正态分布无显著性差异。4 森林火灾的预测与预防措施4.1 森林火灾的预测根据森林火灾的发生的时间建立一个时间起伏序列模型,对未来森林火灾的发生进行预测。该时间起伏序列的模型为:, (1),通过计算,得出模型有关参数(表2)。表2 模型系数表Tab2 Model Coefficient Table模型系数
22、i0123456789101112-1.1081-2.8904-1.95810.7450-0.9703-0.88304.70352.59114.76914.38868.79528.39963.46210.01071.20110.1024-0.59225.04709.25950.7056-0.42621.25190.2101-0.86560.7477将上表的值代入(1)式,得出预测模型方程:根据上述模型方程可计算获得不同年份森林火灾的理论值(表3),并计算得到残差平方和为499.87,总的离差平方和为1517.33,相关指数为0.7035,相关系数为0.8388。表3 火灾次数Tab3 Fire
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