2.4抚育及森林防火机械

 抚育机械用于造林后至幼林郁闭成林前，需进行幼林抚育，以促进幼树成长，早日成林。抚育措施包括必要的补植、除草松土、病虫害防治以及幼树修枝等。

 幼林郁闭即进入幼龄林阶段，直到森林成熟前一般要进行3~4次抚育。及时的抚育，可为存留的经济价值较高的林木创造良好的生长环境，促使它们更快、更好地生长。同时也能获得一部分可利用的木材。

2.4.1割灌机

割灌机在林业上用于林地清理、幼林抚育、次生林改造和抚育采伐等作业中清除灌木、割草、割竹、修枝和采伐小径木；园林上是用于修剪草坪；农业上亦可用于收割稻、麦、牧草等。

1.割灌机的类型和构造

割灌机可分为：便携式、手扶式和拖拉机悬挂式。广泛使用的是便携式割灌机，因此，所称割灌机一般是指便携式割灌机。

便携式割灌机按携带方式可分为侧挂式、背负式和手持式。其结构主要包括动力、传动系统、工作部分和操纵系统。动力多为单缸二冲程风冷汽油机，也有以电动机为动力的。动力与传动轴之间有自动离心式摩擦离合器。按传动轴又可分为硬轴传动与软轴传动。传动轴通过减速器带动工作部分旋转。工作部分有刀片、圆锯片和尼龙绳割草装置，可按作业对象和环境的不同选配。

2GC-3割灌机总图

1.发动机；2.离合器；3.背挂系统；4.传动轴；5.操纵系统；6.减速器；7.工作部分；8.支架

2.割灌机的设计要求

1）满足林业技术要求：割茬低、切口平；割尽；控制倒向，不伤苗、压苗。

2）我国宜林地大多为丘陵山地，要求割灌机小型轻便，便于携带上山，林地通过性好。

3）结构简单，耐用可靠，操作、保养、维修方便。

4）振动、噪声较小。

5）增加一些附加装置和设备，以达到扩大使用范围，一机多用的目的。

3.割灌机的结构

割灌机传动系统包括离合器、传动轴、减速器等。传动轴分为硬轴和软轴两大类。侧挂式割灌采用硬轴传动，背负式割灌机采用软轴传动。

侧挂式割灌机示意图

1.锯片 2.锥齿轮副 3.传动轴 4.背带挂结点 5.离合器 6.发动机 

背负式割灌机示意图

  1.锯片 2.套管 3.传动软轴 4.三角皮带传动 5.离合器 6.发动机

两者比较，软轴传动割灌机有如下优点：

1）适应性好。首先，割灌机的大部分重量负在背上，操纵者行动较为方便；其次，由于可以调节工作头相对于套管的角度，因此就能适应身体高矮不同的人使用，并能根据地形坡度不同进行调节。

2）工作头可上下左右自由活动，特别易于举高，打枝割藤较为方便。所以在南方一些上下藤蔓丛生，难以通行的林区较为适用。

3）在一机多用时配套较方便。

2.4.2 幼林除草松土机

除草松土是幼林抚育的一项主要措施。除草作业可减少土壤中养分和水分的消耗，改善幼林通风透光条件，减少病虫害。松土可促进土城内空气流通，加速有机质分解，提高地温，减少水分蒸发，并有利于蓄水保墒。培土可促进幼树根系生长。

1. 除草松土机的类型

除草松土机按其作用可分为行间除草松土机和株行间除草松土机，后者也往往可以在行间除草松土机的机架上附加株间除草装里实现。

按动力可分为拖拉机牵引式、悬挂式和自走式。

按主要工作部件可分为：铲式、圆盘式和旋耕式等，铲式、圆盘式是靠锄铲、圆盘除草松土；旋耕式是在机具行进的同时驱动刀具旋转而除草松土。

2.除草机的一般构造

（1）锄铲式除草松土机

这类除草松土机一般由机架、安装工作铲的梁架、行走轮、起落及深浅调节机构、操向机构等几部分组成。

JC-10A机引幼林除草机

（2）圆盘式除草松土机

这类机具也有拖拉机牵引式和悬挂式两类。它的主要工作部件是球面圆盘组成的圆盘组。

XYC圆盘除草机

2.4.3森林防火灭火机械

目前世界各国森林火灾仍然相当严重。全世界每年发生森林火灾几十万次，被烧林地面积几百万公顷，有的年份竟达千万公顷，约占世界现有林地面积的0.1%。每年被山火烧死的人达千人以上.

 许多国家越来越重视森林火灾问题，积极采取措施研制多种防火灭火机械，增加防火投资，健全组织机构研究和应用各种扑灭林火的技术，以减少林火次数和林木损失。

 我国是少林国家，森林资源极其可贵。1987年大兴安岭的罕见特大森林火灾过火面积133万公顷，其中受害森林面积87万公顷，过火森林蓄积8025万m3，其中烧死蓄积3960万m3。一给国家带来了巨大损失，同时也引起了全国上、下对防火灭火、保护森林资源的严重关注。

1.林火概述

（1）林火原因：包括自然火源和人为火源。

1）自然火源：雷击火、泥炭发酵自燃、岩石撞击火均属自然火源。

2）人为火源：生产性火源（农、林、牧、副业生产用火，机动车辆和机具排气喷火等）、生活用火源（吸烟、烧饭、烤火等）、其它人为火源（边境外森林火灾蔓延入境、人为纵火等）等人为火源引起的森林火灾约占90%。

（2）林火种类

 根据燃烧物的类别、特点，将森林火灾分为三类：

1）地表火；2）树冠火；3）地下火

（3）灭火基本方法

①窒息 以隔绝燃烧所需要的氧气达到灭火的目的。②冷却 采取措施降低温度。如在可燃物上覆盖泥土或洒水，风力灭火也有此作用。 ③隔离 使火与可燃物隔离而达到灭火。如建立防火线；另一种是增加可燃物的耐火性，如喷洒化学阻燃剂或水，使其成为难燃物或不燃物。

 （4）扑灭林火的方法

  目前，扑灭森林火灾基本上是两种形式：直接灭火与间接灭火。前者适用于扑灭中、弱地表火，后者适用于扑灭猛烈的地面火和树冠火。在实践中往往是两种形式相结合。

2.森林防火灭火原理与机具

（1）扑打灭火工具

1）灭火基本原理

①在扑打的瞬间，使火焰与可燃物热解产生的可燃气体发生分离，持续不断的抽打加速冷空气的流动，降低可燃气体的温度，使火势减弱，以致熄灭。

②扑打可将部分可燃物排出火线而进入烧过的区域，减少火线可燃物的数量。

  2）主要灭火工具

 ①树枝 将阔叶树（难燃树种）的树枝用铁丝捆成扫把，也可选用天然树枝或树冠充分展开的小幼树直接打火。

 ②拖布 用麻袋、粗布等绑在木棍上即成。这种工具在使用时要沾水。

 ③二号扑火工具 黑龙江省大兴安岭森警部队在实践中发明的一种扑火工具。其特点是轻便、坚固且扑打效果好，在东北林区广泛使用。

 ④“灭火二号” 由橡胶片、薄铁板、铁箍、木柄和联接螺钉组成。橡胶片是灭火工具的主要部件，应具有耐高温和阻燃特性。

（2）用水灭火机具

1）灭火基本原理

①水具有很大的热容量，水温的提高及汽化要吸收大量热量。因此，水有冷却作用，可降低森林可燃物的温度。

②大量水蒸汽的产生能稀释空气中的氧气，因而使可燃物因缺氧而降低燃烧强度或停止然烧。

     ③高压喷出的水柱具有机械冲击力，能冲击燃烧的枯枝落叶层，使其与泥土混合，起到灭火作用。

2）主要灭火机具

①森林消防车 该车的行进速度快，跨越壕沟、爬坡性能及通过其它各种障碍物的性能均较好，特别适合林区森林防火灭火。

②灭火器 胶囊水枪灭火器又称灭火水泵，主要由胶囊水袋和手动喷水筒两部分组成。两者之间以胶管相联，适合于扑灭初起森林火灾，扑打弱度地表火火线，清理火场等。

③水泵 在有人工或自然水源的地方广泛使用水泵。应用机动水泵直接灭火，主要适用于初发性森林火灾。

几种轻型消防泵主要技术参数

（3）用土灭火机具

 1）灭火基本原理

①降温和打击 林地上的土壤通常是湿润的，将湿土抛进火中可起到降温的作用，土粒的打击力也有助于灭火。

②隔绝空气 土壤对可燃物的覆盖，起到隔绝空气的作用。

2）主要灭火机具

①铁锹、铁铲是扑救森林火灾必备的手工工具，用来铲土、覆土。

②喷土枪 由小型发动机、传动装置和铣刀等组成。工作时，铣刀将土掘起，并喷撤在火头上。

③抛土开带机 用于消灭地面火和开隔离带，一般由拖拉机牵引或悬挂。

（4）用风灭火机具

1）灭火基本原理

①降温通过高速气体射流与火焰区中的高温气体之间进行强制的质量交换和热交换，并随气流带走大量热量，从而使火焰区燃烧速度降低，乃至熄灭。 ②减少可燃气成分和吹散可燃物或将泥土吹覆到火焰上，使火的强度降低，从而有利于灭火。

2）风力灭火机

风力灭火机是我国在扑火实践中发明的一种新型森林灭火机具。风力灭火机一般由发动机、风机、风管和背挂部件所组成。工作原理为：由小型二冲程汽油机直接驱动固连在其输出轴上的离心式叶轮高速旋转，将外部空气经防护罩整流吸入，增高了风压后的空气经风机蜗壳和风管，形成强有力的高速空气射流喷出，用以吹击火焰，达到灭火目的。

（5）化学灭火机具

化学药剂的灭火性能一般是水的2~10倍，化学药剂灭火的突出优点是高效、快速，并且能大量节省水的消耗和运输。化学灭火已成为世界森林灭火技术的主要发展方向之一。

1）化学灭火原理

①防焰理论 磷酸铵和硫铵等化学药剂使热解反应在较低的温度水平下缓慢进行，这时木材成分产生的蒸汽和气体是不可燃的。

②覆盖理论 硼酸盐一类化学物质在高温条件下能在可燃物上形成一层质地紧密的绝热覆盖层，阻止可燃物与氧气接触，并减缓热解挥发物的逸出。

③物理理论 一是水或化学药剂吸收燃烧的热量，降低它的温度，减缓其氧化反应的速度，当燃烧物的整体温度下降到燃点以下时，燃烧就能熄灭；二是水或化学药剂遇热后产生的水蒸汽或难燃性气体稀释了燃烧物周围的可燃气体，并且机械地排除氧气，使两者浓度下降，起到灭火作用。

（6）人工降雨灭火

由于人工降雨是一项先进的灭火技术，效果好、费用低，国内外均注意人工降雨的研究和应用。人工降雨，简单的说就是人工施药催化降雨。人工降雨必须以一定的云层为基础；必须施入致冷凝结的催化剂。

人工催化降雨分为两种：一种是暖云降雨，适于南方；一种是冷云降雨，适于北方。冷云降雨的基本原理，就是设法在云中制造适量的冰晶，破坏其微结构的稳定性，一旦云中出现了冰晶与水滴共存的状态，便产生冰晶效应，于是水滴蒸发，而冰晶增长，达到一定大小后，开始下降，沿途中，由于凝华作用及碰并作用继续增长，而形成水质点落下。实现暖云降雨的方法有两种：一种是在云层内引入致冷剂，如干冰，促进局部云体剧烈冷却，而产生冰晶。另一种是在云层内引入人工冰核，如碘化银、碘化铅、碘化铜和有机物等，在云层温度下降不够低，而缺乏自然冰核的情况下，由人工冰核产生冰晶。

（7）开设隔离带机具

隔离带法包括隔离带封闭法和防火沟封闭法。

1）隔离带封闭法原理

隔离带封闭原理：只要具有一定宽度和质量的隔离带，由于没有连续可燃物，火灾将被阻止蔓延，自行熄灭。

2）防火沟封闭法原理

防火沟封闭法即是用防火沟包围地下火场，使地下火燃尽局部林地而熄灭的方法。它是扑灭地下火有效的方法。

3）主要机具

①推土机和拖拉机 推土机在林地内的通过能力很好，能在人力无法通过的茂密灌丛中开辟出通道，推倒树木和残干，推走倒木和树桩，清除地面可燃物直到露出生土。因此推土机是建立永久性防火线和火场隔离带的高效工具。

推土机的选择原则是：履带式的通过性能优于轮式的；推土机的功率不能太小，以50~100kW为宜，功率越大作业效率越高，但也不宜过分笨重，以免造成运输上的困难。

②防火犁 防火犁的工作条件比农用犁差得多，因此专用的防火犁结构要更为简单和坚固，便于越过障碍，而且要便于与不同类型的牵引主机挂结。

③开沟机 利用旋转圆盘铣刀切削土壤，将土壤抛出沟外，形成一条宽2~10m深，50~100cm的生土带，用以阻止地下火或地表火的蔓延。该机可由拖拉机带动。

④油锯 在森林防火中开设防火线、隔离带、临时通道、宿营地或直升飞机降落场地时主要用于截锯立木和倒木。矮把油锯结构紧凑，便于携带，作为森林防火装备比较适宜。

⑤割灌机 用于清除小径木、灌木及杂草等可燃物，开设防火线和隔离带。

（8）用火灭火机具

这种方法可以不用机械和药物，仅用简单的工具开设控制线，就可以将火熄灭。

1）灭火基本原理

①火烧法 借助简单控制线，在迎火场一面点火或在控制线与火场之间点火，在人为控制下烧出一条较宽的防火线，等火扩至时，已无可燃物，从而使林火熄灭。

②迎面火法 以有利地形或溪流作控制线，在风向转变时点火，使新火头向火场方向燃烧，两个火头接近时产生气旋，火势迅猛撞击，由于燃烧物燃尽和缺少氧气，火自行熄灭。

以火灭火技巧性较强，不允许任意采用。如须采用，则要请示上级防火指挥部门同意，并派有经验的人负责指挥。

2）点火工具

主要用于点烧防火线、点烧逆风火和进行有计划的林内烧除。点火工具主要包括各种点火器、防风火柴和发射式点火弹等。

①点火器 点火器的燃料有液化气、乙炔气和燃油，目前以燃油点火器应用较广。点火器有背挂式和手持式之分。

②发射式点火器 在山上点燃采伐残余物时，由于山坡上有碎石、倒木和断崖，对工作人员是很危险的。