王海暉,翟春婕,,毛麗君,姚樹人

（1.中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)火災(zāi)科學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230027;2.南京森林警察學(xué)院，江蘇 南京 210023）

森林和村鎮(zhèn)結(jié)合部通指森林與村莊或森林與林區(qū)居民居住地相接壤的部分。我國許多省份擁有豐富的森林資源和廣大的農(nóng)村地區(qū)，存在不少森林和村鎮(zhèn)相交錯(cuò)的結(jié)合部。在美國，差不多9%的本土面積屬于這樣的地域，并且大約39%的房屋建筑在結(jié)合部地域[1]。

從森林防火的角度來說，結(jié)合部的特殊性在于它們直接與森林植被相連接，并且有較頻繁的人類活動(dòng)。在這類地域，擁有豐富的生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)以及休閑和宗教祭祀相關(guān)聯(lián)的林間設(shè)施。比如：除有荒地、農(nóng)田和糧草的囤積地外，還有安葬先祖的墓地、工業(yè)生產(chǎn)廠房、野營和野炊設(shè)施、通信中繼系統(tǒng)、鐵路干線和供電設(shè)備等[2-4]。由于豐富的生活相關(guān)用火和生產(chǎn)性用火，火源來源豐富，加上分布有特定可燃物，該類地域火災(zāi)多發(fā)，并經(jīng)常因此出現(xiàn)結(jié)合部火災(zāi)向森林或大規(guī)模建筑火災(zāi)演化。新中國成立后，許多有案可查的森林火災(zāi)都是因?yàn)榻Y(jié)合部火災(zāi)牽連所致，實(shí)際占比在火災(zāi)發(fā)生總數(shù)的98%以上[2，3]。我國曾經(jīng)每年因?yàn)榻Y(jié)合部火災(zāi)引發(fā)重大、特別重大森林火災(zāi)數(shù)千起，造成大量的林木資源損失[2，3]。在歐美和大洋洲許多國家，經(jīng)常也都因結(jié)合部火災(zāi)損失大量房屋，并伴隨一定的人員傷亡[5-8]。

結(jié)合部火災(zāi)問題是全世界多林國家共同面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。因其復(fù)雜性，相關(guān)應(yīng)用基礎(chǔ)和技術(shù)研究并不充分，尤其是缺乏針對(duì)結(jié)合部的局部火災(zāi)如何引發(fā)相毗鄰的森林著火及相應(yīng)的防范措施等的研究。在西方國家，結(jié)合部火災(zāi)現(xiàn)象的研究則比較多，但工作主要以保護(hù)結(jié)合部房屋以及提高房屋等林間設(shè)施在火災(zāi)場合中生存能力為主旨[5，7-11]。為加強(qiáng)這方面的研究工作，尤其是尋找有效的技術(shù)途徑以降低因結(jié)合部火災(zāi)引發(fā)森林火災(zāi)的概率，達(dá)到經(jīng)濟(jì)和高效保護(hù)森林資源的目的，本文提出一套調(diào)研工作方案，以火災(zāi)案例勘查為切入點(diǎn)，深入了解火災(zāi)形成的特點(diǎn)和結(jié)合部火災(zāi)向森林大火演化的條件。在對(duì)此類問題的科學(xué)認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，構(gòu)筑結(jié)合部火災(zāi)防治的新理念，開發(fā)經(jīng)濟(jì)有效的災(zāi)害預(yù)防和控制的技術(shù)及措施。

1 結(jié)合部火災(zāi)現(xiàn)象調(diào)查分析的理論

對(duì)于特定地區(qū)來說，盡管有不同的火源引起火災(zāi)，并以不同的方式導(dǎo)致火勢(shì)擴(kuò)張和最終失去控制，其過程仍可歸納為三個(gè)基本階段，如圖1所示[12]。正如筆者在先前工作中介紹的[12]，火災(zāi)發(fā)生前首先需要有火災(zāi)條件準(zhǔn)備，即在特定的人類活動(dòng)中或因生活用火不慎，或因田間作業(yè)違規(guī)，或因休閑和祭祀活動(dòng)提供了明火源。這類火源與地表細(xì)小可燃物（如干草、落葉和枯枝等）接觸而起火。這是火災(zāi)的初發(fā)期，是局部的，并多表現(xiàn)為緩慢推進(jìn)的低強(qiáng)度地表火。這一階段又被稱為“一次引燃”階段。這一階段即使沒有人為干涉，如果可燃物量少、不連續(xù)且無環(huán)境風(fēng)時(shí)，通常會(huì)因可燃物無法接續(xù)而自動(dòng)熄滅。反之，會(huì)使火勢(shì)不斷擴(kuò)大：如一個(gè)枯草堆著火后，再引發(fā)周邊的灌木叢著火，或草地（甸）著火后直接波及附近的林子等。這個(gè)階段通常稱為二次引燃。二次引燃的出現(xiàn)，意味著大規(guī)?；馂?zāi)的形成。

圖1 結(jié)合部火災(zāi)典型發(fā)展階段

一次引燃向二次引燃的轉(zhuǎn)變，則通過下列三種點(diǎn)燃模式中的一種或者兩種的結(jié)合，即直接的火焰接觸和蔓延（direct flame impinge?ment）、火焰的熱輻射（flame radiation）以及燃著可燃物屑?jí)K在環(huán)境風(fēng)作用下向下游遷移引發(fā)的飛火現(xiàn)象（spotting）[5，8，12]。其中，直接的火焰接觸需要具備一個(gè)條件，那就是要有連續(xù)的可燃物分布；火焰的熱輻射能否引燃附近可燃物則取決于一次引燃后的火勢(shì)和規(guī)模。造成飛火現(xiàn)象的基本條件是有環(huán)境風(fēng)存在。由于燃著的可燃物屑?jí)K來自于一次引燃后的低強(qiáng)度地表火火源，屑?jí)K在遷移過程中基本不出現(xiàn)顯著的升騰，因而其作用范圍是局部的。三種點(diǎn)燃模式的差異在表1中作了比較。顯而易見，飛遷并燃燒著的可燃物因作用范圍使得其成為三種點(diǎn)火模式中最難以預(yù)料并且危害最大的方式。這已被以往許多火災(zāi)案例所證實(shí)[3，5，8，9，11]。

表1 三種不同點(diǎn)燃機(jī)理比較[5,8,9,11]

一次引燃向二次引燃的轉(zhuǎn)變是相當(dāng)復(fù)雜的系統(tǒng)過程，不僅是因?yàn)楝F(xiàn)象本身復(fù)雜，更主要是因?yàn)槭欠褶D(zhuǎn)變成功直接與當(dāng)?shù)氐牡匦?、地貌和可燃物的分布和種類以及當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件直接相關(guān)聯(lián)。其發(fā)生的隨機(jī)性同時(shí)還會(huì)因?yàn)槭欠裼腥藶楦缮孀兊酶用黠@。例如，當(dāng)事人在操作機(jī)械不當(dāng)導(dǎo)致草坪著火后，努力投入火災(zāi)撲救工作，盡管沒能控制住火災(zāi)，但會(huì)明顯改變火災(zāi)發(fā)展勢(shì)態(tài)。盡管如此，基于該現(xiàn)象在火災(zāi)發(fā)展中的地位，對(duì)該現(xiàn)象的深刻認(rèn)識(shí)，無疑會(huì)幫助找到保護(hù)毗鄰森林資源的有效方法。對(duì)于轉(zhuǎn)變條件的科學(xué)把握，也為經(jīng)濟(jì)、高效組織結(jié)合部火災(zāi)的撲救以及充分貫徹“打早、打小、打了”的戰(zhàn)略思想提供有力支撐。

2 調(diào)查工作的思路和要點(diǎn)

森林火災(zāi)是否會(huì)在特定結(jié)合部發(fā)生，撇除一些偶然因素外，一個(gè)不爭的事實(shí)是：它必然經(jīng)過三個(gè)階段演化而來。因此，如果在這三個(gè)階段中的任何環(huán)節(jié)加強(qiáng)了防范，就很可能不會(huì)出現(xiàn)該火災(zāi)。對(duì)于出現(xiàn)問題的地域，到底問題出在哪個(gè)方面，又如何解決，則完全可以從已發(fā)生的火災(zāi)教訓(xùn)中學(xué)習(xí)到。但是，重要信息隱含在三個(gè)發(fā)展階段中，需要通過仔細(xì)搜集、整理和分析才能獲得。

調(diào)查的基本工作流程如圖2所示。獲取的關(guān)于火源形成的信息，可以知曉在加強(qiáng)火源管理工作以防堵因低級(jí)錯(cuò)誤引入明火源的同時(shí)，從技術(shù)層面上考慮消減可能出現(xiàn)的明火源。例如，根據(jù)記載的已發(fā)案例[3]，在結(jié)合部甚至是整個(gè)林區(qū)使用的機(jī)動(dòng)車輛和油鋸及水泵等機(jī)械作業(yè)時(shí)，應(yīng)考慮到可能的設(shè)備故障產(chǎn)生明火源，提高這些設(shè)備在火災(zāi)易發(fā)地區(qū)使用的安全性；因林區(qū)企業(yè)生產(chǎn)車間用火導(dǎo)致周邊樹林著火似乎是屢犯不止，應(yīng)該嘗試從技術(shù)的角度消減該現(xiàn)象。

圖2 結(jié)合部火災(zāi)現(xiàn)象調(diào)查和分析流程

眾所周知，可燃物的管理可以防堵一次引燃以特定點(diǎn)燃方式向二次引燃轉(zhuǎn)化。面對(duì)結(jié)合部豐富的可燃物分布如何著手則是關(guān)鍵。經(jīng)濟(jì)有效的管理方法應(yīng)該是與特定地域的特征掛鉤，與時(shí)間掛鉤[13，14]。依據(jù)的確立一方面來自我們已知的對(duì)火災(zāi)發(fā)生和發(fā)展的科學(xué)認(rèn)識(shí)，另一方面也來自于火災(zāi)案例調(diào)查取得的信息。

海南省因溫?zé)釒夂驐l件，植物生長極其茂盛，其火情基本為3至5月份因祭祀祖先或燒荒和燒田埂產(chǎn)生的火源引起。由于地多人少、林地高度分散，加上耕種和防治植物病蟲害的需要，生產(chǎn)用火難以像內(nèi)地那樣較徹底管控。如何利用有限的森林防火力量，將林火管理工作做得更好，有賴于對(duì)當(dāng)?shù)鼗鹪捶N類和發(fā)生一次引燃可燃物屬性的科學(xué)認(rèn)識(shí)。結(jié)合生物防火技術(shù)，對(duì)易于形成一次引燃的可燃物進(jìn)行隔離，消除其由一次引燃向二次引燃轉(zhuǎn)變的條件，可以達(dá)到事半功倍的效果，實(shí)現(xiàn)防火力量投入效益最大化。利用生物防火技術(shù)的多樣性[15，16]，大力開展結(jié)合部附近地域的林果（果樹）、林茶（茶葉樹）、林豆（豆科作物）、林藥（草藥）、林菜（蔬菜）或林菌（食用菌）的結(jié)合，在構(gòu)建有火不成災(zāi)綠色環(huán)境的同時(shí)，豐富當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)并提高村民收入。

量化的結(jié)合部火災(zāi)發(fā)生危險(xiǎn)性的評(píng)定，是指導(dǎo)結(jié)合部火災(zāi)防治工作的重要方法。通過對(duì)結(jié)合部是否具備火源條件，是否具備著火要素以及是否出現(xiàn)向二次引燃轉(zhuǎn)化的取證和分析，以確定特定結(jié)合部地域引發(fā)森林火災(zāi)的可能性。這種定量評(píng)判將成為開展火災(zāi)防治工作的重要依據(jù)，當(dāng)然這種評(píng)判將因相關(guān)措施的實(shí)施和運(yùn)用而發(fā)生變化（圖2）。在結(jié)合部逐步引入該工具以有所側(cè)重地開展防火設(shè)計(jì)，以填補(bǔ)特定林區(qū)生態(tài)環(huán)境以及生活和生產(chǎn)等各項(xiàng)林間設(shè)施在火災(zāi)場景中的脆弱性短板，是未來主攻方向之一。

因當(dāng)?shù)亓?xí)俗使然，一塊安葬祖先的墓地，難免出現(xiàn)火源。這樣的設(shè)施的存在使得該地域具有極高潛在的著火危險(xiǎn)性。對(duì)于這類場所，在加強(qiáng)火源行政管理的同時(shí)，應(yīng)在可能的條件下確保與毗鄰草地和森林可燃物的有效分隔，以保持安全距離，并在此周邊加強(qiáng)防范措施，如安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)和設(shè)置防飛火的金屬絲網(wǎng)籬笆等。當(dāng)然，相應(yīng)的火源管理是有季節(jié)性的[2，13，14]。因?yàn)椋?dāng)可燃物含水率較高或雨季來臨時(shí)，即使有火源，幾乎不存在火災(zāi)危險(xiǎn)性。在這種時(shí)段，實(shí)際上可以讓當(dāng)?shù)鼐用褡杂墒褂酶黜?xiàng)設(shè)施。

這幾年野營、野炊越來越風(fēng)行，并多出現(xiàn)在結(jié)合部。另一個(gè)明顯的趨勢(shì)是，人們對(duì)居住環(huán)境的要求越來越高，開始熱衷于將住宅建在毗鄰森林的地域。這些對(duì)結(jié)合部火災(zāi)防治工作是一種新挑戰(zhàn)[14]。通過對(duì)不斷變化的火災(zāi)形勢(shì)的科學(xué)認(rèn)識(shí)，建立并完善結(jié)合部建筑住宅和各項(xiàng)林間設(shè)施的防火規(guī)范，并真正予以落實(shí)。如果跟不上發(fā)展的火災(zāi)形勢(shì)，勢(shì)必會(huì)變得很被動(dòng)。對(duì)未來結(jié)合部火災(zāi)現(xiàn)場開展細(xì)致的調(diào)查則是把握火災(zāi)形勢(shì)發(fā)展動(dòng)態(tài)和找到問題關(guān)鍵及解決辦法的有效途徑。

火災(zāi)現(xiàn)象調(diào)查細(xì)節(jié)大致如下：

火源形成部分

1）地點(diǎn)、方位和當(dāng)?shù)氐匦蔚孛玻ㄓ肎PS定位并輔以地面照片和航拍圖片說明）。

2）出現(xiàn)時(shí)間和基本過程。

3）出現(xiàn)背景和原因。

4）火源種類。

一次引燃部分

1）可燃物種類。

2）可燃物分布狀況（將引燃區(qū)域附近未燃可燃物多處取樣并密封）。

3）當(dāng)?shù)貧庀髼l件（包括當(dāng)?shù)貧庀笈_(tái)預(yù)報(bào)的氣溫、濕度、風(fēng)向和風(fēng)速、日照和降雨等）。

4）現(xiàn)場氣象條件估測（如氣溫、濕度、風(fēng)向和風(fēng)速、日照和降雨等）。

一次引燃向二次引燃轉(zhuǎn)變

1）現(xiàn)場目擊情況，包括一次引燃后火場狀況（如火焰高度和蔓延速度）以及向二次引燃轉(zhuǎn)變的現(xiàn)場目擊紀(jì)錄、圖片和航片及視頻資料等。

2）判斷轉(zhuǎn)變機(jī)理。①如果是直接火焰接觸或蔓延需要有連續(xù)分布可燃物。②如果為火焰輻射引燃，要求一次引燃后的低地表火有一定規(guī)模并且火強(qiáng)度較大，接受體的接受面正對(duì)火焰前鋒并且較易燃。③如果為飛火點(diǎn)燃，則需要有環(huán)境風(fēng)；二次引燃著火區(qū)在風(fēng)的下游并且與一次引燃的火區(qū)不連續(xù)；應(yīng)看到散落在附近被遷移的燃過的可燃物屑?jí)K。

3）一次引燃后火災(zāi)現(xiàn)場物證提取，包括測量遺留的熏黑高度和地表可燃物的燃燼量（即選取若干標(biāo)準(zhǔn)方對(duì)已過火可燃物取樣和稱量并封存）等。

4）如果有飛火屑?jí)K形成，則盡可能多地取樣并封存，并記錄離一次引燃火場的距離。

從工作的內(nèi)容來看，只是在目前火災(zāi)統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上作一些擴(kuò)充并注重細(xì)節(jié)而已?？梢韵仍谌藶榛馂?zāi)嚴(yán)重的重點(diǎn)林區(qū)局部作樣板性嘗試，并在此基礎(chǔ)上逐步將樣板點(diǎn)推廣到全國。最終的采樣地應(yīng)覆蓋全國各大林區(qū)，并且樣板地（如鄉(xiāng)級(jí)以上規(guī)模的林場）的數(shù)量應(yīng)不少于100個(gè)，以確保未來現(xiàn)場數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析的全面性和可靠性。

從事調(diào)查和統(tǒng)計(jì)的工作人員需作短期培訓(xùn)，以確保未來所記錄的現(xiàn)象、現(xiàn)場觀察數(shù)據(jù)和實(shí)地樣品采集的可靠性和準(zhǔn)確性。設(shè)有航空護(hù)林基站的地區(qū)，可以在安排巡護(hù)服務(wù)時(shí)增加對(duì)火災(zāi)現(xiàn)場和過火跡地的拍照、視頻甚至紅外攝像工作，為全面了解和印證特定火災(zāi)形成和發(fā)展過程提供進(jìn)一步信息。

相關(guān)工作成果主要包括：

1）不同林區(qū)特定結(jié)合部火災(zāi)發(fā)生的地域和時(shí)域特征。

2）對(duì)結(jié)合部火災(zāi)形成條件和復(fù)雜蔓延過程的系統(tǒng)和深刻認(rèn)識(shí)。

3）火源種類的科學(xué)劃分以及相應(yīng)的管理措施。

4）與林區(qū)特點(diǎn)相符合的和細(xì)化的可燃物管理技術(shù)規(guī)范。

5）合理制定結(jié)合部生活設(shè)施、公共服務(wù)設(shè)施、安全生產(chǎn)和作業(yè)的規(guī)章制度。

6）針對(duì)擁有需重點(diǎn)保護(hù)設(shè)施，諸如儲(chǔ)糧屯、林產(chǎn)企業(yè)、電信中繼和供電系統(tǒng)、鐵路干線以及國防設(shè)施等，結(jié)合部的火災(zāi)危險(xiǎn)性評(píng)估技術(shù)。

7）針對(duì)具有特定火災(zāi)危險(xiǎn)性的結(jié)合部的火災(zāi)監(jiān)測和報(bào)警系統(tǒng)安裝標(biāo)準(zhǔn)以及撲滅火裝備的儲(chǔ)備方案。

8）基于對(duì)火災(zāi)形成和轉(zhuǎn)變條件科學(xué)認(rèn)識(shí)提出的經(jīng)濟(jì)、高效的火災(zāi)初期控制（撲救）方法和戰(zhàn)術(shù)。

3 結(jié)論

結(jié)合部火災(zāi)易發(fā)難控，與在該獨(dú)特地域上擁有豐富的潛在火源和可燃物分布密切相關(guān)。認(rèn)真研習(xí)火災(zāi)案例，就能找到有效解決問題的方法。不斷積累火災(zāi)案例調(diào)查結(jié)果，意味著可以像“紀(jì)昌學(xué)射”一樣，越來越清晰地看到實(shí)現(xiàn)我們目標(biāo)的有效技術(shù)途徑，從而突破目前過分依賴火源管理以及針對(duì)結(jié)合部人群活動(dòng)行政干預(yù)為主的管理模式，提升工作效率，有效避免森林大火的發(fā)生。

通過獲取翔實(shí)的第一手資料，認(rèn)識(shí)結(jié)合部火災(zāi)形成的條件和演化過程，建立起結(jié)合部火災(zāi)防治的新理念和新思路，開發(fā)與特定地域特點(diǎn)相符合、經(jīng)濟(jì)高效的火災(zāi)防控技術(shù)與措施。通過對(duì)局部地區(qū)的火災(zāi)危險(xiǎn)性和潛在隱患的科學(xué)評(píng)估，以開展對(duì)具體地域的科學(xué)管理，從技術(shù)角度實(shí)現(xiàn)大幅度降低人為因素造成火災(zāi)發(fā)生次數(shù)的目標(biāo)。

致謝！本項(xiàng)工作中針對(duì)森林和村鎮(zhèn)結(jié)合部火災(zāi)形勢(shì)的調(diào)研得到云南省、海南省以及重慶市森林防火指揮部辦公室的大力支持。

[1]Radeloff VC,Hammer RB,Stewart ST,Fried JS,Holcomb SS,McKeefry JF.The wildland-urban interface in the United States[J].Ecological Applications,2005,15(3):799–805.

[2]姚樹人,文定元.森林消防管理學(xué)[M].北京:中國林業(yè)出版社,2002.

[3]杜永勝,王立夫，等.中國森林火災(zāi)典型案例（1953-2005）[M].北京:中國林業(yè)出版社,2007.

[4]李小川,李興偉,王振師,等.廣東森林火災(zāi)的火源特點(diǎn)分析[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2008,28(1):89–92.

[5]Ramsay GC,McArthur NA,Dowling VP.Preliminary results from an examination of house survival in the 16 February1983bushfiresinAustralia[J].FireandMaterials,1987,11:49–51.

[6]PyneSJ,AndrewsPL,LavenRD.IntroductiontoWildland Fire(2nd ed.)[M].New York:John Wiley&Sons,1996.

[7]US Fire Administration.Fires in the wildland/urban interface[J].TopicalFireResearchSeries,2002,2(16):1–3.

[8]Wang H-H.Ember attack:Its role in the destruction of houses during ACT bushfire in 2003[C].Proceedings of Australasian Bushfire Conference 2006,Brisbane,Australia,June 2006.

[9]Cohen JD,Saveland J.Structure ignition assessment can help reduce fire damages in the W-UI[J].Fire Management Notes,1997,57(4):19–23.

[10]Cohen JD.Wildland-urban fire–a different approach[C].Proceedings of Fire Fighter Safety Summit,November 6-8,2001,Missoula,MT.International Association of Wildland Fire,Fairfax,VA.

[11]Babrauskas V.Ignition Handbook[M].Issaquah,WA:Fire Science Publishers,Fire Science and Technology,Inc.,2003:629–631.

[12]王海暉.交界域火災(zāi)現(xiàn)象和防治對(duì)策探討[J].森林防火，2008，(4):13–15.

[13]田曉瑞,舒立福,王明玉,等.西藏森林火災(zāi)時(shí)空分布規(guī)律研究[J].火災(zāi)科學(xué),2007,16(1):10–14.

[14]張思玉.我國森林火災(zāi)特點(diǎn)的動(dòng)態(tài)分析[J].森林防火,2013，(2):15–19.

[15]王海暉,陶駿駿,盛昌棟.森林防火隔離帶技術(shù)的變革與優(yōu)勢(shì).世界林業(yè)研究[J],2015,28(6):46–52.

[16]王海暉.當(dāng)前形勢(shì)下發(fā)展生物防火技術(shù)的重要性[J].森林防火，2017，(1):47–53.