摘 要 內(nèi)蒙古呼倫貝爾市森林火災(zāi)頻發(fā)，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和林業(yè)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響。為提高呼倫貝爾市森林防火效率，保護(hù)地區(qū)林業(yè)資源，分析當(dāng)?shù)厣址阑鸸ぷ鞔嬖诘幕痣U(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)覆蓋面不足、林木采伐導(dǎo)致林火蔓延速度加快、防火隔斷帶建設(shè)進(jìn)度緩慢及林火自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備維護(hù)難度大等問題，并針對(duì)問題提出提高火險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)覆蓋率、優(yōu)化林木配置結(jié)構(gòu)控制火災(zāi)蔓延、加快防火隔斷帶建設(shè)進(jìn)程、開發(fā)智能化林火監(jiān)測設(shè)備等對(duì)策。

關(guān)鍵詞 森林防火；技術(shù)改進(jìn)；智能化監(jiān)測；內(nèi)蒙古呼倫貝爾市

中圖分類號(hào)：S762.3 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：C DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.12.080

近年來，隨著全球氣候變暖，內(nèi)蒙古呼倫貝爾市森林火災(zāi)發(fā)生頻率及蔓延速度呈上升趨勢，給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境及林業(yè)經(jīng)濟(jì)帶來嚴(yán)重威脅。當(dāng)前，呼倫貝爾市森林防火技術(shù)體系在火險(xiǎn)預(yù)警覆蓋面、防火隔斷帶建設(shè)等方面存在短板，導(dǎo)致防火效果欠佳。為此，呼倫貝爾市有必要加強(qiáng)火險(xiǎn)防治體系建設(shè)，構(gòu)建智慧化森林防火技術(shù)系統(tǒng)，以提高其森林防火能力。

1 森林火災(zāi)對(duì)生態(tài)環(huán)境及林業(yè)經(jīng)濟(jì)的影響

森林火災(zāi)對(duì)呼倫貝爾市生態(tài)環(huán)境及林業(yè)經(jīng)濟(jì)造成雙重影響。1）森林火災(zāi)蔓延會(huì)破壞森林生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)。具體而言，火災(zāi)會(huì)導(dǎo)致土壤養(yǎng)分流失，土壤結(jié)構(gòu)和水分特征發(fā)生變化，微生物群落和土壤酶活性下降，從而影響土壤肥力。同時(shí)，火災(zāi)產(chǎn)生的高溫會(huì)毀傷林木的生長組織，導(dǎo)致林木出現(xiàn)不同程度的枯死。一旦發(fā)生火災(zāi)，森林植被覆蓋度會(huì)大幅下降，使得林地易受水土流失的影響。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近10年，呼倫貝爾市因森林火災(zāi)導(dǎo)致的水土流失面積高達(dá)0.5萬hm2[1]。2）森林火災(zāi)對(duì)林業(yè)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重影響?；馂?zāi)會(huì)直接燒毀大量可利用的林木資源，減少林產(chǎn)品的產(chǎn)出。此外，火災(zāi)后林地生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)期間的林地也損失了相應(yīng)的林業(yè)產(chǎn)出。綜上所述，森林火災(zāi)通過破壞生態(tài)環(huán)境和林業(yè)資源對(duì)呼倫貝爾市的可持續(xù)發(fā)展能力造成負(fù)面影響。因此，加強(qiáng)森林防火體系建設(shè)，是保護(hù)呼倫貝爾市生態(tài)安全和林業(yè)經(jīng)濟(jì)的重要舉措。

2 存在的問題

2.1 火險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)覆蓋面LBr88mu6he+B+nOcGRgdHA==不足

當(dāng)前，在呼倫貝爾市森林防火技術(shù)體系中，火險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)覆蓋面不足是較為突出的問題。呼倫貝爾市森林面積達(dá)到1 200萬hm2，而現(xiàn)有的自動(dòng)氣象站密度較低，每100 km2內(nèi)僅布設(shè)1～2個(gè)站點(diǎn)[2]。站點(diǎn)分布疏落導(dǎo)致對(duì)火險(xiǎn)的監(jiān)測預(yù)警存在空白區(qū)，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)全區(qū)域氣象參數(shù)的實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測，無法準(zhǔn)確預(yù)判某些地段的火險(xiǎn)等級(jí)。例如，2021年7月發(fā)生在呼倫貝爾市西部沿邊地帶的特大森林火災(zāi)，起火點(diǎn)附近50 km范圍內(nèi)沒有設(shè)立氣象站，導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生12 h后火勢才被發(fā)現(xiàn)報(bào)告，延誤了最佳滅火時(shí)機(jī)[3]。此外，現(xiàn)有氣象站存在設(shè)備老化、數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)性差、與消防和林業(yè)部門的信息系統(tǒng)互聯(lián)互通不暢等問題，導(dǎo)致局地火險(xiǎn)預(yù)警信息無法快速推送指揮部門和滅火救援隊(duì)伍。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近3年因火險(xiǎn)預(yù)警不及時(shí)導(dǎo)致滅火行動(dòng)延誤的火災(zāi)高達(dá)11起[3]。由此可見，預(yù)警系統(tǒng)覆蓋面和數(shù)據(jù)共享能力的不足，嚴(yán)重制約了呼倫貝爾市森林防火技術(shù)體系的效能。

2.2 林木采伐導(dǎo)致林火蔓延速度加快

呼倫貝爾市部分林區(qū)存在違法采伐和濫伐林木的現(xiàn)象，導(dǎo)致林火蔓延速度加快。一些林業(yè)經(jīng)營主體為追求經(jīng)濟(jì)效益，在采伐過程中未嚴(yán)格執(zhí)行低影響伐采技術(shù)規(guī)程，破壞了林分原有的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，增加了林火燃料的負(fù)荷量，降低了林木抗火能力，造成林地生態(tài)環(huán)境退化。具體而言，隨著喬木密度的降低，林下光照度增加，灌木和林地植被獲得較多的光照資源，生長旺盛，形成大量可燃物，為火勢蔓延提供了“梯度燃料”。此外，采伐林木后留下的枝條、樹樁等采伐殘余物，在干燥狀態(tài)下也可成為地表火蔓延的“橋梁”。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在發(fā)生過采伐活動(dòng)的林分火災(zāi)中，火勢蔓延速率較未受干擾林分的平均水平高1.5～2.0倍[2]。因此，違法濫伐嚴(yán)重制約了呼倫貝爾市森林防火能力的提高。

2.3 防火隔斷帶建設(shè)進(jìn)度緩慢

呼倫貝爾市防火隔斷帶建設(shè)進(jìn)度緩慢，制約了森林防火能力的提升。隔斷帶是指在林地周邊或森林火災(zāi)高發(fā)區(qū)設(shè)置的阻隔火勢蔓延的防護(hù)帶，可分為無燃料隔斷帶和抗火隔斷帶2類。無燃料隔斷帶通過清理可燃物實(shí)現(xiàn)“源頭控火”，抗火隔斷帶則依托抗火樹種組成的防線達(dá)到阻隔火勢傳播的目的。據(jù)林業(yè)部門統(tǒng)計(jì)，呼倫貝爾市森林總面積的2.5%設(shè)置了防火隔斷帶，而《全國森林防火規(guī)劃（2016—2025）》要求的標(biāo)準(zhǔn)為5%以上，現(xiàn)狀與規(guī)劃要求差距較大[4]。隔斷帶建設(shè)進(jìn)度緩慢的主要原因在于地形地貌復(fù)雜，大面積原生濕地林分不宜進(jìn)行大范圍管護(hù)。此外，隔斷帶施工期間對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響需要審慎評(píng)估。上述困難導(dǎo)該呼倫貝爾市防火隔斷帶建設(shè)面臨較大挑戰(zhàn)。

2.4 林火自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備維護(hù)難度大

呼倫貝爾市現(xiàn)有的森林火災(zāi)自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備維護(hù)難度大，制約了森林防火技術(shù)水平的提高。該類設(shè)備主要包括紅外熱像監(jiān)測儀、火點(diǎn)定位系統(tǒng)、無人機(jī)等。這些設(shè)備廣泛布設(shè)于偏遠(yuǎn)林區(qū)，對(duì)運(yùn)維人員的技能要求較高。具體而言，紅外熱像監(jiān)測儀需要定期校準(zhǔn)，以保證圖像質(zhì)量和測溫準(zhǔn)確度；火點(diǎn)定位系統(tǒng)中全球定位系統(tǒng)（Global Positioning System，GPS）信號(hào)發(fā)射器的電池更換及信號(hào)同步檢測過程較復(fù)雜；無人機(jī)設(shè)備出勤前需要對(duì)機(jī)身結(jié)構(gòu)、控制程序、圖像傳輸系統(tǒng)等進(jìn)行全面檢查。然而，現(xiàn)狀是呼倫貝爾市森林防火一線工作人員裝備維護(hù)技能整體偏弱，導(dǎo)致自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備的可靠性得不到有效保障。例如，2021年6月，大興安嶺林區(qū)因熱成像儀鏡頭污染未得到及時(shí)清理，導(dǎo)致多個(gè)傳感節(jié)點(diǎn)在火災(zāi)發(fā)生后無法正確檢測熱源方位，造成火場監(jiān)測系統(tǒng)癱瘓[5]。因此，加強(qiáng)監(jiān)測設(shè)備使用維護(hù)培訓(xùn)，提升森防人員的裝備保障能力，是提高呼倫貝爾市森林防火技術(shù)水平的重要課題。

3 對(duì)策

3.1 提高火險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)覆蓋率

為提高森林火險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)的覆蓋率，呼倫貝爾市可從完善監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和加強(qiáng)數(shù)據(jù)應(yīng)用2個(gè)方面著手。1）科學(xué)規(guī)劃布局增設(shè)自動(dòng)氣象站點(diǎn)。依托區(qū)位綜合定位系統(tǒng)和地理信息系統(tǒng)技術(shù)，按照每50～100 km2設(shè)置1個(gè)站點(diǎn)的密度要求，確定新增站點(diǎn)的優(yōu)化分布方案。重點(diǎn)考慮沿邊地區(qū)、火險(xiǎn)等級(jí)較高區(qū)域、交通運(yùn)輸通道兩側(cè)等關(guān)鍵地帶。同時(shí)，配套提升站點(diǎn)設(shè)備的連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行能力，選擇適用于嚴(yán)寒地區(qū)的檢測元件，加裝供配電和遠(yuǎn)程控制功能模塊，保證氣象要素?cái)?shù)據(jù)的持續(xù)采集能力。此外，統(tǒng)籌各類氣象雷達(dá)、林火煙霾探測相機(jī)等天基和高空平臺(tái)的數(shù)據(jù)，構(gòu)建多源異構(gòu)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。2）加強(qiáng)火險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)與消防和林業(yè)部門的信息融合應(yīng)用。搭建統(tǒng)一的森林火險(xiǎn)預(yù)警云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)氣象、林業(yè)、消防等部門火險(xiǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的集中管理及服務(wù)發(fā)布。開發(fā)智能化數(shù)據(jù)分析模塊，采用機(jī)器學(xué)習(xí)算法，基于多源監(jiān)測數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)近實(shí)時(shí)的火險(xiǎn)評(píng)級(jí)和趨勢預(yù)測。并通過移動(dòng)終端等方式，主動(dòng)下發(fā)火險(xiǎn)預(yù)警信息給防控人員。此外，建立火險(xiǎn)信息發(fā)布的應(yīng)急流程體系，明確預(yù)警內(nèi)容解讀標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)森林防火行動(dòng)有序開展。

3.2 優(yōu)化林木配置結(jié)構(gòu)控制火災(zāi)蔓延

為控制森林火災(zāi)蔓延速度，呼倫貝爾市需要從優(yōu)化林木立地配置結(jié)構(gòu)入手，實(shí)施符合防火要求的施業(yè)模型改造。1）科學(xué)確定關(guān)鍵林分的防火林類型。對(duì)于位置重要、火險(xiǎn)等級(jí)高的天然林，可保持原生樹種組成，采取維持性經(jīng)營模式；對(duì)于采伐度較高的經(jīng)濟(jì)林分，可引入抗火樹種構(gòu)建復(fù)層混交林。具體而言，白樺、云杉等喬木層具備一定抗火性能；針闊混交可形成阻燃的垂直結(jié)構(gòu)。同時(shí)，針對(duì)典型火源地周邊區(qū)域，建立防火廊帽林體系，種植能高效隔絕火災(zāi)蔓延的樹種，發(fā)揮“源頭阻控”功能。2）規(guī)范采伐操作，保障林分的防火穩(wěn)定性。嚴(yán)格落實(shí)《森林采伐作業(yè)規(guī)程》（LY/T 1646—2023），保持立地保存區(qū)面積占比不低于30%，避免過度破壞林冠密度結(jié)構(gòu)；合理利用林下灌木層植被，減少地面獲得的光照，控制地表可燃物負(fù)荷；做好采伐殘余物堆置與清理工作，防止產(chǎn)生火勢蔓延的“橋梁”。3）加大防火隔斷帶建設(shè)力度。重點(diǎn)在火源高發(fā)區(qū)域、交通通道兩側(cè)等關(guān)鍵地點(diǎn)布設(shè)抗火隔斷帶。選擇云杉、紅松等抗火樹種，配套播撒防火地被植物，形成多層次防護(hù)體系。同時(shí)，采用地膜覆蓋等技術(shù)切斷地表火源蔓延路徑，發(fā)揮隔離“阻斷”功能，有效控制火勢跨界蔓延。

3.3 加快防火隔斷帶建設(shè)進(jìn)程

為加快森林防火隔斷帶建設(shè)進(jìn)度，呼倫貝爾市可以從選址布局、施工模式、監(jiān)測評(píng)估3個(gè)方面入手。1）篩選適宜區(qū)域確定防火隔斷帶的優(yōu)先建設(shè)區(qū)。依托地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）平臺(tái)、遙感（Remote Sensing，RS）圖像等技術(shù)手段，重點(diǎn)分析標(biāo)定火源高發(fā)區(qū)、交通運(yùn)輸要道、重點(diǎn)保護(hù)的天然林分等關(guān)鍵區(qū)域。同時(shí)，根據(jù)地形地勢條件，優(yōu)選施工難度較低、周邊生態(tài)影響較小的區(qū)域。對(duì)選定區(qū)域進(jìn)行野外踏勘驗(yàn)證，最終確定2024—2025年的防火隔斷帶重點(diǎn)建設(shè)區(qū)。2）推行施工標(biāo)準(zhǔn)化和信息化建設(shè)模式。制定規(guī)范的防火隔斷帶配置結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，包括立地條件、樹種選擇、密度控制等要求。開發(fā)數(shù)字化的建設(shè)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工程設(shè)計(jì)參數(shù)的統(tǒng)一確定。采用裝配式經(jīng)濟(jì)適用樹種組件，實(shí)現(xiàn)快速定制化種植。建立全過程監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)上傳施工設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)和隔斷帶成活率監(jiān)測信息。實(shí)現(xiàn)防火隔斷帶的標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化和智慧化建設(shè)。3）實(shí)施建成隔斷帶的效能評(píng)估。采用無人機(jī)航測技術(shù)獲取隔斷帶高分辨率影像，計(jì)算生育狀況指標(biāo)，評(píng)估建設(shè)質(zhì)量。設(shè)置樣地，監(jiān)測隔斷帶內(nèi)外微氣候差異、林火煙氣擴(kuò)散速率變化等指標(biāo)，驗(yàn)證隔斷帶的防火效果。通過監(jiān)測結(jié)果反饋優(yōu)化建設(shè)方案、樹種配置比例等，實(shí)現(xiàn)防火隔斷帶建設(shè)水平的持續(xù)提升。

3.4 開發(fā)智能化林火監(jiān)測設(shè)備

為降低林火自動(dòng)監(jiān)測設(shè)備的維護(hù)難度，呼倫貝爾市可以加快研發(fā)應(yīng)用智能化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無人值守持續(xù)監(jiān)測。1）開發(fā)智能巡檢機(jī)器人。選擇適應(yīng)森林地形的履帶式、輪式機(jī)器人底盤，集成環(huán)境感知模塊，實(shí)現(xiàn)森林火點(diǎn)周邊區(qū)域的自主導(dǎo)航。設(shè)置機(jī)械手臂，進(jìn)行紅外熱成像儀清潔、信號(hào)發(fā)射天線角度調(diào)整等操作，實(shí)現(xiàn)設(shè)備在線狀態(tài)檢測與簡單維修。通過遠(yuǎn)程控制中心的指令下發(fā)，指導(dǎo)機(jī)器人按照巡檢路線對(duì)監(jiān)測節(jié)點(diǎn)進(jìn)行維護(hù)，解決偏遠(yuǎn)地區(qū)運(yùn)維保障困境。2）建立故障自檢與安全運(yùn)行的智能監(jiān)測設(shè)備。例如，紅外熱像儀可內(nèi)置圖像處理芯片，利用深度學(xué)習(xí)算法，實(shí)時(shí)分析熱成像質(zhì)量，一旦檢測到圖像失真，則啟動(dòng)自動(dòng)校正程序。再如，火點(diǎn)定位系統(tǒng)可集成自組網(wǎng)的傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間相互監(jiān)測，并與衛(wèi)星通信終端對(duì)接，實(shí)現(xiàn)故障報(bào)警與遠(yuǎn)程診斷。構(gòu)建自主組網(wǎng)的智能監(jiān)控體系，減少外界人工參與，提高系統(tǒng)可靠性。3）研發(fā)防水防震的監(jiān)測設(shè)備。針對(duì)呼倫貝爾市氣候條件苛刻的實(shí)際，開發(fā)適宜低溫環(huán)境的高強(qiáng)度復(fù)合材料機(jī)身，提高結(jié)構(gòu)抗壓抗拉性能。采用密封式設(shè)計(jì)，提高電子部件的防水防潮性能。設(shè)置沖擊緩沖裝置，減少設(shè)備在森林地形復(fù)雜環(huán)境下的機(jī)械應(yīng)力損傷情況。延長無人監(jiān)測的穩(wěn)定工作壽命，實(shí)現(xiàn)呼倫貝爾市森林防火監(jiān)控水平的提升。

4 結(jié)語

森林火災(zāi)對(duì)呼倫貝爾市生態(tài)環(huán)境和林業(yè)經(jīng)濟(jì)造成嚴(yán)重威脅，當(dāng)前其防火技術(shù)體系在火險(xiǎn)預(yù)警、林木配置、隔斷帶建設(shè)、監(jiān)測設(shè)備等方面仍存在短板，亟待加強(qiáng)系統(tǒng)建設(shè)。為此，呼倫貝爾市必須擴(kuò)大火險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)覆蓋面，構(gòu)建精細(xì)化監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并通過數(shù)據(jù)分析與應(yīng)用實(shí)現(xiàn)火險(xiǎn)管理的智慧化。同時(shí)，應(yīng)科學(xué)優(yōu)化立地配置結(jié)構(gòu)，采取低影響采伐、隔斷帶建設(shè)等措施，改善森林防火穩(wěn)定性。此外，要加快智能化監(jiān)測設(shè)備研發(fā)應(yīng)用，提高系統(tǒng)自穩(wěn)定性。后續(xù)可在此基礎(chǔ)上，結(jié)合更為細(xì)致的森林資源調(diào)查評(píng)估成果，制訂實(shí)施路徑更加明確、針對(duì)性更強(qiáng)的森林防火技術(shù)方案。

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（責(zé)任編輯：張春雨）