西南林区森林防火分区技术探讨

2017-04-05李世友袁俊杰王秋华苏文静

森林防火 2017年1期

关键词：生土苍山林区

李世友，袁俊杰，杨林，王秋华，苏文静

（1.西南林业大学土木工程学院，云南昆明 650224；2.云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南昆明 650224；3.南方航空护林总站，云南昆明 650021）

西南林区森林防火分区技术探讨

李世友1，2，袁俊杰3，杨林3，王秋华1，苏文静1

（1.西南林业大学土木工程学院，云南昆明 650224；2.云南省森林灾害预警与控制重点实验室，云南昆明 650224；3.南方航空护林总站，云南昆明 650021）

在介绍建筑防火分区的定义、作用和建筑防火分隔技术的基础上，提出了借鉴建筑防火分区方法、防火分隔技术探索森林防火分区方法的思路，初步探讨了西南林区森林防火分区面积确定方法和消防水系统、生土隔火带、生物防火带等常用阻火带的建设技术。

西南林区；防火分区；防火分隔；阻火带

西南林区大多山高坡陡、地形复杂、交通不便，干湿季分明、气候干燥，可燃物类型复杂，火源种类多样，是我国森林火灾的多发区、重灾区。对于这种复杂地形、气象、植被条件下的高强度森林火灾，灭火方法和手段极其有限，灭火安全事故频发。如2009年2月2日云南省晋宁县防火办主任李昆朋灭火时牺牲，2010年5月22日云南省宁蒗县森林火灾致12名扑火队员牺牲，2010年12月5日四川省道孚县草原火灾致22人遇难，2011年3 月2日云南大理州剑川县森林火灾造成9人牺牲、7人受伤。2002-2007年，西南地区（云南、贵州、广西、四川、重庆等省、市）年均发生森林火灾769起、过火面积9830 hm2，平均每年森林火灾造成7人死亡、9人受伤[1]。研究西南林区森林防火分区建设技术对于探索新的森林消防道路具有重要的意义。

1 防火分区

防火分区常用于建筑物，是指采用防火分隔措施划分出的、能在一定时间内防止火灾向同一建筑的其余部分蔓延的局部区域（空间单元）。建筑内设置防火分区的意义在于：建筑某部位起火后，能够将火势限定在一定的范围，使其不至于迅速蔓延，避免建筑物内火灾发生轰燃，并为人员、物资疏散和救援工作赢得时间，进而减少和控制火灾所造成的损失。防火分区既是控制火灾蔓延的区域，同时也是人员安全疏散和展开消防扑救的区域，因为对起火区域来讲，未起火区域（防火分区）是相对安全的区域。防火分隔设施是指能在一定时间内阻止火势蔓延，且能把建筑内部空间分隔成若干较小防火空间的设施，它在火场中要起到防火分隔的作用，必须达到一定的耐火极限，需要承受热辐射、热对流作用以及热气流冲击的机械力作用。按照防止火灾向防火分区以外扩大蔓延的功能，可将防火分区分为两类：一是竖向防火分区，用以防止多层或高层建筑物层与层之间竖向发生火灾蔓延；二是水平防火分区，用以防止火灾在水平方向扩大蔓延。在我国现行的消防设计规范中，常用的水平防火分隔设施是指防火墙和防火门、防火卷帘、防火水幕、防火阀以及排烟防火阀等建筑构件。用于建筑防火分隔的建筑构件主要包括防火墙、不燃烧体分隔物，防火门（窗）、防火阀、防火卷帘或水幕、防火封堵等。从防火角度看，防火分区划分得越小，越有利于保证建筑物安全。但如果划分得过小，则会影响建筑物的使用功能，这样做显然是行不通的。确定防火分区面积大小要考虑建筑物的使用性质、重要性、火灾危险性、高度、消防扑救能力以及火灾蔓延的速度等因素。相关规范规定了不同耐火等级建筑的防火分区最大允许建筑面积。

森林防火分区的研究和应用较少，李世友提出了借鉴建筑防火分区技术进行森林防火分区[2]；文娟将广西全区森林防火划分为5大区域并提出了相应的分区治理措施[3]；王爱军将张家口市分为3类森林防火区域，并提出了相应的森林火灾预防和扑救对策[4]；张思玉论述了森林火灾分区分类施治的基本内涵、必要性、意义，认为分区分类施治是适合我国国情的森林防火的重要手段[5-7]。后3者均为大尺度分区，为广义的火险区划范畴，本文拟探讨小尺度分区技术，即针对具体的山头地块、林分进行森林防火分区阻隔的方法和技术。

2 适合西南林区的森林防火分隔技术

2.1 防火分区面积

防火分区面积大小由森林的燃烧性、主要树种的阻火和耐火性能、森林价值、立地条件、气候特点、消防资源和扑救能力、当地经济和社会发展水平、防火目标以及潜在的林火行为、火灾危险性等因素决定。可以参照建筑物的防火分区最大允许面积确定方法，结合现有各种森林火险区划方法，综合考虑以上各相关要素，制定森林防火分区面积确定方法，为森林防火分区技术应用奠定基础。

2.2 防火阻隔网建设技术

2.1.1 消防水系统

以水灭火是世界各国重要的林火扑救方法。我国开发了多种移动式以水灭火装备和设备，如飞机吊桶灭火、飞机洒水灭火、消防水车、消防泵、接力水泵灭火系统、风水灭火机、动力喷水灭火机、高压细水雾灭火机、移动火箱、灭火水枪等，林区建设了消防水窖、蓄水池等固定灭火设施，这些都在西南林区森林消防中得到不同程度的应用。云南苍山[8-9]、山东蒙山[10]、江苏虞山[11]、安徽黄山[12]等景区修建了消防水池、消防管网等以水灭火固定设施。

苍山是大理苍山洱海国家级风景名胜区和国家级自然保护区的主体构成部分，苍山国家地质公园是我国著名的古冰川遗迹地，植被茂密、生物多样性丰富，森林类型以易燃的云南松Pinus yunnanen⁃sis林、华山松Pinus armandii林为主，由于景点景区多、公墓和寺庙观宇多、周边村寨密集，火源管理极其困难，属大理市森林火灾高发区域。苍山森林消防水管网工程位于苍山中下部海拔2600 m左右，沿玉带路景区横向铺设，设消防水池9个，累计容积达2100 m3，输水管道上建设有消防栓[8-9]。

苍山由中和峰、龙泉峰、玉局峰、马龙峰等19座海拔3074～4122 m的山峰组成，两峰间山沟常年有清澈的水流，即使是干旱的防火期，沟下部也不断流，具有以水灭火的天然条件。作为国家级风景名胜区、自然保护区，任何需要破坏和改造森林的防火手段都难以在苍山实施，如生土隔离带、生物防火带建设就难以在火灾危险性大的核心景区开展。由于苍山森林连续性好，一旦发生森林火灾，除两峰间山沟有一定的阻火作用外，几乎没有其他天然屏障可以利用。所以，建设和利用消防水管网是一项效果明显、对景区影响小的技术手段。实地调查发现，苍山消防水管网建设工程仍有不足，需要在以下几方面加以改进：①沿主要上山道路建设支管系统和消火栓等出水设备；②建设自动喷灌系统，即充分利用苍山充足的水源，沿管网建设带旋转喷头的自动喷灌网，在防火期利用夜间没有游人的时段，对林地进行喷灌，不仅可以增加可燃物含水率，还可以使旱季干枯的植物和落叶植物提前返青，发挥管网带自身的阻火作用和生物防火作用；③在管网带沿线隐蔽场所放置消防水带、接扣、水枪、专用扳手等灭火设备和工具；④储备环保型灭火剂。由于苍山下部易着火部位具有发生针叶林高强度树冠火的条件，对上山火的扑救难度极大，玉带路管网上部又无险可守，一旦玉带路失守，处置难度成倍增加，可以储备环保型水溶性灭火剂，大幅度提高水灭火效率，以确保苍山森林安全。

水管网灭火系统对森林影响小，利用周期长，使用成本低廉，值得大力推广应用。西南林区有不少森林火灾风险大、保护价值高、具备良好以水灭火条件的名山，可以建设水灭火系统。作为一种新型森林消防方式，技术上不是很成熟，经过实践检验、可供参考的成功案例极少。当前需要进一步研究的内容有：①不同条件下的消防需水量计算方法；②消火栓和喷头密度、最不利点的出水流量和压力等关键技术参数的确定方法；③对系统在低温条件下的保护技术；④远程控制技术；⑤与化学灭火、航空灭火、以火灭火等其他灭火手段的配合使用方法。

2.1.2 生土隔火带

生土隔火带可以阻止低强度地表火或腐殖质火的蔓延，有的还可以作为运送扑火队员和扑火物资的通道。开设地段多为山脊、林缘、村屯和库房周围、道路和河流两侧，也可在大片林区内通过开设生土带连接河流、道路、农地、湖泊和其他自然、人工障碍物形成封闭的阻火网。西南地区修建了大量生土隔火带，大量开设生土隔火带会造成一定的水土流失、破坏森林景观，而且维护成本高，还能造成易燃植物紫茎泽兰Eupatorium adenopho⁃rum、地盘松Pinus yunnanensis var.pygmaea大量生长，在紫茎泽兰入侵区应慎修生土隔火带[13-15]。

2.1.3 生物防火带

西南林区物种丰富，可供利用的防火植物较多。但在云南、四川的部分重点火险区，旱季较长，可供利用的防火树种相对较少，可以营造经济林防火带、防火草带、藤本植物防火带，慎造银荆Acacia dealbata等外来生物防火林带。可供利用的经济林树种有东魁杨梅Myrica rubra var.typica Tsen、荸荠杨梅 Myrica rubra var.atropurpurea Tsen、油茶Camcllia aleifera等[16-17]；白三叶Trifoli⁃um repens L.、马蹄金Dichondra repens Forst可以用于营造防火草带，中华常春藤Hedara nepalensis Koch var.sinensis（Tobler）Rehd等藤本、草本植物可以用于生物防火[18-19]。

通过嫁接、林下种植牧草和经济作物等措施可以降低森林燃烧性，如将野生的矮杨梅Myrica nana Cheval、大树杨梅Myrica esculenta嫁接成荸荠杨梅、东魁杨梅。川梨Pyrus pashia、野核桃Jug⁃ lans cathayensis、野八角Illicium simonsii等也可嫁接成经济树种；在林下种植白三叶Trrifolium re⁃pens、红三叶Trifolium pratense、杂三叶Trifolium Hybridum等优良牧草不仅可以降低地表可燃物的燃烧性，而且可以提高土壤肥力，通过动物的采食活动，还可以破坏林下可燃物的连续性[14]，防火、经济、生态效益明显。林下种植草果Amomum tsaoko等经济作物也可以起到一定的阻火效果。

集体林权制度改革后，在集体林地上新建没有直接经济效益的防火道路、生土隔火带，可能会受到来自林地经营者的阻力。为解决新的隔火带建设的问题，可以将规划用于防火道路、生土阻火带建设的林地向林农开放，并允许林农在不大面积破坏原森林的情况下，自主种植经济林防火植物、牧草、野生蔬菜、食用菌或其他有经济价值的植物。

2.1.4 阻火山沟

李世友调查发现云南安宁2006年“3·29”森林火灾火烧迹地79条较长山沟均具有一定的阻火作用，总结了山沟的阻火特性[20]。由山沟改造成的免修、半免修防火林带具有阻火效能高、成本低的优点[21-23]。山沟的防火作用一旦形成，基本不用维护即可长久发挥作用，生态、经济效益显著。西南林区山高坡陡、沟壑众多，不少山沟中下部防火期湿度大、难燃植物较多，是天然的阻火带，可以充分利用山沟的阻火作用，按“两坡夹一沟”的模式对山体进行纵向防火分区。

2.1.5 灭火时临时开设阻火带

在灭火过程中，可以采用砍伐易燃植物、点烧易燃可燃物、搬离可燃物、喷洒水和化学灭火剂、开挖生土隔离带等多种方式形成阻火带。在砍设阻火带时，尽可能保留云南油杉Keteleeria evelyni⁃ana、栓皮栎Quercus variabilis等耐火植物的主干，即只伐除其易燃树冠，保留难燃树干和大枝，为灾后快速恢复森林环境保留必要的条件。通过点烧形成阻火带时，要尽可能保护耐火性差、火后恢复慢、保护价值大的植物和森林类型。在灭火阶段临时开设阻火带时，应优先采用洒水和搬、烧、砍等对森林影响相对较小、火后恢复快的手段，而开挖生土阻火带特别是利用大型机械开挖生土阻火带只在人力不足、灾后能作为林区公路使用的条件下才使用。

2.1.6 其他

林区道路、河流、湖泊、农地、不能过火的悬崖峭壁均是可以利用的人工和自然障碍物。近年来，西南地区修建了不少风力发电设施，相应的道路也修建了不少。这些道路多位于山脊，具有较好的阻火作用，在进行绿化时要尽可能选用难燃灌木、藤本植物、草本植物，特别是常绿植物。此外，利用森林可燃物制炭，可以大量消耗可燃物，形成条状、块状难燃森林，防火作用明显，建议有关部门将制炭机具纳入农机补贴范围，以便大力推广应用。

3 结语

与南方其他林区相比，西南林区森林火灾具有树冠火比例高、处置难度大、灾后森林恢复慢等特点。在有些条件下，依靠阻火带阻火是最佳甚至唯一的灭火手段。森林消防水系统、生土隔火带、生物防火带、林区道路等多种类型阻火带均在西南林区不同程度应用，但远未形成封闭网络，密度也远未能满足实际需求，阻火带建设任重道远。可以借鉴建筑防火分区方法、防火分隔技术，继续探索森林防火分区面积确定方法、阻火带建设技术，为保护西南林区宝贵的森林资源奠定基础。

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