森林火灾的安全系统分析

艾钰珑

摘 要：对于森林系统而言，火灾是具有摧毁性的，其破坏生态环境，毁灭自然资源，造成巨大的生命财产损失，引发严重的生态环境问题和经济问题。本文根据安全系统分析方法对森林火灾的发生进行研究。

关键词：森林火灾；安全；系统分析

前言：森林是人类宝贵的财富，保障着全球生态的平衡，调节气候环境。森林一方面为人类提供着生活所需原材料，另一方面涵养水土，防治沙漠化，为人类营造良好的生存环境。

由于多种因素，地球上的森林资源面积正在不断的缩小，其中最主要的一个因素就是森林火灾.森林火灾是一种破坏力强、发生频率高、扑灭难度大的一类高风险自然灾害，是全世界森林系统中最为主要的干扰因子，面积森林火灾是被联合国粮农组织称为世界八大自然灾害之一。

据国家统计局数据统计，2019年全国发生森林火灾2345次，受灾森林面积13505公顷，伤亡人数76人，2020年全国发生森林火灾1153次，受灾森林面积8526公顷，伤亡人数41人，造成了十分严重的人员伤害和经济损失。为保障森林生态系统的平衡，人类生存家园的美好，预防森林火灾的发生是尤为重要的，要做到科学预防森林火灾，提高林火管理水平是尤为重要的。

1 安全角度分析

基于安全的分析，在森林生态系统中，火灾的出现是有迹可循的，火灾三要素；可燃物、助燃环境、火源，森林系统包含着可燃物和助燃环境，而火源因素的来源是具有随机性的，当然这是相对而言，在森林火灾中，火源的来源分为生产性火源、非生产性火源和其他火源。

生产性火源包括烧荒烧炭、炼山造林、烧牧场等，非生产性火源包括野外吸烟、上坟烧纸、取暖做饭等，其他火源包括故意放火、雷击火等[1]。据国家统计局统计，人的不安全行为引发的火源占已知火源成因的57.91%。

除了人的不安全行为，环境的变化带来的影响也不可忽视。在环境子系统中，气象变化和地理地形是影响森林火灾的重要因子，这会导致森林火灾的发生具有区域性差異。森林火灾多发生在秋、冬、春几个季节，气候干燥，降雨量小，植被物干燥，森林火灾发生率高。例如大兴安岭森林火灾集中发生于春季，积雪融化，气候回暖，植被干燥，容易发生火灾。

南方地区火灾多发生于秋冬季节，降雨量小，气候干燥，空气湿度低，枯叶累积，更容易发生火灾。基于地理地形因数影响下，森林火灾发生次数较多的是贵州、广西、云南、福建、江西、广东等一些南方地区，火灾的频发，与当地的地形、森林覆盖面积和区域内森林火灾防护水平有关。贵州作为全国森林火灾的重灾区，导致其林火频发的原因有地形地貌复杂，地势起伏剧烈，森林覆盖率广，一旦发生火灾，扑灭难度大，损失严重。

要保障森林系统的安全性，不是浅显地归纳总结，不能从某一段时间，某一次灾害研究，而要注重系统地动态时空特征和整体特性。在动态时空中，渐变往往对应于灾害地孕育和维持;突变对应于灾害的发生和猛烈地扩展。保证森林系统的稳定性，对我们研究森林火灾有着重要意义。

2 森林系统中安全系统工程应用特点

2.1 系统性

森林是由乔木、灌木、微生物、动物等若干组分，与土壤相互影响，相互制约构成的一个有机整体[2]。在森林系统中，综合考虑系统的关联性，环境适应性等特性，从整体出发，始终考虑系统总体目标的满意程度和采取措施可接受程度。例如；森林火险的区划，根据多个影响因子（坡度、坡向、高程、气温、降雨、人文等）所占权重，划分整体的森林火险等级区划，当然因为当地系统的若干组分各有差异，森林火险等级是有区域性和限制性的。

2.2 预测性

在对森林系统的分析中，无论是定性分析，还是定量分析，是为了预测系统存在的危险因素和风险水平。这也是我们在对森林火灾分析中，最为重要的部分，利用现代科技文化水平预测森林系统的安全性，火灾的发生情况，更好地抑制火火灾的发生。

2.3 层次性

基于系统的时空两个维度，森林系统中生命过程有序进行，森林火灾发生时的生命周期，因此森林火灾的发生中具有明显“动态过程”的研究特点。在森林火灾中，主要为木材固体燃烧，其燃烧过程是受热→分解→气体产物→燃烧，生命周期的研究能在我们扑灭火灾时起到关键性作用。对于历史森林火灾数据的收集，总结火灾的动态时空分布规律，能有效帮助我们进行研究。

2.4 择优性

在森林系统的应用特点主要在于系统风险和控制方案的综合与比较，从众多备选方案中选取最优方案。在安全系统分析方法中，一般按下列优先顺序选取方案：设计上消除风险→设计上降低危害→提供安全装置→提供报警装置→提出专门规程和最优方案[3]。在森林系统中，火灾的发生具备一定的随机性，不能在根本上杜绝火灾的发生，更多是火灾的监测，利用卫星遥感、物联网、无人机等技术监控火灾的发生，并联锁报警，在扑灭火灾过程中，应尽量减低火灾危害程度，提供相应的安全保护装置，设置隔离带，阻燃带。

2.5 技术与管理的融合性

随着科技的发展，新概念不断地提出，应急技术越发成熟，人们对安全目的地追求是本质安全性，从根本杜绝森林火灾的发生，但经济的发展又不能满足人们对安全目标的要求，所以一定程度上需要安全管理的辅助。应急管理的改革，有利于灾害的防治及消除，解决森林火灾问题必须把技术和管理通过系统的方法有机结合起来。

3 森林火灾中安全系统分析法的应用

3.1 基于层次分析（AHP）法的森林火险区划

层次分析法简称AHP法，它是一种定性和定量相结合的、系统的、层次性的分析法。森林火灾的发生，受多种因素的影响，在进行森林火险等级区划时，选取包括气候因子、地物类型、地形因子和人类活动在内的10个森林火险影响因子，通过系统的方法，将相关因子和火灾的发生情况结合起来，再GIS技术的支持下进行空间建模，构建森林火灾空间分布于林火影响因子间森林火险指数模型，再由AHP法计算出各影响因子所占权重，划分出森林火险等级区域图。

3.2 事故树（FTA）和事件树（ETA）的应用

事故树分析法是一种归纳推理法，从可能发生的火灾与导致火灾发生的各种原因之间的逻辑关系用一种树形图绘制。事件树分析法是从一个初始事件出发，按周期顺序分析事件发展中成功与失败的过程与结果。

在森林火灾中，事故树分析基于以往火灾发生数据，归纳总结，根据底层逻辑，来预测火灾发生的初始事件，并计算火灾发生的概率，以达到预测与预防火灾的发生。事件树分析更多用于直观表现，如果在火灾的不同阶段采取恰当措施阻断其向前发展，无法进行到最后阶段，预防森林火灾的目的就达到了。

3.3 STAMP模型的森林火灾事故致因

事故树和事件树分析方法基本都是线性思维。而基于系统理论事故过程致因模型（Systems-Theoretic  Accident   Model and  Process，STAMP），该方法重视系统组分之间的相互作用，复杂系统具有多个层次结构，每个层次通过施加约束命令来控制较低级层次，类比简化为多个线性事件相互结合，探究出新的风险分析和预防技术的方向。

森林火灾事故是致因因素众多、扑救难度高的系统，从系统动态控制的角度而言，其分析更具备切合性，探究导致事故发生的机理，以便得到更为准确的事故致因解释，预防此类森林火灾伤亡事故发生。

3.4 系统聚类分析法

聚类分析法能有效地解决科研过程中多因素的分类归纳问题。该分类方法的基本思想是：先将多个样本各自看成一类， 并规定样本之间的距离和类别之间的距离，由于每个样本独属一类，那么类与类之间地距离和样本之间的距离是一致的，再选取距离最短的两类合并为一类，归纳过程可通过图像绘制出，此时可以根据所需类别的临界条件，直到确定分类数和分类结果，以此类推分析系统的关联性。在森林火灾中样本因子一般采用扑火能力因素，扑火能力决定着火灾发生过火面积，统计区域内森林火灾发生次数和过火面积，能侧面表现一个区域的扑火能力。

4 结论与展望

近年来，随着全球气温上升，森林火灾发生频率增加，对于森林火灾的预防和监测技术要求越发增加，系统分析方法、物联网、无人机、卫星遥感、数学建模等一系列技术的深入研究，我相信森林生态系统能保持平衡。

参考文献

[1] 守护森林之——森林杀手[J].第二课堂，2020（08）：58.

[2] 轩付国.森林资源与培育措施[J].现代农业研究，2017.

[3] 张景林.安全系統工程[M].安全系统工程，2004.