吳方貴

（萍鄉(xiāng)市科學技術(shù)情報研究所（萍鄉(xiāng)市生產(chǎn)力促進中心），江西 萍鄉(xiāng) 337000）

0 前言

一直以來，國內(nèi)國際森林防火形勢都非常嚴峻。1987 年 5 月 6 日發(fā)生在大興安嶺北部林區(qū)的“5.6”特大森林火災(zāi)，過火面積達到 124.3 萬公頃，使 104 萬公頃的森林資源遭受了嚴重破壞。五萬同胞流離失所、193 人葬身火海，五萬余軍民圍剿 25 個晝夜方才撲滅?！按蠡馃^了 100 萬公頃土地、焚毀了 85 萬立方米木材”。據(jù)（中國）國家森林草原防滅火指揮部辦公室統(tǒng)計，2018 年，全國共發(fā)生森林火災(zāi) 2478 起（其中：一般森林火災(zāi) 1579 起、較大森林火災(zāi) 894 起、重大森林火災(zāi) 3 起、特大森林火災(zāi) 2 起），受害森林面積 16309 公頃，因災(zāi)造成人員傷亡 39 人（其中死亡 23人）。2019 年初，中國四川涼州發(fā)生雷擊山火，共犧牲了 30 名消防戰(zhàn)士和救火干部群眾，令人心痛！

國際上，2018 年 7 月 9 日開始，加拿大東部的安大略省出現(xiàn)嚴重的森林火災(zāi)，消防人員奮戰(zhàn)了 10 天左右，才將當?shù)氐幕饎菘刂谱　?018 年 8 月 14 日～15日，加拿大不列顛哥倫比亞發(fā)生森林火災(zāi)。2018 年 8月 15 日，加拿大西部的卑詩省（又譯不列顛哥倫比亞?。┬歼M入緊急狀態(tài)。2018 年 11 月初，美國加利福尼亞州南部和北部森林發(fā)生火災(zāi)，造成了 85 人死亡，近千人失蹤，約 14 萬棟住宅被毀，超過 15 萬英畝的土地遭到焚毀。雖然政府派出了超過 10000 名的消防員、880 輛消防車、134 輛推土機和 14 架直升機，但是火勢依然遲遲沒有得到控制，最終，還是靠著一場祈求已久的大雨，才澆滅了延續(xù)兩周的大火。加州林業(yè)和消防局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至 11 月 21 日，此次大火過火面積達10 萬公頃，受損的民宅及其他建筑至少 10000 棟，大火導致超過 15 萬人被緊急疏散，估計損失將超過 200億美元。希臘首都雅典西部、東部、北部郊區(qū)當?shù)貢r間2018 年 7 月相繼發(fā)生山林火災(zāi)，火勢迅速蔓延至周邊村鎮(zhèn)，截至當?shù)貢r間 24 日下午，火災(zāi)遇難人數(shù)升至74人，172 人受傷，這還不是最終的數(shù)目。特別是近幾年，希臘、澳大利亞、葡萄牙、印度尼西亞、俄羅斯、美國、加拿大等國相繼發(fā)生歷史罕見的森林大火，西班牙、土耳其、意大利、法國和克羅地亞等國也發(fā)生了多起森林大火，造成了巨大經(jīng)濟、生態(tài)損失和嚴重社會后果。

多國發(fā)生的森林大火，燒毀了很多森林、村鎮(zhèn)和汽車，造成的人員和財產(chǎn)損失十分巨大。森林火災(zāi)給人員生命、財產(chǎn)和環(huán)境造成不可逆轉(zhuǎn)的危害，必須以預防為主，防止山火發(fā)生和防止山火擴大。除了采取管理上的預防和撲救措施外，還可建設(shè)強有力的防火設(shè)施，從硬件上根本解決這個難題，并結(jié)合其它功能如道路、蓄水防洪、發(fā)電、山地開發(fā)等。中國山地面積占總陸地面積70% 以上，防火和開發(fā)大有可為，從客觀上和主觀上將產(chǎn)生巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。不僅如此，森林防火墻體系還可減少森林火災(zāi)產(chǎn)生的十分巨大的損失。

1 世界上森林火災(zāi)多發(fā)的原因分析

（1）林場作業(yè)不慎起火。1987 年 5 月 6 日發(fā)生在大興安嶺北部林區(qū)的“5.6”特大森林火災(zāi)，起火原因是一位林場工人啟動割灌機引燃了地上的汽油造成的，滅火時只熄滅明火，卻沒有打凈殘火余火，致使火勢失控。

（2）雷電起火。受全球氣候變暖等多種因素影響，特別是干旱缺雨天氣形成的“干雨”放電現(xiàn)象的增多，將是森林地區(qū)起火因素之一。

（3）祭奠親友掃墓的燭火香火和（或者）燃放鞭炮、燒紙錢不慎引起山火。

（4）山上旅游人員抽煙、燒火取暖照明、燒烤食物等用火不慎引起火災(zāi)。

（5）林區(qū)小孩玩火引起火災(zāi)。

（6）在山腳的田地、草地上焚燒稻草、秸稈等風吹火星飄落到山林或者火苗蔓延到山上引起山火。

（7）燃放孔明燈掉落引起山火。

（8）山村火災(zāi)引發(fā)山火、燃放煙花引起山火。

（9）戰(zhàn)爭炮火引發(fā)山火。

（10）高溫自燃引起山火。

（11）其它可能引起山火的原因。

2 對森林火災(zāi)防控的難點

盡管森林火災(zāi)多發(fā)，往往造成十分慘烈的、致命的、破壞性的、昂貴的惡劣后果，人們又難以防控，難點在于以下幾點：

（1）過去，多國政府和人們重視森林防火和撲救，卻沒有找到十分有效的防火和撲救的技術(shù)體系。預防措施多數(shù)是從管理上預防山火的發(fā)生，甚至制定了法律，失火者要承擔法律責任，對預防人為山火的發(fā)生起到了非常重要的作用。

（2）對于已經(jīng)發(fā)生的森林火災(zāi)，目前世界任何一個國家對災(zāi)難性森林大火都無能為力，尚沒有絕對有效的撲救技術(shù)和方法。盡管有地面撲救、航空消防和化學滅火劑，但效果不理想。

（3）天氣轉(zhuǎn)暖和空氣濕度降低引起雷電造成的森林火災(zāi)，目前源頭上難以控制，只能通過監(jiān)測及早發(fā)現(xiàn)，及時撲救初火。

（4）過去，山地森林連綿不斷，一旦發(fā)生火情，不能快速有效隔斷，山地又缺水，又沒有密集的道路通消防車，在高溫、大風、復雜地形和豐富的植被作用下，山火猛烈燃燒，大火伴隨的多種燃燒現(xiàn)象，如火旋風、強大對流柱、高溫熱流和跳躍的飛火隨處可見，造成山火蔓延，更加難以撲滅。

3 防控森林火災(zāi)一體化總體方案

本技術(shù)方案的思路：“簡單的方法往往最有效”；“有舍才有得”；“凡事預則立，不預則廢”；“預防大于撲救”；“有投入才有產(chǎn)出”。

總體上，沿山坡開設(shè)“之”字形道路上山（先砍伐清理道路沿線樹木灌木），相鄰“之”字道路相交，形成菱形路網(wǎng)，在道路一側(cè)設(shè)立防火墻，路墻根部設(shè)蓄水箱，墻體向陽的一側(cè)上部掛設(shè)太陽能光伏發(fā)電板（膜），道路相交處設(shè)一擴大平臺，供車調(diào)頭和停泊。遇見山腳或者山中有村鎮(zhèn)，設(shè)防火墻和道路將山林與村鎮(zhèn)隔開，保證防火間距。所有防火墻間隔一定距離設(shè)防火門，并在與道路相交處設(shè)防火門。蓄水箱通過閥門和管道相連，將雨水分段截存、滴灌、入庫，像吸水的“海綿山區(qū)”，多余的水入河流。如此，防火墻、道路、水路、電路連接，把山林與村鎮(zhèn)隔開，把山體本身分隔成一個個防火區(qū)、植采作業(yè)區(qū)；把山體設(shè)置光伏發(fā)電帶網(wǎng)、蓄水網(wǎng)、路網(wǎng)，從而保護了山林，利用了山體，利用了雨水，開發(fā)了林業(yè)和中草藥種植業(yè)，以及圈養(yǎng)動物，有巨大的社會效益和經(jīng)濟效益。采用鋼筋混凝土作為防火墻及蓄水箱、道路路面是因為水泥混凝土材料阻燃性能好（導熱系數(shù)低，約 2.33W/(m·K)，不可燃，屬 A 級）、強度高、耐久性好，是大宗易得的常用建筑材料。總體分布示意圖見圖 1。

針對山體坡度的大小，除了梯田和石頭山、光山外，可以大致按坡度 45°為界分別研究大、小坡度相應(yīng)的方案。

圖1 總體分布示意圖

3.1 適合小坡度山體的方案

在此，將小于等于 45°的坡度定義為小坡度，將大于 45°的坡度定義為大坡度。小坡度山體坡度較緩，適合設(shè)置實基道路（即不用架空），道路一側(cè)設(shè)防火墻和蓄水箱。防火墻高度為本區(qū)域植物預計最高高度的 2 倍，并不小于 6m。防火墻設(shè)在道路的靠山下一側(cè)，一般山火往山上蔓延，有利于人員在墻后躲避山火，又有利于從道路上進入上山植采作業(yè)區(qū)作業(yè)，物品及工具易于到達道路裝上車。道路凈寬度不少于 3m，能過一部卡車，連通村鎮(zhèn)的道路要能會車，即設(shè)雙車道。俯視圖見示意圖 2。小坡度 A-A 剖面圖見圖 3。

圖2 俯視圖

圖3 小坡度 A-A 剖面圖

3.2 適合大坡度山體方案

大坡度山體坡度較陡，不適合設(shè)置實基道路，需要架空設(shè)置道路，道路一側(cè)設(shè)防火墻，架空道路下設(shè)蓄水箱，可以連體預制成箱梁橋面，再裝配在基礎(chǔ)上。防火墻高度為本區(qū)域植物預計最高高度的 2 倍，并不小于6m。防火墻設(shè)在道路的靠山下一側(cè)，一般山火往山上蔓延，有利于人員在墻后躲避山火，又有利于從道路上進入上山植采作業(yè)區(qū)作業(yè)，物品及工具易于到達道路，但坡度很大時，不一定設(shè)置汽車道路。大坡度 A-A 剖面圖見圖 4。防火墻正視圖見圖 5。

圖4 大坡度 A-A 剖面圖

圖5 防火墻、蓄水箱、發(fā)電墻正視圖

4 實施步驟

4.1 測量、設(shè)計、繪圖

根據(jù)現(xiàn)有山體、道路、村鎮(zhèn)、山林植物分布狀況，測量坡度，規(guī)劃防火區(qū)大致面積，設(shè)計道路和防火墻布置路線，道路坡度以 30°為宜，角度與彎度依據(jù)山坡形狀做適應(yīng)性調(diào)整，大體上連成菱形網(wǎng)，繪制建筑圖和施工圖。防火區(qū)面積一般設(shè)計在 4～9 平方公里為宜，如果太小，防火墻及道路分布太密，建造成本太高；如果太大，森林防火隔斷面積太大，不利于控制火勢，森林損失大，亦即單段防火墻及道路的長度大致以3～4 公里（km）為宜?；炷翉姸鹊燃壱话氵x擇：墊層 C10～C15；防火墻 C20～C30，高度低采用下限值，高度高采用上限值；實基路面與防火墻基礎(chǔ)一體化鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，C25～C35。對于懸空道路，采用預制箱梁兼蓄水箱，C40；預制樁 C50；樁上基礎(chǔ)支撐墻柱C40；上澆筑防火墻 C20～C30，高度低采用下限值，高度高采用上限值。

4.2 現(xiàn)澆混凝土結(jié)構(gòu)

根據(jù)新設(shè)道路路線，按水平寬度清理植物。小坡度類型平整壓實路基。找平墊層，綁扎鋼筋，泵送混凝土現(xiàn)澆施工。分區(qū)進行，各區(qū)錯開混凝土澆筑時間，以便保證混凝土硬化時間。泵送距離超過 100m 時，也可以分段進行。

4.3 預制混凝土結(jié)構(gòu)及組裝

根據(jù)新設(shè)道路路線，按水平寬度清理植物。大坡度類型，先在坡地上鉆孔，將預制樁打入山體，根據(jù)坡度傾斜一定角度，上下兩排，再在樁頭裝配箱梁和防火墻。從下往上施工，逐步向上前方延伸，直至合圍。預制樁和箱梁要提前進行。

4.4 功能組件制作、安裝

防火墻與道路交叉處及間隔一定距離設(shè)的防火門、卷閘門定制，等混凝土結(jié)構(gòu)施工完成后進行安裝。蓄水箱的閥門和管網(wǎng)進行安裝。太陽能光伏發(fā)電板（膜）及逆變器等設(shè)備、電纜進行安裝。防火門設(shè)為常開，便于車輛、人員通行，也給野生動物留有通道。當發(fā)生火情時，或者人工圈養(yǎng)動物時，防火門常閉。

5 方案的社會經(jīng)濟效益初探

5.1 社會效益

（1）森林防火墻解決了森林防火難題，即使失火，限制在小區(qū)域，也不會蔓延失控，植物損失很小，人民的生命和房產(chǎn)不會受到威脅和損失。保護了大氣不受煙塵污染和放熱升溫。

（2）有道路上山下山，對開發(fā)山地創(chuàng)造了條件。

（3）蓄水防洪，將雨水滯留在山上大大小小的蓄水箱（包括引入魚塘/水庫）內(nèi)，減少了洪水的形成，并在晴天干旱時使用，作為備用滅火用水。

（4）利用山地進行太陽能光伏發(fā)電，清潔能源的使用可以減少二氧化碳的排放，減緩地球溫室效應(yīng)。

（5）山地開發(fā)，基于防火措施和道路、電網(wǎng)等的完善，對過去的荒山和森林資源可以更便捷地進行開發(fā)利用，植采作業(yè)可以深入高山和原始森林，增加勞動力就業(yè)和創(chuàng)造物質(zhì)產(chǎn)品。

（6）保護生態(tài)文明建設(shè)成果和森林資源安全，保護野生動物及物種。

5.2 經(jīng)濟效益

經(jīng)濟效益的估算，短期投入比較大，長期收益可觀，一次投入，百年以上收益。收益來源包括但不限于以下幾種：

（1）木材。對原始森林，分區(qū)將成材的樹木砍伐，栽種新的經(jīng)濟林樹苗，長到太密再間伐，直到長得很慢再砍伐，輪番植采。

（2）水果。對于栽種果樹，水果獲得效益。

（3）中草藥。對于可栽種中草藥的，可獲得效益。

（4）苗木花卉。對于可栽苗木花卉的，可獲得效益。

（5）瓜菜。對于可栽瓜菜的，可獲得效益。

（6）圈養(yǎng)動物、魚塘養(yǎng)魚。對于可圈養(yǎng)動物、魚塘養(yǎng)魚的，可獲得效益。

（7）旅游康養(yǎng)。對于開發(fā)山地旅游和森林康養(yǎng)，可創(chuàng)造效益。

（8）電力。太陽能光伏發(fā)電，可獲得經(jīng)濟效益和生態(tài)效益。

（9）避免森林大火造成的經(jīng)濟損失、生態(tài)損失。