達(dá)科·斯蒂帕尼切夫 多明戈斯·維加斯 丁海艷 李夢雅 高偉博 胡萬吉 龍啟成

欄目主持：許傳升。本文為“讓消防員安全回家”公益計劃成果，文章翻譯自多明戈斯·澤維爾·維加斯主編的《近年來歐洲森林火災(zāi)有關(guān)事故》。

前言

克羅地亞屬于森林火災(zāi)風(fēng)險較高的歐洲國家，其有組織地進(jìn)行滅火的歷史已有144年之久，在這漫長的歷史中，直到2007年為止，都沒有出現(xiàn)過大量傷亡的消防事故記錄。2007年8月30日發(fā)生的科納提事故是克羅地亞有史以來最大的消防事故。共12名職業(yè)或志愿消防員在此次事故中喪生，另有一人在位于科爾納特島的科納提國家公園西普特灣附近的一個小峽谷中受了重傷。

為了解釋西普特峽谷中所發(fā)生的事情，以及為什么一名經(jīng)驗豐富的消防員會在一次看上去非常簡單的行動中喪生，克羅地亞議會國家安全辦公室和位于希貝尼克的法院已經(jīng)聘請了50多名來自各個領(lǐng)域的研究人員和專家。我們研究這起事故的目的并不是要追究哪個人的責(zé)任，而是要找出事故發(fā)生的原因，并從中吸取教訓(xùn)，以避免將來發(fā)生再次事故。

事故發(fā)生前和發(fā)生期間的火勢蔓延模擬

起火時間為11：00-11：30，地點為Vrulje海灣，距離Sipnate峽谷6.6公里，而事故發(fā)生在15：20-15：30，因此平均火勢蔓延速度（ROS）約為0.46米/秒（1.66公里/小時，46厘米/秒）。

在斯普利特大學(xué)，我們以Rothermel方程和細(xì)胞自動控制器為基礎(chǔ)，專門為克羅地亞海岸和島嶼研發(fā)了一種火災(zāi)蔓延模擬器——iForestFire?（Stipani?ev et al.2008; iForestFire，2008），因此我們用它來模擬Kornat島的火災(zāi)蔓延。在模擬數(shù)據(jù)準(zhǔn)備期間，最大的難題是如何推導(dǎo)出適當(dāng)?shù)闹脖粓D，因為我們從未根據(jù)火勢蔓延特征對克羅地亞植被進(jìn)行過分析。于是，我們使用標(biāo)準(zhǔn)的Kornat島植被圖和KornatCORINE2000土地覆蓋與使用分類，并用Albini-Anderson（Anderson，1982）和Scott-Burgan（2005）的燃料模型代替當(dāng)?shù)氐闹脖活悇e。研究過程中，我們進(jìn)行多次模擬，以找到最適合的輸入?yún)?shù)用于觀測數(shù)據(jù)，特別是在火勢到達(dá)事故地點且平均火勢蔓延速度（ROS）達(dá)到0.46米/秒的時候。對于Albini-Anderson定義的主燃料類別——燃料模型1（短草1英尺）和枯死可燃物濕度12%，最適合中火焰風(fēng)速2.29米/秒（圖4.8）。

從所有的模擬中得出的最重要的結(jié)論是，火頭在Kornat島的北側(cè)蔓延得更快，目擊者也提到了這一點。這一事實被用于重建消防員的路徑，如圖6所示。根據(jù)模擬，在火頭到達(dá)Veli vrh山頂之后，南部的火蔓延進(jìn)入Sipnate峽谷南部，但速度減緩。

火焰蔓延分析第二部分是關(guān)于Sipnate峽谷內(nèi)的火勢蔓延的。在Sipnate峽谷中，主要的植被類型是非常干燥的草?；谥脖粯颖镜贸龅娜剂县?fù)荷大約為0.561 kg/m2 - 0.837kg/m2 （IWG，2008; Spanjol et al.，2008）。與這一標(biāo)準(zhǔn)最相近植被類別Albini-Anderson燃料模型3（A-A M3），其燃料負(fù)荷0.744 kg/m2（Anderson，1982），以及Scott-Burgan燃料模型GR4（S-B GR4） ），其燃料負(fù)荷為0.531 kg/m2（Scott-Burgan，2005）。我們通過氣象模擬模型測得10米風(fēng)速，利用Anderson算法，得出：在Sipnate峽谷中，中部火焰風(fēng)向平行于主峽谷軸線，速度為1.8 m/s-4 m/s（6.4 km/h-14.4 km/h）。可燃物含水量（FFMC）為12%-14%，新鮮的草燃料含水量為30%，枯死可燃物濕度（ME）估計為40%，因為A-A M3（25%）和S-B GR4（15%）燃料模型的原始ME值不準(zhǔn)確。Yebra et al（2007）也用了與我們類似方法，得出地中海植被ME估值也為40%。 Sipnate峽谷主軸的平均坡度為14%。

圖4.8克羅地亞斯普利特大學(xué)基于Rothermel方程得出從Vrulje海灣著火點到Sipnate峽谷事故位置的火災(zāi)蔓延模擬圖。Albini-Anderson 1（矮草）模擬當(dāng)?shù)刂饕脖唬\綠色部分），死亡燃料濕度為12%，平均中部火焰風(fēng)速為2.29米/秒。

使用BehavePlus3模擬程序計算出火災(zāi)蔓延參數(shù)，表4.1給出了A-A M3和S-B GR4燃料模型以及FFMC12%的結(jié)果。峽谷底部的過火面積約為10公頃，因此植被燃燒釋放的總熱量估算為550 GJ-750 GJ。 我們用Rothermel方程式和BehavePlus3程序假定火勢恒定蔓延速率，從而得出，能看到火焰的地方到達(dá)事故發(fā)生點距離350米，火災(zāi)走這段距離的時間在5.21分鐘到15.91分鐘之間，這是不現(xiàn)實的。

消防隊員經(jīng)驗豐富，所以如果火頭到達(dá)Sipnate峽谷內(nèi)的時間在5到15分鐘之間，消防員就有足夠的時間撤離。因此，我們得出結(jié)論，Rothermel模型的恒定火災(zāi)蔓延速率的不適合模擬Sipnate峽谷的火災(zāi)行為。還有一種方法——Viegas（2005）中提到的噴發(fā)火力模型。科英布拉森林火災(zāi)實驗室進(jìn)行了Sipnate火災(zāi)模擬，結(jié)果應(yīng)用于噴發(fā)火災(zāi)數(shù)學(xué)模型。

A-A M.3

S-B GR4

我們注意到，峽谷底部的火焰只有在到達(dá)b點時才能被察覺到，盡管我們可以假設(shè)煙霧的存在可以早一點被察覺到，并可能在一兩分鐘前觸發(fā)警報。即便如此，這群人要想在目前位置附近找到安全區(qū)，可能為時已晚。

在這個模擬中，我們也沒有考慮風(fēng)對火災(zāi)爆發(fā)的影響。根據(jù)我們之前的觀察，我們假設(shè)風(fēng)的存在可能預(yù)示著火山爆發(fā)的時刻，但不會改變事件的順序。如果有風(fēng)的支持，火山爆發(fā)的時間會更短，這群人從大火中逃生的時間也會更短。

事故的氣動和熱力學(xué)方面分析

對西帕納特峽谷火災(zāi)演化過程進(jìn)行了基本的氣動和熱力學(xué)分析（IWG， 2008;Klarin， 2008;Ninic and Nizetic， 2008）基于一些假設(shè)（Klarin et al， 2008）。我們在此對本研究的結(jié)果作一簡要的總結(jié)，以補(bǔ)充我們的研究結(jié)果。空氣動力學(xué)和熱力學(xué)分析的最重要的結(jié)論是，如果我們只使用標(biāo)準(zhǔn)的火災(zāi)發(fā)展的假設(shè)，排除噴出的火焰?zhèn)鞑バЧ?，沒有足夠的能量流，氣體膨脹的景觀火災(zāi)發(fā)展可能導(dǎo)致這樣一個慘重事故和嚴(yán)重傷害?；谑鹿尸F(xiàn)場分析的其他假設(shè)如下：

地面上的石頭很大，中間有高高的草。在這樣的地形上行走或奔跑都不容易，尤其是對于身負(fù)重荷、裝備精良的消防員來說。只有短距離的跳躍才有可能作為移動的手段。高達(dá)5米的天然石墻作為障礙物;因此，消防人員必須遵循這些石墻的方向。

Veli Vrh山是峽谷上方空氣流動的主要地形障礙。它的側(cè)線幾乎垂直于科納提島的主軸?？梢灶A(yù)料，主要氣流會繞過峰頂。由于峽谷的相對深度，在峽谷上方會產(chǎn)生較大的渦流。這意味著存在局部反向流。

西貝特灣上的峽谷以南北方向為主軸。峽谷從海平面開始，主要部分就在Veli Vrh山的下方。峽谷的盡頭在北側(cè)，剛好低于最大急流層。在這一側(cè)，在Veli Vrh和Meja之間有一個小高原。峽谷的東側(cè)是一片平坦的傾斜平原，這就是事故發(fā)生的地方。主要熱邊界層發(fā)育于此。

復(fù)雜地形上的地表急流層引起了熱流的隧穿，使得分析十分復(fù)雜。因此，為了得到令人滿意的結(jié)果，必須做出一些合理的假設(shè)。

有兩個因素有助于分析。首先是在熱風(fēng)流動的路徑上，幾棵樹上出現(xiàn)了脫水的葉子。熱風(fēng)的速度不允許燃燒，而只允許傳熱，這會使葉子變干。周圍幾乎沒有其他地方可以看到不同路徑上的枯葉。

另一個幫助事實可見層在幾個小喬木，由燃燒和脫水樹皮、樹枝和樹葉，在熱邊界層的發(fā)展從峽谷的底部（0.5米）的中間部分（1.7米）和高原的結(jié)束（3.0米）。這些高度提供了迭代的逆向分析熱邊界層。

格拉維卡山有一半未被燒毀，這是由于一個大渦引起的逆向流動，而Veli Vrh的山頂部分未被燒毀，可能是由于地面急流中的強(qiáng)風(fēng)所致。

從事故發(fā)生的地點看不出第一段峽谷。

2007年9月底，我們第一次前往事故現(xiàn)場，當(dāng)時的風(fēng)況與事故期間相似。我們注意到兩個風(fēng)流：第一個是占主導(dǎo)地位的SE方向，吹拉vrh山的邊緣，而第二個是大峽谷的水線S N .第一個主導(dǎo)風(fēng)流強(qiáng)得多的N端峽谷頂部側(cè)）。在峽谷底部，靠近它的南部入口，沒有來自東南方向的氣流。只有沿著峽谷水平線的第二股風(fēng)流可以被注意到。

上述研究給出了事故可能的兩種熱力學(xué)解釋：

克羅地亞議會國家安全辦公室和內(nèi)政部成立的志愿科研小組在事故調(diào)查過程中推導(dǎo)出的快速熱休克理論（IWG， 2008;Ninic and Nizetic， 2008;Klarin等，2008）。

法院專家組推導(dǎo)出的“非均質(zhì)混合氣體燃燒”理論。由于法院專家報告是法院調(diào)查的一個重要組成部分，尚未完成，但其摘要已給出（HINA， 2008），因此他們的理論尚未發(fā)表的所有細(xì)節(jié)。

快速熱震理論

這種熱力學(xué)分析是基于順風(fēng)地形剖面迅速燃燒的假設(shè)。然而，快速的燃燒并不足以解釋事故，尤其是消防員的重傷事故。因此，在分析了所有證據(jù)后，Ninic和Nizetic得出了一種可能的解釋，稱為快速熱休克（FHS），在（IWG， 2008;Ninic and Nizetic， 2008;Klarin等，2008）。

根據(jù)他們的理論，消防員可能被火焰包圍，或者被迅速移動的火場包圍。在任何情況下，在Sipnate峽谷底部截面發(fā)生燃燒時，該事故模型包括沿整個峽谷截面的快速熱輸入。這種熱輸入引起了溫度-湍流邊界層的形成。它在事故現(xiàn)場的厚度為2.5米，也就是該地區(qū)小樹上脫水的葉子的高度。作為主要研究目標(biāo)是估計只有事故的可能性由于自然原因，相對不利的情況下假定，例如較低的空氣過剩系數(shù)λ= 1.5，當(dāng)?shù)氐目諝馑俣仍陔x地面2.5米是大約10 m / s，而干燥的載油量約為0.6 kg / m2。在假定有效火焰溫度和點燃段長度的情況下，該輸入數(shù)據(jù)提供了事故位置邊界層平均溫度的迭代估計。

計算了在長300 - 350米、高2.5米的矩形截面空間內(nèi)流動的能量平衡。典型事故輸入數(shù)據(jù)計算平均熱風(fēng)溫度至少為420 K（150℃），持續(xù)時間為2-3分鐘。結(jié)果表明，這一被稱為“FHS -快速熱休克”的機(jī)制可以解釋由明顯無害的環(huán)境造成的異常劇烈的后果。這種解釋與快速燃燒機(jī)制無關(guān)。

非均質(zhì)氣體混合物的燃燒

由于我們不知道所有的細(xì)節(jié)，我們無法深入討論這一理論，所以我們將于2008年8月22日（HINA， 2008）向媒體發(fā)布法官調(diào)查員Branko Ivic的官方報告摘要（翻譯成英文是我們的）：

“科納提事故是由一種被稱為‘燃燒非均質(zhì)混合氣體’的自然現(xiàn)象引起的。這種混合氣體是由科納提草木植物從起火點（Vrulje bay）到事故地點（Sipnate canyon）燃燒數(shù)小時后產(chǎn)生的。他們之間的距離超過6.5公里。由于植被的燃燒，產(chǎn)生了由氫、甲烷、乙烷、一氧化碳、甲醇等組成的氣體和蒸汽。它們被風(fēng)吹過Veli vrh山頂，開始集中在Sipnate峽谷中。一個火場從南面進(jìn)入斯帕納特峽谷?；鹧嬖趰{谷內(nèi)的傳播可能具有爆發(fā)性的火災(zāi)行為，因此，火焰鋒面相當(dāng)快地到達(dá)斯帕納特峽谷內(nèi)的積存氣體混合物并將其燃燒。

“非均質(zhì)混合氣體燃燒”這種自然現(xiàn)象的特點是高溫燃燒，有時溫度超過1200℃。它的另一個后果是熱氣體的快速膨脹。在這個膨脹過程中，它們的體積可以比初始體積增加5到8倍。消防隊員首先暴露在熾熱的氣體中，然后是燃燒的植被、設(shè)備和衣服的火焰中?！胺蔷|(zhì)氣體燃燒”是消防員受傷的主要原因。這是一個非常罕見的自然過程，但并非未知。類似的事情在2008年1月18日發(fā)生在澳大利亞堪培拉附近，2000年9月17日發(fā)生在科西嘉島帕拉斯卡附近。

專家們還發(fā)現(xiàn)，直升機(jī)與事故沒有任何關(guān)系，也沒有任何其他類型的爆炸裝置——地雷、炸彈或熒光粉?！?/p>

法院專家組成員為M.Drakulic， M.Carevic ，B.Grisogono， S.Kocian， V.Mastruko，D.Zecevic等等。在將來，當(dāng)他們的綜合報告公開時，我們可以更詳細(xì)地討論這個理論。在這里，我們只提到我們已經(jīng)考慮了Peuch（2007）在我們的原始報告（IWG， 2008）中描述的累積氣體理論。經(jīng)過分析，我們認(rèn)為這并不能很好地解釋這次事故，特別是因為在我們第一次去事故現(xiàn)場時，我們注意到兩股氣流——主要來自東南方向的氣流和沿著峽谷水帶的本地氣流。我們的結(jié)論是，在這些風(fēng)的條件下，天然氣在峽谷中是不可能積累的，但我們在重新考慮這一理論時，法院的專業(yè)知識的細(xì)節(jié)將是可用的。

經(jīng)驗教訓(xùn)及結(jié)論

我們從這次事故中學(xué)到了什么？最重要的結(jié)論是，任何消防救援行動都有潛在的危險，因此有必要采取一切預(yù)防措施?？萍{提大火第一眼看上去相當(dāng)簡單，因為燃料主要是短草。消防隊員說，從弗魯耶到斯帕納特的火線并不嚴(yán)重，所以他們已經(jīng)越過了火線好幾次。但植被火災(zāi)是一種復(fù)雜的現(xiàn)象，通常很難預(yù)測其進(jìn)一步發(fā)展。消防人員需要進(jìn)行良好的訓(xùn)練和準(zhǔn)備，這對干預(yù)火災(zāi)行動的成功和安全而言是至關(guān)重要。

在這一章中，我們的興趣主要集中在對事故的技術(shù)解釋上，但在調(diào)查過程中記錄了防火和消防程序中一些可以改進(jìn)的組織和程序方面。例如：

·科納提國家公園的消防工作沒有按照現(xiàn)有計劃進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M織。

·消防隊員的無線電通訊沒有完全發(fā)揮作用。

·消防員沒有穿著完整的防火工作服。

·報告了一些組織問題，例如兩名消防員是年輕人，但根據(jù)克羅地亞法律，年輕人不能參與滅火干預(yù)。

·2007年夏天，克羅地亞只有4架加拿大航空公司（Canadair）的飛機(jī)用于撲滅森林大火。2007年夏天非常干燥，而且8月底的火災(zāi)危險指數(shù)非常高，但在8月底，其中兩架飛機(jī)出了故障，需要修理，還有一架飛機(jī)被派往希臘提供幫助。只有一架飛機(jī)在克羅地亞執(zhí)行任務(wù)。2007年8月30日，該地區(qū)發(fā)生了另外兩起大火，因此在14時40分，飛機(jī)從科納提被派往另一個地點。

·對受害者的救援行動沒有進(jìn)行適當(dāng)?shù)慕M織，因為系統(tǒng)沒有為這樣的災(zāi)難做好準(zhǔn)備。

關(guān)于在哪里展開戰(zhàn)斗對抗科納提大火的決定也引起了許多問題。對很多人來說，尤其是遇難者家屬，還有一些專業(yè)人士來說，他們?nèi)匀徊磺宄槭裁礇Q定在前線撲滅火災(zāi)，而不是保護(hù)稀有的房屋和稀有的橄欖樹。幾個世紀(jì)以來，科納特島被用作牧羊場，所以牧羊人過去常常燒島來恢復(fù)草地是眾所周知的。房屋坐落在離海很近的孤立的海灣里，保護(hù)它們不受火災(zāi)的傷害是很容易的。大火發(fā)生幾個月后，科納特島上的草木幾乎完全恢復(fù)了生機(jī)。

有關(guān)科納提事故各個方面的詳細(xì)分析，我們總結(jié)出有關(guān)消防教育，消防干預(yù)組織和森林火災(zāi)的經(jīng)驗，還有一些關(guān)于消防設(shè)備、通信和全球組織的建議。直到2007年，在克羅地亞近一個半世紀(jì)的消防歷史中，從未發(fā)生過這樣的傷亡事故。我們希望當(dāng)局接受我們的建議，以便進(jìn)一步改善克羅地亞的消防工作。科納提的事故是克羅地亞發(fā)生的第一起此類事故，但我們希望它也將是最后一起。我們還必須提到，基于這次事故，為更好的教育克羅地亞消防員，在2008年克羅地亞當(dāng)局領(lǐng)導(dǎo)人組織有關(guān)人員研究該事故，以避免未來再次發(fā)生。

感謝

我們對科納提事故的研究不僅獻(xiàn)給科納提受害者安特·克韋林、伊維卡·克韋林、托米斯拉夫·克韋林、安特·朱里切夫-米庫林、迪諾·卡拉里奇、馬林科·克尼澤維奇、喬西普·盧西奇、伊萬·馬里諾維奇、卡洛·塞維迪亞、加布里埃爾·斯科西奇、馬克·斯坦西奇、赫沃耶·斯特里克曼和幸存的消防隊員弗蘭·盧西克，也向所有其他消防事故的受害者致敬。勇敢的消防隊員已經(jīng)永遠(yuǎn)失去了生命，但如果我們能夠了解斯皮納特峽谷發(fā)生了什么，也許我們就能在未來阻止類似的事故發(fā)生。

參考文獻(xiàn)：

安德森（1982）.幫助確定燃料模型，以估計火災(zāi)行為.美國農(nóng)業(yè)部.第122頁，第22頁.

希娜（2008）.2008年8月22日，“科爾納蒂號事故是由燃燒非均質(zhì)混合氣體引起的”，http：//www.vecernji.hr/newsroom/news/克羅地亞a/3150091/index.doiForestFire （2008）.智能森林火災(zāi)監(jiān)測系統(tǒng)，http：//www.iforestfire.com.

跨學(xué)科工作組（IWG），（2008）.《科爾納蒂事故報告》，斯普利特，克羅地亞薩格勒布，600頁，2008年2月.

Klarin， b （2008）.科爾納蒂事故的空氣動力學(xué)方面-車間森林火災(zāi)行為研究和科爾納蒂火災(zāi)事故-事實和初步研究結(jié)果，2008年2月4日，Split， http：//laris.fesb.hr/Kornati-040208.htm.

Kljakovic， K，馬爾科維奇，I.（2007）.2007年12月24日，《我跳進(jìn)火里救了我的命》.

Stipani?ev， d . Hrastnik B.Vuj?i?，r （2007）.克羅地亞斯普利特和達(dá)爾馬提亞縣森林防火的整體方法，野火2007國際會議，塞維利亞，西班牙，2007年5月.Stipanicev D.

維埃加斯D.X. （2005）.森林火災(zāi)爆發(fā)的數(shù)學(xué)模型.燃燒科學(xué)與技術(shù).177：1-25.

維埃加斯D.X. （2006）.爆發(fā)火災(zāi)行為模型的參數(shù)化研究.國際J.野地火災(zāi).15（2）：169-177.