◆長(zhǎng)沙市長(zhǎng)郡中學(xué) 戴棋

森林防火隔離帶是在林區(qū)與林區(qū)，森林與村莊、農(nóng)田等之間設(shè)置的空曠地帶，目的是將森林分割成塊狀，當(dāng)發(fā)生火災(zāi)時(shí)阻止火勢(shì)蔓延，是重要的森林防火屏障。

我家附近的山上也有防火隔離帶，但有的已經(jīng)長(zhǎng)滿雜草，有的在雨水的沖刷下露出泥土，遠(yuǎn)遠(yuǎn)看去像一道道傷疤橫亙?cè)诰d延的山脊上。有幾次，山火都輕易地跨過(guò)了那些屏障，阻止森林火勢(shì)蔓延的隔離帶失去了它原本的作用。有什么辦法能在保證森林覆蓋面積不變的前提下提高隔離帶的防火效果？

為此，我搜集了相關(guān)資料，先后走訪了長(zhǎng)沙市天心區(qū)消防大隊(duì)、長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)消防大隊(duì)、長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)森林防火指揮部、長(zhǎng)沙市林業(yè)局等部門(mén)，咨詢(xún)了與森林火災(zāi)相關(guān)的問(wèn)題，并對(duì)其進(jìn)行了歸納與整理。

冬天常用的烤火架給了我啟發(fā)：人們烤火時(shí)常常在火爐上方放一個(gè)架子，架子頂部是一張鐵絲網(wǎng)，烤火時(shí)還可烘烤衣物?；馉t的溫度那么高，為什么衣服不會(huì)被點(diǎn)燃呢？鐵絲網(wǎng)是否可以隔熱，甚至隔絕明火呢？

帶著這些問(wèn)題，我開(kāi)始了本課題的研究。

一、研究目的

研究鐵絲網(wǎng)的防火性能，尋找一種可輔助隔離帶有效阻止火勢(shì)快速蔓延的鐵絲網(wǎng)。通過(guò)鐵絲網(wǎng)的架設(shè)縮短隔離帶的寬度，減少隔離帶對(duì)森林植被的影響。

二、實(shí)驗(yàn)材料

1.材料確定

分析現(xiàn)有的網(wǎng)狀材料，確定本課題以金屬網(wǎng)為研究對(duì)象。對(duì)金屬材料進(jìn)行分析篩選后，確定以鐵絲網(wǎng)為研究對(duì)象。鐵絲網(wǎng)自身耐高溫，且生成的四氧化三鐵能提升防火性能。實(shí)驗(yàn)材料如表1。

表1 實(shí)驗(yàn)材料

2.設(shè)備與場(chǎng)地

主要設(shè)備為標(biāo)智GM816迷你數(shù)字風(fēng)速儀、高精度工業(yè)測(cè)溫儀、自制不銹鋼架等。主要實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地為學(xué)?？萍紕?chuàng)新實(shí)驗(yàn)室以及露臺(tái)。

三、實(shí)驗(yàn)過(guò)程

1.鐵絲網(wǎng)目數(shù)與防火性能的關(guān)系

開(kāi)展多組實(shí)驗(yàn)，確定合適目數(shù)的鐵絲網(wǎng)，對(duì)比不同目數(shù)的鐵絲網(wǎng)的隔火性能。實(shí)驗(yàn)均采用無(wú)風(fēng)、等量木柴添加量、頂部火、直接接觸、單層鐵絲網(wǎng)的條件以變量控制，重復(fù)多次。

由圖5可以看出使用硬件加速核和軟件函數(shù)庫(kù)兩種方式所得到的局部方向場(chǎng)估計(jì)圖基本一致。最后將每個(gè)無(wú)重疊子塊的方向場(chǎng)圖拼接在一起就可以形成指紋圖像的方向場(chǎng)圖。

選取等面積的不同目數(shù)的單層鐵絲網(wǎng)各3 塊，將鐵絲網(wǎng)固定在鐵架頂部。使用等量木柴生火，當(dāng)火焰穩(wěn)定后，將鐵架置于火焰上，確保鐵絲網(wǎng)在火焰正上方，并開(kāi)始計(jì)時(shí)。每隔3 min 測(cè)量并記錄鐵絲網(wǎng)上方5 cm處的溫度。重復(fù)實(shí)驗(yàn)。

圖1 鐵絲網(wǎng)目數(shù)與防火性能的關(guān)系

2.鐵絲網(wǎng)層數(shù)、火的種類(lèi)與防火性能的關(guān)系

繼續(xù)探究100 目鐵絲網(wǎng)的隔火性能。準(zhǔn)備相同質(zhì)量的木柴，于無(wú)風(fēng)情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。待火焰穩(wěn)定后開(kāi)始計(jì)時(shí)，并將鐵絲網(wǎng)置于鐵架上，直接接觸火焰，每隔3 min 測(cè)量鐵絲網(wǎng)上方3 cm 處的溫度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)圖3。

圖2 不同層數(shù)的100 目鐵絲網(wǎng)其上方3 cm 處的溫度

圖3 層數(shù)、不同種類(lèi)的火與防火性能的關(guān)系

森林火災(zāi)分為樹(shù)冠火和地表火。樹(shù)冠火溫度較地表火溫度更高，燃燒更劇烈，通常溫度在1000 ℃～1200 ℃，地表火溫度可達(dá)1000 ℃。而該實(shí)驗(yàn)中，核心火焰溫度能維持在1100 ℃左右，滿足模擬條件。

準(zhǔn)備相同質(zhì)量的木柴，于無(wú)風(fēng)情況下進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。待火點(diǎn)燃之后開(kāi)始計(jì)時(shí)，并將不同層數(shù)的100 目鐵絲網(wǎng)固定在鐵架側(cè)面，待火焰穩(wěn)定后測(cè)量多次，取平均值作圖。

由上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析可得，100目雙層鐵絲網(wǎng)與100目三層鐵絲網(wǎng)對(duì)頂部火、側(cè)面火的隔離效果相近。

3.風(fēng)力與鐵絲網(wǎng)防火性能的關(guān)系

在實(shí)驗(yàn)開(kāi)展前，對(duì)自然風(fēng)速、鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)速進(jìn)行測(cè)量。使用相同質(zhì)量的木柴，待火焰穩(wěn)定后，將鐵架蓋在火上，使待測(cè)量的鐵絲網(wǎng)位于下風(fēng)區(qū)，計(jì)時(shí)。待火焰穩(wěn)定后測(cè)量并記錄數(shù)據(jù)。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（1）經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)與比較，鐵絲網(wǎng)自身耐高溫，且高溫環(huán)境下其防火性能更佳，所以選擇鐵絲網(wǎng)為防火網(wǎng)的主要材料。實(shí)驗(yàn)表明，鐵絲網(wǎng)具有良好的耐火性能，能隔離火焰。但如果持續(xù)加熱，鐵絲網(wǎng)依然會(huì)透火。100目雙層鐵絲網(wǎng)在火外焰的烘烤下，經(jīng)過(guò)374 s 開(kāi)始透火。100 目三層鐵絲網(wǎng)在火外焰燒烤下，經(jīng)過(guò)423 s開(kāi)始透火。

圖4 100 目三層鐵絲網(wǎng)在火外焰燒烤下，經(jīng)過(guò)423 s 開(kāi)始透火

（2）當(dāng)鐵絲網(wǎng)目數(shù)大于或等于100 目時(shí)，其防火性能隨目數(shù)的增加變化不明顯。由此，確定選用100 目鐵絲網(wǎng)進(jìn)行下一步的探究。

（3）多層100 目鐵絲網(wǎng)都能隔絕火焰，并能將熱量傳導(dǎo)至空氣中，降低鐵絲網(wǎng)溫度。雙層鐵絲網(wǎng)與多層鐵絲網(wǎng)在隔絕火焰、降低溫度等防火性能方面相近。

（4）鐵絲網(wǎng)的孔隙能及時(shí)散熱，從而起到降低溫度的作用，所以鐵絲網(wǎng)層數(shù)對(duì)其防火性能有一定的影響。

（5）對(duì)于100 目鐵絲網(wǎng)來(lái)說(shuō)，雙層與三層的防火效果相近，但雙層鐵絲網(wǎng)更便于制作與架設(shè)。

四、結(jié)論與討論

1.鐵絲網(wǎng)可作為防火網(wǎng)的主要防火材料隔絕火焰。當(dāng)火焰穩(wěn)定時(shí)，頂部火焰在一定時(shí)間內(nèi)無(wú)法穿透鐵絲網(wǎng)。

2. 鐵絲網(wǎng)的目數(shù)越大，其隔火性能越好，但鐵絲網(wǎng)的目數(shù)與其防火性能的正相關(guān)度隨目數(shù)的增加而下降。

3.100目鐵絲網(wǎng)層數(shù)與其防火性能呈正相關(guān)，但隨著層數(shù)的增加，正相關(guān)度略減。

4.在無(wú)風(fēng)和有風(fēng)的環(huán)境下，100目雙層鐵絲網(wǎng)都能隔離火焰、降低溫度，并能阻隔火焰6～8 分鐘。

5.當(dāng)火勢(shì)大到一定程度時(shí)，鐵絲網(wǎng)層數(shù)、目數(shù)與其防火性能的正相關(guān)度減小。且鐵絲網(wǎng)的層數(shù)增加，生產(chǎn)防火網(wǎng)的成本也會(huì)增加。一定范圍內(nèi)鐵絲網(wǎng)目數(shù)增加、層數(shù)減少，防火性能下降。

五、創(chuàng)新點(diǎn)

1.提出用鐵絲網(wǎng)輔助隔離帶，防止森林火勢(shì)快速蔓延。

2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)找出鐵絲網(wǎng)的層數(shù)、目數(shù)與其防火性能的關(guān)系，為架設(shè)輔助隔離帶提供理論基礎(chǔ)。

3.通過(guò)架設(shè)鐵絲網(wǎng)可以縮短隔離帶的寬度，從而更好地保護(hù)森林植被。（指導(dǎo)老師：彭世文 楊亞民 龔樹(shù)梁）

作者心聲

在近一年的實(shí)踐與學(xué)習(xí)中我懂得了：無(wú)論在科學(xué)研究還是在日常生活中，都要有善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的眼睛和善于思考問(wèn)題的頭腦。研究的基礎(chǔ)是實(shí)驗(yàn)，要以認(rèn)真細(xì)致的精神對(duì)待每一次實(shí)驗(yàn)，每一個(gè)參數(shù)，力求完美，腳踏實(shí)地，不能想當(dāng)然地猜測(cè)結(jié)果。每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都是邁向成功的臺(tái)階，只有踏實(shí)走好每一步，才能看到勝利的曙光。

本次研究活動(dòng)得以順利地開(kāi)展，離不開(kāi)各位老師和消防領(lǐng)域的專(zhuān)家們的指導(dǎo)和幫助。感謝彭世文老師對(duì)論文選題、實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)以及論文寫(xiě)作上的幫助；感謝楊亞民老師對(duì)我的實(shí)驗(yàn)實(shí)施、數(shù)據(jù)分析上的指導(dǎo)；感謝長(zhǎng)沙市天心區(qū)消防大隊(duì)、長(zhǎng)沙市芙蓉區(qū)消防大隊(duì)、長(zhǎng)沙市岳麓區(qū)森林防火指揮部、長(zhǎng)沙市林業(yè)局等單位的領(lǐng)導(dǎo)和專(zhuān)家的指導(dǎo)。

專(zhuān)家點(diǎn)評(píng)

森林火災(zāi)是森林的大敵，因此森林防火是我國(guó)保護(hù)森林資源最基礎(chǔ)、最主要的工作。作者關(guān)心愛(ài)護(hù)森林，關(guān)注森林防火，難能可貴。作者從將鐵絲網(wǎng)用于森林防火這個(gè)新的角度，進(jìn)行了非常大膽、十分新穎的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)詳盡，有一定的理論價(jià)值，應(yīng)給予鼓勵(lì)。

不足之處在于，作者對(duì)森林防火的理解不夠深入。森林防火是要阻斷燃燒傳播，而不是短時(shí)間遲滯燃燒，所以阻隔火焰6～8 分鐘遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到森林防火的目的?，F(xiàn)實(shí)中，森林大火被阻斷6～8 分鐘也做不到，因此，鐵絲網(wǎng)在森林防火中的實(shí)際應(yīng)用有待深入研究。

建議進(jìn)一步了解森林防火工作的實(shí)際情況，從降低溫度（使火焰周?chē)鷾囟冉档偷街苓吙扇嘉锶键c(diǎn)以下）、清除可燃物、隔絕氧氣這3 個(gè)方面開(kāi)動(dòng)腦筋，設(shè)計(jì)出更合理、更有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值的方法。