摘要：森林-城鎮(zhèn)交界域（wildland-urban interface， WUI）作為人類聚集區(qū)與森林等自然生態(tài)系統(tǒng)的過渡區(qū)域，是人與環(huán)境緊密聯(lián)系的焦點(diǎn)區(qū)域，也是火災(zāi)高發(fā)區(qū)。交界域火災(zāi)現(xiàn)象與人類活動(dòng)有著密切聯(lián)系，隨著城鎮(zhèn)化水平大幅提升及森林城市建設(shè)的快速發(fā)展，人類活動(dòng)增多，交界域火源更復(fù)雜，火災(zāi)發(fā)生頻次和規(guī)模日趨嚴(yán)重。通過文獻(xiàn)分析及火災(zāi)案例整理，綜述了森林-城鎮(zhèn)交界域的火災(zāi)發(fā)生概況、火災(zāi)防控研究內(nèi)容和研究方法等方面的研究進(jìn)展。目前我國對(duì)森林-城鎮(zhèn)交界域的概念比較模糊，有待進(jìn)一步明確和規(guī)范。探討了今后的研究方向，為更加科學(xué)有效進(jìn)行森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)防治，需進(jìn)一步拓展交界域火災(zāi)案例庫；整合林火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、林草部門視頻監(jiān)控和城管大數(shù)據(jù)平臺(tái)，研建我國森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；加強(qiáng)火行為模型、無人機(jī)、遙感監(jiān)測(cè)等新技術(shù)的研究力度，為森林-城鎮(zhèn)交界域火管理對(duì)策、火災(zāi)預(yù)防標(biāo)準(zhǔn)和風(fēng)險(xiǎn)降低方案提供參考。

關(guān)鍵詞：火災(zāi)預(yù)警；火災(zāi)監(jiān)測(cè)；火災(zāi)撲救；火行為模型；森林-城鎮(zhèn)交界域

中圖分類號(hào)：S762.3""""" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：

文章編號(hào)：1000-2006（2024）05-0001-10

Advances in research of wildland-urban interface fires

WANG Qiuhua1， WANG Jin1， LI Xiaona2*， MA Cheng1， HONG Ruicheng1， CAO Hengmao1， GAO Zhongliang1

（1. School of Civil Engineering， Southwest Forestry University， Yunnan Key Laboratory of Forest Disaster Warning and Control， Kunming 650224， China; 2. School of Geography and Eco-toursim，Southwest Forestry University，Kunming 650224， China）

Abstract： As the wildland-urban interface （WUI） becomes an increasingly important area of focus， the close relationship between human settlements and natural ecosystems such as forests has led to a high incidence of fires. Human activities play" significant roles in the occurrence of fires in the WUI， and with rapid urbanization and the construction of forest cities， the complexity and severity of these fires have increased. This paper provides an overview of research progress on fires in the WUI， through literature analysis and case studies. At present， the concept of the WUI in China lacks clarity and standardization， highlighting the need for further research in this area. Future research should focus on expanding the database of interface fire cases and integrating satellite monitoring systems， video surveillance， and big data platforms to establish an early warning and monitoring system for the WUI. In addition， strengthening the research on fire behavior simulation and remote sensing monitoring， especially UAV fire behavior detection technology research on fire behavior simulations and remote sensing monitoring of WUI and" unmanned aerial， remote-sensing monitoring and other new technologies will be crucial for providing effective solutions for fire prevention and control in the WUI. This will also contribute to the improvement of management measures， standards， and risk reduction strategies. Overall， the emphasis on new technologies and scientific research will provide a solid foundation for the management and reduction of fire risks in the WUI.

Keywords：fire alarming; fire monitoring; fire suppressing; fire behavior models; wildland-urban interface

森林-城鎮(zhèn)交界域（wildland-urban interface，WUI）是建筑、人類活動(dòng)和綠色植被混合交叉存在的區(qū)域[1]，受城市和鄉(xiāng)村雙重影響，具有顯著的邊緣效應(yīng)，與城市之間在資源上有互補(bǔ)性，生態(tài)上有共生性，經(jīng)濟(jì)和發(fā)展上有相依性，是城市生態(tài)的穩(wěn)衡器和城市進(jìn)一步發(fā)展的基礎(chǔ)[2]。隨著人類活動(dòng)的加強(qiáng)，如人口增長、環(huán)境污染、土地利用變化等，這些地區(qū)的生態(tài)環(huán)境越來越脆弱，并最終將影響更偏遠(yuǎn)區(qū)域的自然生態(tài)系統(tǒng)。森林-城鎮(zhèn)交界區(qū)域低密度住宅的擴(kuò)大開發(fā)被認(rèn)為是影響美國森林管理的主要因素[3]。在我國，森林-城鎮(zhèn)交界域的范圍通常為城鄉(xiāng)接合部及周邊荒地區(qū)域，交界域火災(zāi)防治主要目的是控制交界域的局部火災(zāi)，降低火災(zāi)對(duì)周邊城鎮(zhèn)和基礎(chǔ)設(shè)施的威脅[4]。隨著林業(yè)生態(tài)工程建設(shè)不斷深入[5]和城鎮(zhèn)化的急劇擴(kuò)展[6-7]，森林城市、森林公園等建設(shè)的不斷推進(jìn)，美麗鄉(xiāng)村、傳統(tǒng)村落等與森林交互融合[8-9]，森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)發(fā)生頻次和規(guī)模也會(huì)日趨嚴(yán)重[10-11]，燃燒機(jī)理將更加復(fù)雜，給撲救增加了極大的難度，同時(shí)使得火后損失更為巨大，成為影響城鎮(zhèn)安全、生態(tài)安全的重要威脅[12-13]，引起了公眾更多關(guān)注，也成為研究熱點(diǎn)和焦點(diǎn)。

火是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，大多人為活動(dòng)引起的火燒點(diǎn)分布在人類基礎(chǔ)設(shè)施附近，如道路、居住建筑物以及人口密集區(qū)，具有獨(dú)特的非隨機(jī)空間模式[14-16]。森林-城鎮(zhèn)交界域建筑與植被交叉混合分布，可燃物分布和地理環(huán)境的復(fù)雜性使得一旦發(fā)生火災(zāi)，往往具有與建筑火災(zāi)或森林火災(zāi)明顯不同的火行為特征，火災(zāi)造成的危害更為嚴(yán)重，其人員傷亡主要是為保護(hù)受火災(zāi)威脅的住宅和人口而犧牲的消防員[17]，同時(shí)野生動(dòng)物的生存也受到嚴(yán)重威脅。西方國家關(guān)于森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)的研究大多集中在人與火災(zāi)的關(guān)系上[18]。如Lafortezza等[19]強(qiáng)調(diào)需要優(yōu)先考慮在人口稠密的景觀中清除可燃物;Biasi等[20]認(rèn)為森林火災(zāi)除了對(duì)景觀有直接影響，也會(huì)間接影響人類生存生活環(huán)境，可以通過考慮交界域景觀的特定結(jié)構(gòu)和內(nèi)在聯(lián)系來控制森林向農(nóng)田擴(kuò)張。

當(dāng)前，氣候變化尤其變暖趨勢(shì)明顯[21]，森林火災(zāi)在全球范圍內(nèi)不斷爆發(fā)，帶來了極大的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)[22-24]，森林大火一旦蔓延至林區(qū)周邊城鎮(zhèn)，往往會(huì)對(duì)人居安全和重大基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生重大危害，這類火災(zāi)被稱為“森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)”。森林-城鎮(zhèn)交界域?qū)儆谌藶榛顒?dòng)、建筑物和自然生態(tài)系統(tǒng)混合存在的區(qū)域，建筑物群形成了獨(dú)特的風(fēng)場(chǎng)，同時(shí)也增加了可燃物類型的復(fù)雜性，受地形、天氣、可燃物等因素的綜合影響，WUI火災(zāi)的研究落后于消防安全科學(xué)研究其他領(lǐng)域。森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)有哪些危害，如何進(jìn)行交界域的火險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及火后的快速恢復(fù)等，是交界域火災(zāi)的特點(diǎn)和未來研究趨勢(shì)。

1 森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)概況

30多年來，世界各國的生態(tài)化城鎮(zhèn)建設(shè)促進(jìn)了城鎮(zhèn)與森林的交匯，形成了大面積的森林-城鎮(zhèn)交界區(qū)域。如美國森林-城鎮(zhèn)交界域面積從1960年開始呈上升趨勢(shì)，1990—2010年美國WUI面積增長了38%，占國家領(lǐng)土總面積的9.5%，交界域房屋數(shù)量增長了46%，有32%的人口在交界域內(nèi)生活[1， 25]，到2030年交界域面積很可能擴(kuò)大至5 100萬hm2[26]。目前，許多國家森林-城鎮(zhèn)交界域均曾發(fā)生過許多重大火災(zāi)事故，并造成了巨大損失（表1）。如2007年希臘雅典森林火災(zāi)，過火面積達(dá)27萬hm2， 64人死亡；2018年美國加利福尼亞州天堂鎮(zhèn)的山火，過火面積達(dá)到6.2萬 hm2，85人喪生。西方國家的火災(zāi)防控工作以保護(hù)人造工程以及提高它們?cè)诨馂?zāi)中的保存率為主旨。北美和澳大利亞大多數(shù)司法管轄區(qū)的消防和緊急服務(wù)局把應(yīng)急疏散作為首選方案，但北美主要是強(qiáng)制疏散，而在澳大利亞，大多數(shù)是建議性的[27]。

歷史上，我國林業(yè)城鎮(zhèn)長期受到火災(zāi)的嚴(yán)重威脅。1987年“5·6”大興安嶺特大火災(zāi)作為典型的交界域火災(zāi)，歷時(shí)27 d，過火面積達(dá)130萬hm2，1個(gè)縣城、4個(gè)林業(yè)局鎮(zhèn)和5個(gè)貯木場(chǎng)被燒毀。2005年3月，深圳大南山森林公園大火過火面積達(dá)25 hm2，危及深圳市城市安全。2006年云南安寧市“3·29”重大森林火災(zāi)，火勢(shì)連續(xù)越過3條防火隔離帶，威脅昆明市城區(qū)，過火面積達(dá)到了1 695 hm2。2009年，黑龍江伊南河火災(zāi)則一度蔓延至我國最大的林業(yè)城市伊春市境內(nèi)，危及幾十個(gè)城鎮(zhèn)。2019年3月29日，山西沁源縣發(fā)生由交界域蔓延至森林的火災(zāi)，轉(zhuǎn)移村民9 000余人，過火面積360 hm2。2019年12月，佛山市高明區(qū)發(fā)生一起廣東省近10年來風(fēng)險(xiǎn)危害最大的交界域火災(zāi)，過火面積 925 hm2。2020年3月，四川涼山州西昌市突發(fā)森林火災(zāi)，火勢(shì)向?yàn)o山景區(qū)方向迅速蔓延，西昌城區(qū)居民緊急轉(zhuǎn)移1 200余人，過火面積達(dá)3 047 hm2，造成19名地方撲火人員犧牲。涼山州冕寧縣頻繁發(fā)生森林火災(zāi)，2019年4月、2021年4月和2022年5月多年連續(xù)的森林火災(zāi)對(duì)周邊居民的生產(chǎn)生活造成影響。近年來，我國快速增加的WUI面積和頻繁發(fā)生的火災(zāi)需要引起林火管理部門的重視。歷史經(jīng)驗(yàn)表明，森林大火一旦蔓延至林區(qū)周邊城鎮(zhèn)，往往會(huì)對(duì)人居安全和重大基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)生重大危害。

2 森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)防控研究內(nèi)容

森林-城鎮(zhèn)交界域是居民居住地與森林等自然生態(tài)系統(tǒng)相交錯(cuò)的過渡地帶。與世界各國交界域火災(zāi)防控目的相似，我國森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)防控的典型特征同樣表現(xiàn)為重要性、普遍性、特殊性和復(fù)雜性等（圖1）。許多國家和地區(qū)非常關(guān)注交界域火災(zāi)的問題[10， 26]，且有許多科研機(jī)構(gòu)和科學(xué)家專門研究交界域火災(zāi)安全問題[28-29]。由于火災(zāi)對(duì)人類的影響越來越大，需要大量投資來防止火災(zāi)蔓延到城市地區(qū)，以保護(hù)人類生命并減少財(cái)產(chǎn)損失。

2.1 火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是火災(zāi)預(yù)防的重要措施，制定森林防火期是進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的第一步。防火期是指容易發(fā)生火災(zāi)的季節(jié)，受氣候特點(diǎn)和森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律的影響，各地的森林防火期不同。如大興安嶺防火期分為“春防”和“秋防”，共計(jì)5個(gè)月;云南省森林防火期為12月1日至翌年6月15日，其中防火緊要期為每年3—4月。Galiana-Martin等[30]選取了10個(gè)具有大陸到地中海氣候代表性的地點(diǎn)，收集了來自活樹的火痕木材樣本，根據(jù)火痕的內(nèi)部位置確定火災(zāi)年份并估計(jì)防火期。易浩若等[31]認(rèn)為應(yīng)根據(jù)歷史森林火險(xiǎn)數(shù)據(jù)，包含各地的歷史林火統(tǒng)計(jì)、歷史森林火險(xiǎn)記錄、歷史森林火險(xiǎn)天氣資料劃分各區(qū)域的森林防火期。交界域風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在考慮可燃物、氣候等自然因素的同時(shí)，還需要考慮到人類活動(dòng)可能引起火災(zāi)的時(shí)間和地點(diǎn)，考慮區(qū)域內(nèi)房屋周圍常見的植被對(duì)火災(zāi)的適應(yīng)性，結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂蛱攸c(diǎn)評(píng)價(jià)WUI火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)[32]，同時(shí)需要嚴(yán)格控制交界域的火源進(jìn)山引發(fā)森林火災(zāi)。

交界域可燃物復(fù)雜多樣，大量易燃建筑材料與森林可燃物往往緊密相接，易引發(fā)“爆燃”（未燃燒產(chǎn)物和揮發(fā)性有機(jī)物的氣體聚合積累導(dǎo)致）[33]。舒立福等[34]認(rèn)為爆燃火是火災(zāi)在蔓延的過程中，遇到復(fù)雜地形、豐富可燃物、大風(fēng)充分供氧的條件下產(chǎn)生的現(xiàn)象。轟燃作為建筑火災(zāi)中的特殊現(xiàn)象，類似爆燃，是建筑火災(zāi)的典型特征。轟燃發(fā)生后，在高溫、強(qiáng)熱輻射、火焰迅速蔓延的作用下，極易導(dǎo)致建筑物倒塌，擴(kuò)大火災(zāi)范圍，有可能點(diǎn)燃周圍的植被從而引發(fā)更大的事故，造成更大的危害。建筑物轟燃的控制措施有降低建筑材料熱釋放速率、合理設(shè)置排煙送風(fēng)設(shè)施、設(shè)置自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)和進(jìn)行防火分區(qū)設(shè)計(jì)[35-36]。對(duì)城鄉(xiāng)接合部即交界域應(yīng)推動(dòng)消防設(shè)施“建設(shè)一體化”，加快消防基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，防止建筑火災(zāi)蔓延至林區(qū)引發(fā)多火災(zāi)融合[37]。

2.2 火災(zāi)發(fā)生機(jī)理

森林-城鎮(zhèn)交界域是人類農(nóng)林牧業(yè)頻繁用火的區(qū)域，生產(chǎn)跑火、日常生活用火不慎極易引起森林火災(zāi)。Krix等[38]研究了澳大利亞東部WUI范圍內(nèi)60種植物的葉片燃燒可持續(xù)性和可燃性之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)葉子的可燃性和燃燒可持續(xù)性作為可燃性的維度是相互對(duì)立的，研究結(jié)果對(duì)WUI范圍內(nèi)防火帶的植物物種選擇具有重要參考價(jià)值。

交界域火災(zāi)的驅(qū)動(dòng)因子包括建筑材料性能、森林可燃物情況、火源因素和氣象條件[39]。國內(nèi)外研究表明，因交界域內(nèi)同時(shí)具備豐富的森林可燃物和較密集的建筑與人群，使得火災(zāi)頻次和危害都顯著提升，甚至出現(xiàn)森林大火與建筑火災(zāi)相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。Cohen[40]認(rèn)為，當(dāng)交界域發(fā)生森林火災(zāi)時(shí)，房屋是否能著火除了建筑材料自身特性，房屋周圍30～60 m范圍內(nèi)可燃物的分布情況主要決定了該建筑物的被破壞程度。森林-城鎮(zhèn)交界域豐富的可燃物為火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展提供了物質(zhì)條件，其連續(xù)分布性及較高的負(fù)荷量使森林火災(zāi)向城鎮(zhèn)蔓延。評(píng)估交界域可燃物易燃性對(duì)火災(zāi)預(yù)防以及火行為預(yù)測(cè)模型的完善有較大幫助[41]。

森林-城鎮(zhèn)交界域由于建筑物的存在使得可燃物類型和天氣乃至氣候狀況更為復(fù)雜，火災(zāi)類型更加多樣，火行為更加難以預(yù)測(cè)。一般而言，人類活動(dòng)引起的火災(zāi)大多聚集在道路、建筑物、植被邊緣等，交界域火災(zāi)發(fā)生更為復(fù)雜，可能是森林火災(zāi)蔓延到建筑物，也可能是建筑物著火后，通過飛火、火旋風(fēng)等擴(kuò)散到森林，也可能森林和建筑物同時(shí)著火，互相蔓延、擴(kuò)展和融合。幾乎所有的交界域火災(zāi)由人為因素導(dǎo)致，但因發(fā)現(xiàn)較早和及時(shí)撲滅，其往往燒毀的面積比非人為因素著火（尤其是雷擊火）要小得多。

2.3 火蔓延機(jī)制

交界域火災(zāi)蔓延的方式主要包括飛火和熱輻射兩種，火災(zāi)動(dòng)力學(xué)、火焰熱輻射與熱量傳播規(guī)律是研究火蔓延機(jī)制的理論基礎(chǔ)[42]。飛火是一個(gè)不穩(wěn)定的過程，將野火迅速蔓延到遠(yuǎn)離主火線下風(fēng)處的未燃燒區(qū)域，是森林內(nèi)野火蔓延到交界域人類居住范圍的主要方式。飛火顆粒在火旋風(fēng)流場(chǎng)中上升過程受到流場(chǎng)速度的制約，只有直徑或密度等特征參數(shù)滿足一定條件才可能被火旋風(fēng)卷起[43]。丁鵬飛等[44]對(duì)飛火顆粒燃燒規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，中尺度飛火顆粒在輸運(yùn)過程的自由燃燒有可能產(chǎn)生二次飛火，加大火災(zāi)傳播的范圍。飛火顆粒的水平蔓延距離與環(huán)境風(fēng)速和火災(zāi)強(qiáng)度成正比，與顆粒密度和直徑乘積的平方成反比[45]。王秋華等[46-47]對(duì)安寧市2006年“3·29”重大森林火災(zāi)火燒跡地調(diào)查表明，火燒范圍內(nèi)相對(duì)高差在200 m以上的面積占了總面積的60%，陡峭的地形、地勢(shì)有利于飛火的產(chǎn)生和傳播。Manzello等[48]在室內(nèi)燃燒床進(jìn)行模擬研究認(rèn)為這些燃燒的飛火體有一定概率引燃建筑組件，尤其是落在乙烯基組件的墻角處時(shí)引燃概率更大。

交界域火災(zāi)案例研究表明，多數(shù)情況下災(zāi)后房屋燒損嚴(yán)重而附近的植物依舊存活，在這種非直接接觸且短距離引燃房屋的案例中，熱輻射起到了傳導(dǎo)作用。尤其發(fā)生樹冠火時(shí)，林火強(qiáng)度極大，根據(jù)輻射的可疊加性，引燃交界處建筑的概率更高。翁韜等[49]在空曠試驗(yàn)場(chǎng)地進(jìn)行樹冠火輻射理論模型擬合時(shí)得出，熱釋放速率與輻射值正相關(guān)，反之亦減，且發(fā)現(xiàn)熱輻射有多個(gè)峰值，原因是樹木間的個(gè)體差異導(dǎo)致達(dá)到最大熱釋放速率的時(shí)間不同。

2.4 火后恢復(fù)

當(dāng)森林-城鎮(zhèn)交界域發(fā)生火災(zāi)后，應(yīng)盡快對(duì)過火區(qū)域進(jìn)行恢復(fù)，主要包括兩大內(nèi)容：一是重建WUI的建筑及其配套設(shè)施；二是森林的恢復(fù)，包括人工造林、撫育更新、生物防火林帶的營建等。森林恢復(fù)與火燒強(qiáng)度、森林本身恢復(fù)能力，以及人為干擾有關(guān)，火后充分利用自然恢復(fù)能力和人為舉措，有計(jì)劃、有步驟地選擇速生樹種進(jìn)行人工造林，調(diào)整樹種結(jié)構(gòu)，補(bǔ)植適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件的防火樹種，營造生物防護(hù)林帶，加大闊葉樹種數(shù)量，豐富生物多樣性，使火后林地植被得到恢復(fù)。森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)恢復(fù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)條件、森林資源的開發(fā)利用和當(dāng)?shù)厝丝谒刭|(zhì)相關(guān)，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、交通條件優(yōu)越的地區(qū)，交界域火災(zāi)系統(tǒng)的恢復(fù)力比相對(duì)落后的地區(qū)要好[50]。

隨著城市的發(fā)展，大量的城市邊緣地區(qū)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌青l(xiāng)接合部，交界域范圍擴(kuò)大，一旦發(fā)生火災(zāi)，城鄉(xiāng)建筑也會(huì)受到有一定影響。谷雨等[51]提出重慶市城鄉(xiāng)接合部存在的問題主要有組織結(jié)構(gòu)不完善、恢復(fù)力水平較低。鄭澤勛等[36]以浙江省金華市為例，提出我國目前森林-城鎮(zhèn)交界域的消防安全規(guī)范制定滯后，制約了基層火災(zāi)防控能力的提升。因此，需完善森林-城鎮(zhèn)交界域火后響應(yīng)機(jī)制，盡快重建被摧毀的設(shè)施設(shè)備。

3 森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)研究方法

WUI火災(zāi)防控的第一步是需要確定森林-城鎮(zhèn)交界域的范圍以及交界域內(nèi)森林火災(zāi)可能發(fā)生的區(qū)域。在我國，森林-城鎮(zhèn)交界域不僅是傳統(tǒng)村落和城鎮(zhèn)社區(qū)居民的聚集地，也是農(nóng)林交錯(cuò)、風(fēng)景旅游、祭祀朝拜、工業(yè)園區(qū)的主要選址。我國目前暫未出臺(tái)明確界定森林-城鎮(zhèn)交界域范圍的法律法規(guī)，通常情況下，該區(qū)域主要是指無人居住的荒地與人類開發(fā)的土地之間的過渡區(qū)，以及在該區(qū)域800 m范圍之內(nèi)的所有社區(qū)。

3.1 火災(zāi)案例庫建設(shè)

火歷史研究法為當(dāng)代火災(zāi)防控、規(guī)劃提供了重要信息，常用于研究重大火災(zāi)[52-53]。Hardy等[54]開發(fā)了一種在交界域發(fā)生火災(zāi)時(shí)能夠量化建筑物點(diǎn)燃機(jī)制的儀器，包括記錄火災(zāi)熱輻射、火焰熱通量，以及火行為。Manzello等[55]改進(jìn)了該儀器，在安裝便捷、價(jià)格實(shí)惠的前提下，使得數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送到受熱保護(hù)的加固位置（俗稱黑匣子）免受火焰高溫?fù)p害導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，可提高交界域火災(zāi)的預(yù)警精度和響應(yīng)時(shí)間，提高撲救效率，降低火災(zāi)傷亡。Massda等[56]在單個(gè)或一組建筑物周圍營建隔離帶，使連續(xù)可燃物中斷，以最大限度地降低房屋火災(zāi)的危險(xiǎn)。Molina等[57]使用離散選擇實(shí)驗(yàn)分析了阿拉斯加屋主對(duì)減輕森林-城鎮(zhèn)交界域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的建議。Syphard等[16]根據(jù)火發(fā)生記錄構(gòu)建的火點(diǎn)和火燒頻率空間數(shù)據(jù)庫、人類和生物物理變量等模擬了南加州人類主導(dǎo)景觀的火點(diǎn)空間格局，并對(duì)其進(jìn)行了空間制圖。瘙塁ahan等[58]使用基于年輪的火災(zāi)歷史重建法，探討了土耳其安納托利亞西部過去不同氣候類型火災(zāi)的時(shí)空模式。

原國家林業(yè)局森林防火辦公室組織相關(guān)林火管理和科研人員出版了《中國森林火災(zāi)典型案例》，目的在于總結(jié)撲火經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，使我國的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)和火災(zāi)檔案管理工作更加規(guī)范化和制度化。然而，目前基于火歷史的火災(zāi)案例庫大多為自然生態(tài)系統(tǒng)火發(fā)生和蔓延的分析研究，對(duì)于WUI區(qū)域的火歷史研究較少。

3.2 信息技術(shù)應(yīng)用

地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)是WUI火災(zāi)防控極為重要的手段。Lampin-Maillet等[59]提出了一種與傳統(tǒng)方法不同的基于WUI局部尺度表征的漸進(jìn)式多尺度制圖方法，即WUI map，其可以用于進(jìn)行大規(guī)模的WUI映射并繪制地圖，是在氣候、城市化和植被持續(xù)變化的背景下評(píng)估WUI動(dòng)態(tài)和相關(guān)火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)的有力工具。Conedera等[3]將瑞士提契諾州、瓦萊州和格勞賓登州作為研究區(qū)域，基于地形景觀模型（TLM3D）提取人為基礎(chǔ)設(shè)施和森林資源空間分布，結(jié)合WSL Swissfire數(shù)據(jù)庫信息并參考森林火災(zāi)事件定義當(dāng)?shù)亟唤缬蚍秶?/p>

遙感是森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)、防控和預(yù)警的有效工具，也是了解森林生態(tài)系統(tǒng)如何應(yīng)對(duì)火災(zāi)的常用工具[60]。遙感技術(shù)應(yīng)用在林火撲救方面效果顯著，尤其高分遙感技術(shù)在林火應(yīng)急領(lǐng)域上具有分辨率高、火情發(fā)現(xiàn)早、精度高等獨(dú)有優(yōu)勢(shì)[61-62]。針對(duì)單一時(shí)空融合方法的不足，聯(lián)合使用多種空間分辨率更優(yōu)的傳感器影像能更好應(yīng)用于森林火災(zāi)監(jiān)測(cè)場(chǎng)景中[63]。唐堯等[64]利用高分遙感技術(shù)對(duì)冕寧縣2021年“4·20”森林火災(zāi)撲救與次生隱患預(yù)判的準(zhǔn)確性進(jìn)行比較，表明高分遙感技術(shù)在森林火災(zāi)撲救中具有較好的時(shí)效性與可推廣性。同時(shí)，遙感技術(shù)大幅提高了火災(zāi)后林業(yè)經(jīng)濟(jì)損失的評(píng)估效率，并可以為火燒跡地災(zāi)后重建提供數(shù)據(jù)支持[65]。劉樹超等[66]利用內(nèi)蒙古畢拉河林場(chǎng)2017年5月2日森林火災(zāi)發(fā)生前后的Landsat8衛(wèi)星影像，評(píng)價(jià)發(fā)生的森林損失情況，得出受害程度正確分級(jí)的總體準(zhǔn)確度為86.39%。

無人機(jī)技術(shù)利用高空優(yōu)勢(shì)，至火場(chǎng)上空開展相應(yīng)的火情偵察和火災(zāi)探測(cè)，為預(yù)防和撲救工作提供輔助支持。無人機(jī)在交界域的應(yīng)用既包括森林防火中的日常巡護(hù)、火情偵察和撲救、火場(chǎng)的應(yīng)急照明和中繼通信，也包含對(duì)建筑消防的火情監(jiān)測(cè)和執(zhí)行撲滅任務(wù)，通過消防滅火彈、水、干粉等高空噴射滅火。除此之外，無人機(jī)在其他消防救援領(lǐng)域的應(yīng)用廣泛，如有毒氣體檢測(cè)傳感器、三維建模系統(tǒng)等。

云技術(shù)、云平臺(tái)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，使得地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)的使用進(jìn)入了新階段，也為WUI火災(zāi)防控提供了大量的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。交界域是個(gè)快速變化的區(qū)域，人口流動(dòng)性強(qiáng)，建筑物和道路日新月異，將各類相關(guān)數(shù)據(jù)，特別是動(dòng)態(tài)變化的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合能更好地發(fā)揮地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)在交界域火災(zāi)防控中的作用。

3.3 火行為模型運(yùn)用

近年來，地理信息技術(shù)、計(jì)算機(jī)模擬和大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，促使火行為模型進(jìn)入空間模擬階段，能模擬火蔓延，進(jìn)行火行為預(yù)測(cè)等，為火災(zāi)積極預(yù)防、安全撲救提供了保障[67-69]。較為著名的模擬模型（系統(tǒng)）包括Behaveplus模型[70-72]、Farsite模型[73-75]和 FireSmart林火管理系統(tǒng)[76]等。火行為模型能夠從景觀尺度模擬火發(fā)生及蔓延過程，量化交界域的火災(zāi)強(qiáng)度和影響，已成為 WUI 火管理的重要工具。

Behaveplus火行為模型是目前美國使用最廣泛的林火預(yù)防系統(tǒng)，在計(jì)劃燒除期間，能正確預(yù)測(cè)低強(qiáng)度、火蔓延緩慢的林火行為，為計(jì)劃燒除提供有力的安全保障。Behaveplus模型在中國東北和西南地區(qū)均可以較好進(jìn)行火行為模擬[77-78]。研究表明，Behaveplus模型通過結(jié)合當(dāng)?shù)仫L(fēng)速和可燃物含水率月變化情況，確定高火險(xiǎn)時(shí)節(jié)，可以為其他林分地表火的預(yù)防提供參考[79]。

火燒面積模擬軟件Farsite集成現(xiàn)有的地表火、樹冠火和飛火等單一火行為模型的集合模型，用于在景觀尺度上模擬二維環(huán)境中的火行為變化[80]，可以利用環(huán)境變化值來計(jì)算火線在時(shí)間和空間上的變化，較準(zhǔn)確地模擬二維的火增長和火行為[81]。Arca等[82]用Farsite模擬了地中海地區(qū)的3起火災(zāi)案例，使用不同的可燃物模型、氣象條件作為輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬，結(jié)果表明Farsite火行為模型具有較高的準(zhǔn)確性。Massada等[56]利用Farsite對(duì)威斯康星州西北部6萬hm2的森林-城鎮(zhèn)交界域地區(qū)評(píng)估模擬火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，表明正常天氣條件下的模擬過火面積偏小，平均火災(zāi)面積為11.76 hm2。Farsite作為美國國家防火系統(tǒng)使用的軟件，已廣泛應(yīng)用于美國的火災(zāi)撲救行動(dòng)和火災(zāi)防控規(guī)劃。

智慧林火管理系統(tǒng)FireSmart可以模擬WUI環(huán)境的起火點(diǎn)、火行為蔓延及火災(zāi)對(duì)建筑物等潛在影響，從而進(jìn)行火行為管理[83-84]。該系統(tǒng)根據(jù)景觀特征模擬火災(zāi)的點(diǎn)燃和蔓延，以及預(yù)測(cè)景觀上指定位置燃燒的概率，并可用于評(píng)估替代FireSmart管理策略，如指定區(qū)域的可燃物清理可降低WUI火災(zāi)發(fā)生概率。然而，由于WUI火災(zāi)融合了森林和草原等自然生態(tài)系統(tǒng)火行為及城鎮(zhèn)火災(zāi)火行為的特點(diǎn)，建筑物的多樣化使得可燃物類型極其復(fù)雜，局部微地形和微氣候（天氣）難以預(yù)測(cè)，其火行為的預(yù)測(cè)和火災(zāi)防控受到很大限制，需要改進(jìn)或者本地化現(xiàn)有模型。

4 展 望

1）完善WUI相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。在大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的背景下，我國林業(yè)事業(yè)得到了快速發(fā)展，2022年我國森林覆蓋率超過50%的省份有福建（65.12%）、江西（63.1%）、海南（62.81%）等11個(gè)。根據(jù)《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2020—2035）》，到2035年底城鎮(zhèn)森林覆蓋率進(jìn)一步提高至43%以上，基本建成以林木為主體的城鎮(zhèn)森林生態(tài)網(wǎng)絡(luò)框架。隨著森林城市和園林城市等快速建設(shè)和發(fā)展，大量城鎮(zhèn)被森林包圍，森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)安全形勢(shì)將面臨新的挑戰(zhàn)。我國雖有保護(hù)森林資源的相關(guān)部門和相應(yīng)條例，但尚無森林-城鎮(zhèn)交界域的公約和制度，目前相關(guān)火災(zāi)防控工作主要依照《森林防火條例》《農(nóng)村防火規(guī)范》等開展，然而這些規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)較低且部分標(biāo)準(zhǔn)尚不明確。今后優(yōu)先研究的重點(diǎn)應(yīng)集中于我國森林-城鎮(zhèn)交界域范圍的科學(xué)劃分和特征描述，如何界定、劃分并清晰描述交界域及其典型特征，是林火防范的基礎(chǔ)工作。制定我國森林-城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)預(yù)防標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范，可以更好降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，減少火災(zāi)損失。交界域火災(zāi)涉及植被和建筑物，撲救較為復(fù)雜困難，為了有效應(yīng)對(duì)交界域火災(zāi)，現(xiàn)有的撲救策略應(yīng)該進(jìn)行合理修訂。

2）建立WUI火災(zāi)預(yù)防撲救體系。我國南北差距較大，森林覆蓋率超過50%的省份均位于南方。需建立我國森林-城鎮(zhèn)交界域典型火災(zāi)案例庫，特別是火災(zāi)安全撲救經(jīng)典指揮案例，將其用于WUI火災(zāi)撲救方案的輔助決策。建立案例庫有利于各地交界域火災(zāi)撲救的借鑒，減少損失，特別是人員傷亡。從已有經(jīng)典案例中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)并吸取教訓(xùn)，一直是災(zāi)害學(xué)科行之有效的學(xué)習(xí)手段和方法。分析WUI火災(zāi)案例要素組成、要素關(guān)系及案例間的關(guān)系，借助相似度理論建立WUI火災(zāi)撲救方案相似決策模型，開發(fā)基于3S（RS、GIS、GPS）的WUI案例庫系統(tǒng)。積極開展學(xué)術(shù)性論壇，組織專家學(xué)者對(duì)國內(nèi)各地的森林-城鎮(zhèn)交界域安全形勢(shì)進(jìn)行分析研判，能夠更好地把握交界域火災(zāi)發(fā)生發(fā)展規(guī)律。

3）打造WUI監(jiān)測(cè)預(yù)警平臺(tái)體系。整合交界域視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源，提高監(jiān)測(cè)精度?；谠破脚_(tái)和大數(shù)據(jù)，如林草、公安和城管部門的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，研建我國森林-城鎮(zhèn)交界域典型火災(zāi)預(yù)警監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。立足林草部門現(xiàn)有視頻監(jiān)控、林火衛(wèi)星監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，整合、共享交界域各部門資源、融合城管大數(shù)據(jù)平臺(tái)，接入各級(jí)森林草原防滅火指揮部指揮系統(tǒng)，發(fā)揮預(yù)警、監(jiān)測(cè)和協(xié)助指揮作用。實(shí)行“預(yù)防為主，積極消滅”原則，提前預(yù)警，分類管理，安全撲救，尤其要高度重視初期火災(zāi)的處置，實(shí)現(xiàn)“打早、打小、打了”。加快“空天地”一體化的火災(zāi)應(yīng)急管理平臺(tái)研發(fā)建設(shè)，通過遙感監(jiān)測(cè)、無人機(jī)系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)推進(jìn)WUI監(jiān)測(cè)預(yù)警精準(zhǔn)化、決策智能化和裝備現(xiàn)代化等。

4）強(qiáng)化WUI火災(zāi)預(yù)防措施。加強(qiáng)生物防火林帶的建設(shè)，保留足夠防火間距與現(xiàn)有防火道路的組網(wǎng)形成閉合系統(tǒng)。在充分考慮和評(píng)估環(huán)境影響基礎(chǔ)上，適宜區(qū)域開展計(jì)劃燒除以減少森林可燃物累積，降低交界域火險(xiǎn)等級(jí)。深入研究建筑物外層防火涂料的應(yīng)用，保護(hù)交界域人民群眾的生命和財(cái)產(chǎn)安全。增加交界域消防救援部門的微型消防站點(diǎn)，定期開展針對(duì)性防火培訓(xùn)、防火宣傳和火源管理。合理規(guī)劃交界域森林和建筑的布局，科學(xué)分析并開展當(dāng)?shù)亟唤缬虻姆阑鹨?guī)劃。

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（責(zé)任編輯 李燕文）

基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（32160376，31960318，31901322）。

第一作者：王秋華（qhwang2010@swfu.edu.cn），教授。

*通信作者：李曉娜（xiaonali_20060429@163.com），講師。