摘要：隨著我國(guó)森林生態(tài)系統(tǒng)與城鎮(zhèn)交互區(qū)域的擴(kuò)大以及人口的增加，森林—城鎮(zhèn)交界域（WUI）正在快速擴(kuò)張，同時(shí)帶來了復(fù)雜的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。為了更好地識(shí)別和評(píng)估森林—城鎮(zhèn)交界域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，通過綜述當(dāng)前交界域火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)分析方法與策略，為我國(guó)交界域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供參考。

關(guān)鍵詞：森林—城鎮(zhèn)交界域；火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估；火災(zāi)特點(diǎn)

中圖分類號(hào)：D035.36 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2096-1227（2024）08-0013-03

森林—城鎮(zhèn)交界域（Wildland-Urban Interface，WUI）是指建筑物與森林植被相鄰的區(qū)域或者建筑植被混合區(qū)域。隨著城鎮(zhèn)與森林交界區(qū)域日益增多，這一地帶面臨著復(fù)雜的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。此類火災(zāi)不僅會(huì)對(duì)森林生態(tài)造成破壞，還威脅城市邊緣的人口和財(cái)產(chǎn)安全。例如，2020年四川涼山的森林火災(zāi)過火面積約3047.8hm2，造成19人死亡，火場(chǎng)5km范圍內(nèi)所有人員全部撤離；同年4月，山東青島小珠山發(fā)生森林火災(zāi)，疏散617名居民，投入救火人員1600余名，撲救過程中1人遇難[1]。目前，我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)正全面深入推進(jìn)，西南和東北地區(qū)作為森林資源豐富的區(qū)域，其森林VObcRecjwQOn+dYmnVlpVA==覆蓋率逐漸升高，這些地區(qū)也是森林—城鎮(zhèn)交界域的主要分布地帶，由于其火災(zāi)特殊的形成與傳播機(jī)制，準(zhǔn)確評(píng)估其風(fēng)險(xiǎn)顯得尤為重要。本文旨在系統(tǒng)綜述森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法，以期為未來的相關(guān)研究與實(shí)踐工作提供參考。

1 森林—城鎮(zhèn)交界域定義

森林—城鎮(zhèn)交界域的定義是指房屋位于或靠近野外植被的區(qū)域，包括人類居住區(qū)、野外植被區(qū)和界面緩沖區(qū)三個(gè)部分。美國(guó)林業(yè)局（USDA）及內(nèi)政部（USDI）將森林—城鎮(zhèn)交界域分為混合交界域（Wildland-Urban Intermix）和界面交界域（Wildland-Urban Interface）兩類[2]，混合交界域指房屋和植被混合交互的區(qū)域，房屋密度為6.17套/km2，野生植被率超過50%，建筑分散，可燃物連續(xù)；界面交界域指建筑與野外植被有清晰分界線且相鄰的區(qū)域，野生植被覆蓋率少于50%，房屋密度大于6.17套/km2。我國(guó)沒有定義交界域的標(biāo)準(zhǔn)，可以借鑒上述定義劃分方法，可分為交匯型和混雜型。交界域可以是城市與鄉(xiāng)村之間的區(qū)域，也可以是農(nóng)業(yè)向城市過渡的區(qū)域，常見的村莊、郊區(qū)外的工業(yè)基地、倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施等機(jī)構(gòu)都屬于交匯型交界域的范疇，都有著明顯的分界線?；旌闲驮谖覈?guó)比較少見，基本分布在開發(fā)后的旅游風(fēng)景區(qū)、城市森林公園。

2 森林—交界域火災(zāi)特點(diǎn)

2.1 交界域火災(zāi)與森林火災(zāi)的區(qū)別

火源的存在與人類行為及人口密度相關(guān)，人類活動(dòng)、焚燒行為成為火災(zāi)發(fā)生的主要原因。交界域火災(zāi)與森林火災(zāi)有較大的區(qū)別，森林火災(zāi)主要發(fā)生在森林和野外地區(qū)，而森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)發(fā)生在森林與城鎮(zhèn)交匯或者混合的地帶，甚至涉及人類居住的區(qū)域。森林火災(zāi)通常發(fā)生在較為廣闊的森林地區(qū)，火勢(shì)往往較大，可能蔓延幾十千米，主要威脅的是樹木、植被和野生動(dòng)物，雖然也會(huì)損害某些森林內(nèi)的基礎(chǔ)設(shè)施，如瞭望塔和小屋，但這些損失比通常的交界域火災(zāi)的損失??；而森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)發(fā)生在森林與城鎮(zhèn)的接觸區(qū)域，其影響范圍雖然較為局限，但火災(zāi)威脅的除了樹木、植被，還有人類居住的房屋、建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施，一旦被引燃，就會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.2 火災(zāi)環(huán)境特點(diǎn)

由于靠近居民區(qū)域，人類活動(dòng)較為頻繁，不當(dāng)?shù)纳盍?xí)慣、施工作業(yè)、交通事故或其他人為火源都可能增加火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。此外，該區(qū)域包含多種類型的建筑物和基礎(chǔ)設(shè)施，這些都可能增加火災(zāi)的復(fù)雜性和控制難度。在植被與地形方面，城鎮(zhèn)森林交界域的植被具有多樣，既有人工栽培的園林植被，也有自然的森林，而地形因人類活動(dòng)影響而相對(duì)均勻。相比之下，純粹的森林區(qū)域植被種類多樣，地形復(fù)雜，且擁有不同的森林類型和生態(tài)系統(tǒng)。在應(yīng)急響應(yīng)資源方面，交界域由于接近居民區(qū)，救援響應(yīng)通常更為迅速，且擁有更多資源來對(duì)抗火災(zāi)。然而，對(duì)于直接森林火災(zāi)，特別是在偏遠(yuǎn)地區(qū)，響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，資源也可能較為有限。

3 森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法

森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)的發(fā)生是由多種因子相互作用的，在評(píng)估火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，需要綜合考慮氣象條件、可燃物、地形、人口密度和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等多方面因素，以全面了解與火災(zāi)發(fā)生相關(guān)的自然和人為因素?，F(xiàn)如今，隨著互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算機(jī)的不斷發(fā)展創(chuàng)新，結(jié)合衛(wèi)星遙感、地理信息系統(tǒng)技術(shù)和機(jī)器學(xué)習(xí)等新技術(shù)在數(shù)據(jù)統(tǒng)籌與分析上的應(yīng)用，可以更好地理解火災(zāi)發(fā)生的復(fù)雜性。通過這些技術(shù)手段逐漸將火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)與致災(zāi)因子進(jìn)行關(guān)系建模，擬合火災(zāi)未來的發(fā)展趨勢(shì)，開發(fā)火災(zāi)模擬系統(tǒng)，模擬火災(zāi)的發(fā)生及蔓延過程，量化火災(zāi)發(fā)生的概率、強(qiáng)度和影響，這些模型都為交界域火災(zāi)的研究提供了重要工具。

3.1 統(tǒng)計(jì)模型

統(tǒng)計(jì)模型通過量化火災(zāi)發(fā)生的概率，評(píng)估各風(fēng)險(xiǎn)要素的危險(xiǎn)性，旨在降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)并提出針對(duì)性的火災(zāi)管理措施。

在國(guó)外，一些研究人員已經(jīng)研究了量化社區(qū)遭受野火的風(fēng)險(xiǎn)，由于還缺乏全面的理論框架，僅從林火的角度考慮風(fēng)險(xiǎn)，而沒有考慮基于個(gè)體特征的社區(qū)敏感性。林火風(fēng)險(xiǎn)的全面定義需要評(píng)估森林火災(zāi)事件的概率、高價(jià)值資源和資產(chǎn)對(duì)林火風(fēng)險(xiǎn)的敏感性兩個(gè)關(guān)鍵組成部分。羅丹等[3]以廣州森林和城鎮(zhèn)交界域的16種主要森林分布類型為研究對(duì)象，利用地基激光雷達(dá)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行精準(zhǔn)、非破壞的分析，獲取森林分布特征與結(jié)構(gòu)指標(biāo)，選取11種影響森林分布火災(zāi)危險(xiǎn)性的靜態(tài)因子，運(yùn)用層次分析法，綜合評(píng)價(jià)不同森林分布類型的火災(zāi)危險(xiǎn)性；鐘委[4]等對(duì)某地區(qū)19個(gè)林業(yè)城鎮(zhèn)的棚戶區(qū)消防現(xiàn)狀和存在的問題進(jìn)行了評(píng)估，結(jié)合實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采用層次分析法對(duì)各個(gè)林業(yè)城鎮(zhèn)棚戶區(qū)的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)進(jìn)行劃分。

3.2 火災(zāi)蔓延模型

火災(zāi)蔓延模型在火災(zāi)管理和應(yīng)急響應(yīng)方面起著重要作用，通過模擬火災(zāi)的發(fā)展過程，可以評(píng)估不同區(qū)域的火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)，綜合考慮多種因素，從而確定火災(zāi)可能蔓延的區(qū)域，幫助決策者和應(yīng)急響應(yīng)人員做出更準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)和決策。

研究表明，熱輻射和飛火是交界域火災(zāi)蔓延的主要方式，Ganteaume A等[5]使用火災(zāi)動(dòng)力學(xué)模擬器（FDS）對(duì)暴露在野火情況下的建筑物進(jìn)行建模，設(shè)置材料、可燃物、地形和氣象條件等影響參數(shù)，進(jìn)行火災(zāi)場(chǎng)景模擬。野外—城市交界域火災(zāi)模擬器（WFDS）是美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）和美國(guó)林務(wù)局共同開發(fā)的。WFDS是FDS的擴(kuò)展，能夠用于交界域火災(zāi)的模擬，除此之外，模擬火行為的模型還有Behaveplus模型、Farsite模型等，這些模型大都用于模擬森林火災(zāi)的火行為，森林—城鎮(zhèn)交界域與之不同，不僅會(huì)涉及森林環(huán)境，還有建筑環(huán)境，情況相對(duì)復(fù)雜，后續(xù)還需要繼續(xù)開發(fā)相關(guān)應(yīng)用。

3.3 機(jī)器學(xué)習(xí)及復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)模型

機(jī)器學(xué)習(xí)模型可以通過對(duì)大量歷史數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)潛在的關(guān)聯(lián)和模式，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，從而識(shí)別出潛在的風(fēng)險(xiǎn)因素，并預(yù)測(cè)未來的風(fēng)險(xiǎn)事件；復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)風(fēng)險(xiǎn)系統(tǒng)進(jìn)行建模，將各個(gè)元素和其他相互作用關(guān)系表示為網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，通過對(duì)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)演化進(jìn)行分析，可以揭示潛在的風(fēng)險(xiǎn)傳播路徑和關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)，幫助理解風(fēng)險(xiǎn)的傳播機(jī)制。

宋英華等[6]為確定城鎮(zhèn)—森林交界域火災(zāi)災(zāi)害演化關(guān)系及風(fēng)險(xiǎn)特征，預(yù)防災(zāi)害事件發(fā)生，從157個(gè)火災(zāi)案例中提取43個(gè)典型災(zāi)害事件，運(yùn)用災(zāi)害鏈和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，構(gòu)建城鎮(zhèn)—森林交界域火災(zāi)災(zāi)害鏈演化模型。使用Python工具對(duì)災(zāi)害鏈網(wǎng)絡(luò)中關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)、關(guān)鍵邊和最短路徑分析。王成軍等[7]為了降低城鎮(zhèn)森林交界域輸油管道泄漏造成的災(zāi)害損失，同樣基于災(zāi)害鏈理論和復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論，構(gòu)建因輸油管道損壞，從而形成災(zāi)害的災(zāi)害演化模型。侯曉靜等[8]使用隨機(jī)森林模型對(duì)省域內(nèi)的森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)與影響因子的關(guān)系進(jìn)行空間建模，探究隨機(jī)森林模型在擬合、解釋交界域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)方面的優(yōu)勢(shì)，并與森林火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)的影響因子對(duì)比，為進(jìn)一步評(píng)估交界域火險(xiǎn)提供依據(jù)。為了精確監(jiān)控森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)及定位其空間分布，王喆等[9]收集火災(zāi)圖像，將坐標(biāo)注意力（CA）機(jī)制引入YOLOv5s算法中，增強(qiáng)模型的方向及位置信息感知，以達(dá)到準(zhǔn)確定位交界域火災(zāi)起火點(diǎn)的效果。

4 結(jié)束語(yǔ)

通過總結(jié)森林—城鎮(zhèn)交界域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法時(shí)發(fā)現(xiàn)，在評(píng)估森林—城鎮(zhèn)交界域（WUI）時(shí)不僅需要考慮火災(zāi)的直接因素，還需考慮氣候變化、土地利用模式、人類活動(dòng)等一系列相互關(guān)聯(lián)的復(fù)雜因子，從全方位、多角度對(duì)火災(zāi)發(fā)生的潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。目前，我國(guó)的交界域火災(zāi)研究還處于初期階段，需融合氣候模型、地理信息系統(tǒng)、人口動(dòng)態(tài)等方面的技術(shù)和方法，建立符合我國(guó)國(guó)情的交界域火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。

為了提升社區(qū)居民的火災(zāi)防范意識(shí)和能力，應(yīng)加強(qiáng)對(duì)他們的培訓(xùn)和教育，確保他們了解火災(zāi)的危害、掌握基本的火災(zāi)防范措施，并鼓勵(lì)社區(qū)居民積極參與火災(zāi)管理的決策和實(shí)施過程。為此，可以建立面向社區(qū)居民的火災(zāi)信息平臺(tái)，及時(shí)發(fā)布火災(zāi)預(yù)警信息、傳授防火知識(shí)、分享成功案例等。在森林—城市交界域的社區(qū)，特別強(qiáng)化與火災(zāi)防控相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施，提高火災(zāi)應(yīng)對(duì)能力。充分利用現(xiàn)代科技手段，如物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能等，進(jìn)行火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、預(yù)警和管理，實(shí)現(xiàn)火災(zāi)防控的智能化和精準(zhǔn)化。針對(duì)城市—森林交界域的特殊性，還應(yīng)制定專門的法律法規(guī)，明確土地利用、建筑規(guī)范、防火距離、火災(zāi)管理等要求，為交界域的火災(zāi)防控提供法律保障。同時(shí)，應(yīng)制定和完善應(yīng)急響應(yīng)機(jī)制，確保在火災(zāi)發(fā)生時(shí)能夠快速、有效地進(jìn)行應(yīng)急響應(yīng)和資源調(diào)配。

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