危险火环境

5.3.1　危险火环境

(1)危险地形要素

地形包括诸如坡度、坡位、海拔、地貌或地表形状之类的因素。地形通常是非常缓慢地改变的，因而地形被认为是静态的。然而，这些静态的因素却能够引起火行为的不稳定性。在灭火作战中，如果指挥员不能够充分认识地形因素对火行为的影响，那么在决策时，可能会造成灭火作战人员的伤亡。

坡度:坡度影响火的蔓延速度。当火线向上坡蔓延时，向上的火焰比较贴近火线上方的可燃物，可以将可燃物预热导致燃烧加快。上山火(冲火)的蔓延速度是随着坡度的增加而加快的，坡度每升高5°，林火的蔓延速度就要加快1倍。另外，据观察，同样是山坡火和山脊火，其蔓延速度是不同的，山脊火快，山坡火慢;当山坡超过40°以后，上山火的蔓延形态呈跳跃式发展以产生飞火，直接扑打非常危险。下坡火则相反，其燃烧缓慢，火行为稳定，在可燃物条件允许情况下，可采取直接扑打方式，但当坡度大于35时，坡顶燃烧的可燃物容易滚落引燃山脚未燃可燃物而形成新的火场，对于实施直接扑火的扑火队员来说非常危险。

地形能够产生地形风进而影响着或行为，因此也决定着灭火方式。云南高山林区特殊的地形决定了林火行为的变化，因此，人们常说“云南打火打地形”。在决定采用何种扑火方法式，要特别注意地形带来的潜在隐患，因此，在确定直接灭火战术时，应避开以下地形。

①陡坡

坡度大于35时，陡坡会自然改变林火的行为，火向山上燃烧时，火焰由垂直状态发展为水平状态，所产生的热辐射和热对流促使树冠和坡上的可燃物加速预热，容易产生飞火。因此，越过山顶直接迎火扑打或沿山坡向山上逃生十分危险。

图5.3　陡坡示意图

②狭窄山脊线

狭窄的山脊线受热辐射或热对流的影响，温度极高，林火燃烧强度大。在山脊线附近燃烧的林火受风的影响容易越过山脊，在山脉背面形成涡流，在涡流作用下，火行为瞬息万变，难以预测。山脊两侧坡度大，是发生二次燃烧最为强烈的区域，在灭火人员遭遇危险时，转移撤退困难，几乎没有安全避险的可能。

图5.4　狭窄山脊示意图

③鞍部

两山的鞍部也称鞍形场，鞍形部位一般与山谷相连。鞍部受昼夜气流的影响，风向不定，是火行为变化最为活跃的地段，森林火灾最容易通过鞍形场向背坡蔓延。风通过鞍形场时常形成涡流，产生火旋风，造成林火发生方向紊乱和造成飞火。若主风向与鞍部平行，必将产生强度大、速度快的林火，对灭火作战部队威胁很大，不安全因素增多。

图5.5　鞍形地貌

④狭窄山谷

云南高山林区山体走势复杂，特别是滇西北的纵谷区，狭窄山谷纵横交错。另外，分布全省的干热河谷狭长纵深，兼具狭窄山谷特征。狭窄山谷通风条件不佳，火势发展较慢，会产生大量烟尘在谷内沉积，产生大量一氧化碳。随着时间的推移，林火对两侧陡坡上的可燃物进行预热，热量逐渐累积。一旦风向、风速发生变化，烟尘消失，火势突变形成火爆，若灭火队员处于其中极难逃生。

图5.6　狭窄山谷示意图

⑤单口山谷

三面环山，只有一个进口的山谷，成为“单口山谷”，俗称“葫芦峪”。单口山谷的作用如同排烟管道，为强烈的上升气流提供通道，很容易产生爆发火。在云南，虽然具有明显“单口山谷”特征的地形不是十分突出，但相似地形形态和合并地形交错，使林火形态变化更为复杂，如处置不当，也很容易发生人员伤亡。

图5.7　单口山谷示意图

⑥山岩凸起地形

山岩凸起地形，由于地形条件特殊，产生强烈的空气涡流，林火在涡流作用下，易产生多个方向不定的火头，极易使灭火人员被大火围困。在此地形范围内，易燃灌木和地盘松分布多，燃烧强度大，危险性极高。

⑦合并地形

岩石裂缝、鞍部、山岩凸起地形和陡坡并存，会使火焰由垂直发展改为水平发展，受热空气传播速度加快，导致火行为突变，易发生伤亡。云南高山林区单一地形形态分布少，绝大数属合并地形。

(2)危险气象条件

①风

风速是指单位时间内空气在水平方向上流动的距离。风是影响林火蔓延和发展的最重要的因子。风不仅能加速可燃物水分蒸发而干燥，补充火场的氧气，同时增加火线前方的热量，使火烧得更旺，蔓延得更快。在连旱高温的天气条件下，风是决定发生森林大火的最重要的因子。对于复杂地形条件下的低空风场研究近年大都集中在用雷达数据进行反演、用大气动力-热力学方程组进行求解。这些方法对大、中尺度的大气运动模拟情况较好，但这些方法包含的物理过程多，对初始资料及计算机条件要求高，需要许多难以准确获取、只能假定的边界条件，并且在这些方法中通常只考虑到了海拔对风场的影响，而对于坡度、坡向等小地形因子对风场的影响研究较少，对微尺度大气运动模拟程度有限，特别是对于复杂地形条件下的微尺度和像元尺度的大气运动模拟程度有限。因此建立像元尺度山地近地表风速模型，对于了解山区风速分布特点、风资源评估、森林火灾的预防和控制等方面具有重要的意义。

②温度

气温是表示空气冷热程度的物理量，直接影响空气湿度的变化，进而影响可燃物的水分蒸发。一般来讲，气温升高，促使可燃物的水分蒸发而干燥，若使可燃物达到燃点所需的热量减少。在防火期内，森林火灾随着气温的升高而增多。气温越高，其火险指数越高，森林火灾发生的危险性就越高。

③湿度

空气相对湿度是空气中实有水汽压与当时温度下的饱和水汽压的百分比。空气的相对湿度的变化主要取决于温度。温度增高，相对湿度减小;温度降低，相对湿度增大。空气相对湿度一般最高值出现在清晨，最低值出现在午后。它的变化直接影响可燃物的含水率:空气湿度愈大，可燃物含水率就随之变大，不易燃烧;空气湿度愈小，表明空气约干燥，可燃物含水率少，森林火险性就越高。另外有种特殊情况，空气相对湿度很低的同时若温度也很低(如温度低于0℃)则不容易发生火灾。

④降水

降水是影响森林火灾的主要因素之一。从云中降到地面的降水量和水平降水量之和称为雨量。降水增加可燃物的含水量，使火险系数降低。通常年降水量在1500mm之上，且分布均匀，就不会发生或很少发生火灾。当温度很高，但降水也很多时，不容易发生火灾。云南分干季和湿季，干季降水少，植被越干燥，火灾常发生在干季。降水降到地面上，部分参与了蒸发过程，部分参与地表径流，部分被植被所吸收。因此直接利用气象站点测报的降雨量来预报火险等级，误差较大。可采用截止预报时间上的地表有效水分，即有效保水量，来表征水分对火险的影响。

⑤风

风是指空气的水平运动。风加快可燃物的蒸发，加速干燥而使可燃物易燃。在连旱、高温的天气下，风对火险的决定作用很大。如云南三月、四月处于旱季中，且风速很高，为森林防火工作的戒严期。

(3)危险可燃物

森林的燃烧性研究的是森林群落的燃烧程度，它包括难易程度，林火能否蔓延，以及蔓延的速度，释放的能量多少和火强度、燃烧持续时间、火烈度、火灾的种类等。森林可燃物是森林中可以燃烧的物质，它是发生森林火灾的物质基础。危险可燃物载量越大、含水率越低、形体细小、易燃性越强，发生火灾后的林火蔓延速度越高、火焰越高，危险性越强。森林可燃物的种类、组成、结构和载量影响着火行为和扑火安全，因此，一个能够准确反映森林可燃物种类、组成、结构和载量的森林可燃物电子地图的生成是非常必要的。

在云南林区，云南松是分布较广的针叶树种，其枝叶含有一定的松脂，立地条件干燥极易燃烧。此外，思茅松、华山松和高山松也属于易燃树种。

云杉、冷杉、和铁杉则分布在海拔较高的地区，立地条件潮湿、林下阴暗，易燃物较少，落叶细小，属难燃树种，但其抗火性较差，一旦燃烧，危害严重，难以恢复，是保护的重点。

以栲、青冈类为主的长绿阔叶林分布在立地比较湿润的立地条件上，其郁闭度较大，属于难燃类型，不易发生森林火灾。

表5.7　可燃物分类及其引燃系数

在云南林区，还有大量的荒地荒坡上长满了大量的茅草、杂草、蕨类和灌丛，特别是阳性一年生草类，火蔓延速度最快。一般来说，当草高超过1m时，就不宜直接扑打。

对于易燃灌丛，特别是地盘松，它是在云南松的生长过程中，由于受水热条件的影响，林木分化，在高海拔地区由于干旱、热量充足，部分云南松变种匍匐生长，矮小，属强阳性树种，极易着火燃烧。其枝叶树脂含量多，燃烧猛烈，烟雾浓度大且烟雾中有毒气体含量高，威胁人身安全。一般，灌木高超过1.2m或稠密的灌木林地，不能直接扑打。

在该系统中，根据云南可燃物种类、可燃物的载荷、可燃物的立地条件、可燃物的紧实度和可燃物的易燃程度，将可燃物类型分为以下几种，不同的可燃物其引燃系数如表5.7。

云南高山林区，可燃物垂直分布明显。不同山体，各类可燃物垂直分布的界限，因山体地形不同，气候因素的差异，垂直分布的可燃物类型的界限也不尽一致。一般来说，海拔1300m以下为灌丛草坡;海拔1300～2400m为松栎混交林和云南松林;海拔2400～3000m为湿性常绿阔叶林和高山栎类林;局部有华山松;海拔3000m以上多为云南松灌丛，但滇中地区由于人为影响，对植被分布造成影响，大部分以混交林为主。这种呈梯次分布的可燃物容易产生树冠火形成立体燃烧，在风速、风向、坡度的影响下，甚至会造成飞火。

可燃物载量:可燃物载荷是指能够着火的可燃物的量。它通常是以1hm²内有多少吨可燃物来计算。一个地区的可燃物的体积或数量是必须考虑的因素。可燃物越多，产生的热量就越多，它影响着可燃物火强度的大小。一般地，可燃物体积越大，火强度越大。草本可燃物载荷的变化范围是每2.5～12t/hm²;灌木可燃物载荷的变化范围是50～100t/hm²，废材(枝桠)可燃物载量的变化范围是75～500t/hm²;圆木可燃物载量的变化是250～1500t/hm²。重型可燃物载荷增加了灭火的难度。