西南高山峽谷地區(qū)森林火災(zāi)事故研究

龍騰騰，向臨川，王儒龍，崔 飛，張文文，閆想想，王秋華

（1.西南林業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院，云南省森林災(zāi)害預(yù)警與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650224；2.云南省玉溪市易門縣林業(yè)和草原局，云南 玉溪 651100）

隨著全球氣候逐漸趨向暖干化，森林火災(zāi)的發(fā)生頻率與強(qiáng)度也隨之增加。西南林區(qū)作為我為四大林區(qū)之一，森林火災(zāi)呈高發(fā)態(tài)勢(shì)。由于該林區(qū)地形地貌復(fù)雜，特別是高山峽谷地區(qū)原始森林茂密，易造成森林火災(zāi)組織撲救難、燃燒時(shí)間長(zhǎng)、火災(zāi)損失大[1]。如2019年四川木里“3·30”森林重大火災(zāi)事故和2020年四川西昌“3·30”森林火災(zāi)，都造成了嚴(yán)重的傷亡，這兩起都發(fā)生在四川涼山、間隔周期為一年的森林火災(zāi)事故值得認(rèn)真反思，也給予許多啟示。

1 西南高山峽谷事故基本情況

西南高山峽谷林區(qū)主要位于西南邊陲，以滇西北和川西地區(qū)為主。林區(qū)山高谷深，垂直差異大，以垂直氣候帶為主，寒冷干燥、日溫差大、日照時(shí)間長(zhǎng)、降水量少。受雅礱江、金沙江和瀾滄江等河流的影響，林區(qū)溝壑縱橫，地形極其復(fù)雜[2]。由于獨(dú)特的地形及山地小氣候，包括規(guī)律性的山風(fēng)、谷風(fēng)，也有毫無(wú)規(guī)律的突變的小地形或者微地形引起的亂流、湍流，風(fēng)速風(fēng)向變化莫測(cè)，給森林火災(zāi)撲救造成極大困難。

1）2019“3·30”四川涼山木里森林火災(zāi)發(fā)生于18時(shí)26分，著火點(diǎn)處于海拔3800 m左右?；馂?zāi)發(fā)生后，當(dāng)?shù)卣⒓唇M織近700人展開(kāi)撲救，在海拔4000余米的原始森林受瞬間風(fēng)力風(fēng)向突變影響，突發(fā)林間可燃?xì)怏w爆燃，造成27名森林消防指戰(zhàn)員和4名地方干部群眾喪生，火場(chǎng)總過(guò)火面積約20 hm2。

2）2020“3·30”四川西昌森林火災(zāi)發(fā)生于15時(shí)51分，著火點(diǎn)位于涼山州大營(yíng)農(nóng)場(chǎng)。由于風(fēng)勢(shì)較大，山火迅速蔓延，造成18名打火隊(duì)員和1名當(dāng)?shù)叵驅(qū)в鲭y，過(guò)火面積達(dá)1000 hm2，森林毀壞面積達(dá)80 hm2。兩起森林火災(zāi)事故基本情況見(jiàn)表1。

由表1可知，這兩起森林火災(zāi)事故存在很多共同點(diǎn)，時(shí)間上間隔剛好滿一年，重大人員傷亡事故發(fā)生位置都是相對(duì)封閉的峽谷地形，可燃物均以云南松為主，誘因均是瞬間突變的風(fēng)向和陡增的風(fēng)力。都是高強(qiáng)度火行為，也說(shuō)明了云南松林，特別是沒(méi)有人為調(diào)控森林可燃物的云南松林，一旦發(fā)生火災(zāi)，火強(qiáng)度較高，要高度重視爆燃等極端現(xiàn)象，以及可能引起的火旋風(fēng)、飛火等。

表1 西南高山峽谷兩起森林火災(zāi)事故基本情況

2 西南高山峽谷事故特點(diǎn)分析

1）撲救過(guò)程困難多。2019年四川涼山州木里“3·30”森林火災(zāi)中有多個(gè)火點(diǎn)處于懸崖峭壁。31日下午，撲火人員在轉(zhuǎn)場(chǎng)途中，遇到某三面環(huán)山、坡陡溝深的單口山谷，山谷西高東低呈葫蘆峪狀[3]。消防員在清理谷內(nèi)煙點(diǎn)時(shí)，山谷內(nèi)平穩(wěn)的氣流被瞬間突變的風(fēng)向風(fēng)力擾亂，突發(fā)的氣流交換為著火點(diǎn)提供了大量氧氣補(bǔ)給，氧氣濃度的驟然增加導(dǎo)致林下凋落物加速揮發(fā)，燃燒進(jìn)程縮短，燃燒過(guò)程加劇[4]。同時(shí)，燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的大量熱氣流積聚形成高熱高壓態(tài)勢(shì)，當(dāng)氣體濃度達(dá)到爆炸極限值時(shí)，瞬間形成爆燃[5]。隨著沖擊波壓力的瞬時(shí)釋放和高溫氣流的急速擴(kuò)散，壓力隨溫度降低而下降，著火點(diǎn)附近形成巨大的負(fù)壓區(qū)，并形成伴有濃煙的蘑菇云團(tuán)[6]。事故共調(diào)集5架直升機(jī)開(kāi)展空中偵察、吊桶滅火作業(yè)，飛行14架次，灑水約65 t，地面撲救人員多達(dá)700余人。時(shí)隔一年，四川涼山州西昌市發(fā)生森林火災(zāi)，火災(zāi)發(fā)生后，涼山州第一時(shí)間調(diào)集寧南、德昌等縣專業(yè)打火隊(duì)就近支援，組織各類救援力量2044人開(kāi)展撲救，同時(shí)緊急疏散周邊群眾1200余人。

2）滅火傷亡人數(shù)多。2019年“3·30”四川木里火災(zāi)中參與救援的27名森林消防指戰(zhàn)員和3名地方撲火人員犧牲，木里縣林業(yè)和草原局局長(zhǎng)在此次救火中犧牲。2020年“3·30”四川西昌火災(zāi)造成19人遇難，其中18人是前來(lái)支援的寧南縣森林草原專業(yè)撲火隊(duì)員，1人是西昌當(dāng)?shù)貛返牧謭?chǎng)職工。

四川西部高山峽谷短短時(shí)間內(nèi)接連發(fā)生兩次重大森林火災(zāi)，造成嚴(yán)重?fù)p失，令人痛心疾首，這也無(wú)疑給全國(guó)地區(qū)的森林防火工作敲響警鐘。

3 事故致因機(jī)制分析

任何事故發(fā)生、發(fā)展過(guò)程都是內(nèi)因和外因共同作用的結(jié)果，森林火災(zāi)事故也不例外。導(dǎo)致森林火災(zāi)事故發(fā)生的基本要素是森林固有可燃物、火源和氣候條件，即構(gòu)成人-森林-環(huán)境系統(tǒng)[7]。其中，90%以上的森林火災(zāi)是由人為火源所致，也就是說(shuō)絕大部分森林火災(zāi)事故是由人的不安全行為導(dǎo)致。因此，人的不安全行為可以認(rèn)為是森林火災(zāi)事故主要的直接原因。

森林火災(zāi)的致因機(jī)制可以描述為由于人-森林-環(huán)境系統(tǒng)中的不安全因素之間的相互作用和影響，使得整個(gè)系統(tǒng)中的森林可燃物和能量大量積累，導(dǎo)致能量意外釋放，引發(fā)火災(zāi)、爆燃事故，最終造成人員的傷亡、環(huán)境的破壞和森林資源的損失。事故致因機(jī)制如圖1所示。

圖1 事故致因機(jī)制

首先，森林子系統(tǒng)作為火災(zāi)發(fā)生的先決因素，可燃物和能量的客觀條件是事故發(fā)生的內(nèi)因。四川涼山州大部分是原始林區(qū)，森林集中且連片分布。植被以云南松、高山松為主，云南松的長(zhǎng)年凋落的枯枝、松針會(huì)形成較厚的地面腐殖質(zhì)層。近年來(lái)，在天然林商業(yè)性采伐全面停止和退耕還林持續(xù)推進(jìn)雙重作用下，林區(qū)內(nèi)林下可燃物大量積累，為森林火災(zāi)爆燃現(xiàn)象提供了條件?？扇嘉锖湍芰康目陀^存在是事故發(fā)生的根源，是造成人員傷亡、財(cái)產(chǎn)損失及環(huán)境破壞的能量來(lái)源，決定著事故后果的嚴(yán)重程度。因此，森林子系統(tǒng)中可燃物安全狀態(tài)是保障森林生態(tài)系統(tǒng)健康發(fā)展的關(guān)鍵因素，林下可燃物大量積累等不安全狀態(tài)是能量意外釋放的前提。此外，森林可燃物的不安全狀態(tài)還有可能對(duì)人子系統(tǒng)和環(huán)境子系統(tǒng)造成影響。

其次，人子系統(tǒng)作為影響森林火災(zāi)發(fā)生的一個(gè)主要因子，其生產(chǎn)生活都會(huì)對(duì)森林帶來(lái)明顯或潛在的火源，大量的研究表明森林火災(zāi)發(fā)生的空間格局與人類對(duì)自然環(huán)境的影響格局密切相關(guān)[8-10]。2020年3月28日發(fā)生的森林火災(zāi)，據(jù)報(bào)道其原因是10歲小孩點(diǎn)燃松針熏松鼠導(dǎo)致。在人-森林-環(huán)境整體系統(tǒng)中，人子系統(tǒng)是重要的組成部分，其他子系統(tǒng)的正常運(yùn)行都離不開(kāi)人子系統(tǒng)的支持，人子系統(tǒng)是確保整個(gè)系統(tǒng)安全的關(guān)鍵。

環(huán)子系統(tǒng)也是影響整個(gè)森林生態(tài)系統(tǒng)安全的一個(gè)重要因素[11]。一般情況下，氣溫越高、相對(duì)濕度越低、風(fēng)速越低，越容易發(fā)生火災(zāi)，其中風(fēng)力風(fēng)速是誘導(dǎo)森林火災(zāi)發(fā)生率突增的關(guān)鍵因素，也是導(dǎo)致森林火災(zāi)蔓延、火災(zāi)發(fā)展的重要?dú)庀笠蜃覽12-15]。研究表明，大風(fēng)不僅能加速地表水分蒸發(fā)，促使林區(qū)植被干燥，大風(fēng)還促使森林火災(zāi)燃燒氧氣供給充足，從而導(dǎo)致燃燒速度加快，火蔓延速度加劇，變小火為大火；另一方面，相對(duì)封閉的峽谷地形，有利于可燃?xì)怏w的聚集，為燃燒的突變提供了有利條件。

4 結(jié)論與展望

通過(guò)對(duì)兩起連續(xù)發(fā)生在四川涼山州的重大森林火災(zāi)進(jìn)行事故致因分析，主要結(jié)論如下。

原始森林的可燃物大量積累、外界氣候環(huán)境變化是火災(zāi)事故發(fā)生的內(nèi)因與外因。事故均發(fā)生在以易燃可燃物云南松為主的高山峽谷林區(qū)，氣候垂直差異大，日溫差大，這些不安全因素的共同作用使得固有危險(xiǎn)源能量意外釋放，最終造成嚴(yán)重人員傷亡事故。在滅火過(guò)程中要高度警惕天氣的變化，這將導(dǎo)致火行為隨時(shí)變化，尤其在危險(xiǎn)的西南高山峽谷，在危險(xiǎn)的滅火時(shí)刻，很有可能瞬時(shí)發(fā)展成高強(qiáng)度火行為，如爆燃等，導(dǎo)致事故的發(fā)生。應(yīng)在較安全的制高點(diǎn)設(shè)立安全哨，部署有經(jīng)驗(yàn)的安全員，結(jié)合無(wú)人機(jī)技術(shù)，隨時(shí)監(jiān)控整個(gè)火場(chǎng)。一旦出現(xiàn)不利于滅火要素，及時(shí)組織安全撤離火場(chǎng)。

森林火災(zāi)事故是固有危險(xiǎn)源和其他不安全因素綜合作用的結(jié)果。隨著固有危險(xiǎn)源和安全因素的不斷積累，系統(tǒng)安全性不斷降低；當(dāng)二者的危險(xiǎn)性達(dá)到一定程度時(shí)，系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生突變，導(dǎo)致事故發(fā)生。在開(kāi)赴火場(chǎng)的途中，不但要有熟悉當(dāng)?shù)氐匦蔚孛埠椭脖坏南驅(qū)?，而且要有組織、有秩序開(kāi)進(jìn)，分批次、不斷排出前衛(wèi)偵查可能的火場(chǎng)，及時(shí)與前指保持不間斷聯(lián)絡(luò)，保證人員和裝備的安全。在滅火結(jié)束后，確?；饒?chǎng)不再可能復(fù)燃的情況，有組織、有紀(jì)律的安全撤離火場(chǎng)。

隨著全球氣候變化，特別是變暖趨勢(shì)明顯，而近年的天然保護(hù)工程、退耕還林還草等工程，西南高山峽谷植被得到很好保護(hù)，森林覆蓋率在增加，導(dǎo)致可燃物增加。如何科學(xué)、合理管理或者調(diào)控好森林可燃物，降低該區(qū)域的森林火險(xiǎn)，提供當(dāng)?shù)氐牧只鸸芾硭?，將?lái)還需要繼續(xù)深入研究。