森林火災(zāi)的安全系統(tǒng)分析

艾鈺瓏

摘 要：對(duì)于森林系統(tǒng)而言，火災(zāi)是具有摧毀性的，其破壞生態(tài)環(huán)境，毀滅自然資源，造成巨大的生命財(cái)產(chǎn)損失，引發(fā)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題和經(jīng)濟(jì)問題。本文根據(jù)安全系統(tǒng)分析方法對(duì)森林火災(zāi)的發(fā)生進(jìn)行研究。

關(guān)鍵詞：森林火災(zāi)；安全；系統(tǒng)分析

前言：森林是人類寶貴的財(cái)富，保障著全球生態(tài)的平衡，調(diào)節(jié)氣候環(huán)境。森林一方面為人類提供著生活所需原材料，另一方面涵養(yǎng)水土，防治沙漠化，為人類營(yíng)造良好的生存環(huán)境。

由于多種因素，地球上的森林資源面積正在不斷的縮小，其中最主要的一個(gè)因素就是森林火災(zāi).森林火災(zāi)是一種破壞力強(qiáng)、發(fā)生頻率高、撲滅難度大的一類高風(fēng)險(xiǎn)自然災(zāi)害，是全世界森林系統(tǒng)中最為主要的干擾因子，面積森林火災(zāi)是被聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織稱為世界八大自然災(zāi)害之一。

據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局?jǐn)?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全國(guó)發(fā)生森林火災(zāi)2345次，受災(zāi)森林面積13505公頃，傷亡人數(shù)76人，2020年全國(guó)發(fā)生森林火災(zāi)1153次，受災(zāi)森林面積8526公頃，傷亡人數(shù)41人，造成了十分嚴(yán)重的人員傷害和經(jīng)濟(jì)損失。為保障森林生態(tài)系統(tǒng)的平衡，人類生存家園的美好，預(yù)防森林火災(zāi)的發(fā)生是尤為重要的，要做到科學(xué)預(yù)防森林火災(zāi)，提高林火管理水平是尤為重要的。

1 安全角度分析

基于安全的分析，在森林生態(tài)系統(tǒng)中，火災(zāi)的出現(xiàn)是有跡可循的，火災(zāi)三要素；可燃物、助燃環(huán)境、火源，森林系統(tǒng)包含著可燃物和助燃環(huán)境，而火源因素的來(lái)源是具有隨機(jī)性的，當(dāng)然這是相對(duì)而言，在森林火災(zāi)中，火源的來(lái)源分為生產(chǎn)性火源、非生產(chǎn)性火源和其他火源。

生產(chǎn)性火源包括燒荒燒炭、煉山造林、燒牧場(chǎng)等，非生產(chǎn)性火源包括野外吸煙、上墳燒紙、取暖做飯等，其他火源包括故意放火、雷擊火等[1]。據(jù)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局統(tǒng)計(jì)，人的不安全行為引發(fā)的火源占已知火源成因的57.91%。

除了人的不安全行為，環(huán)境的變化帶來(lái)的影響也不可忽視。在環(huán)境子系統(tǒng)中，氣象變化和地理地形是影響森林火災(zāi)的重要因子，這會(huì)導(dǎo)致森林火災(zāi)的發(fā)生具有區(qū)域性差異。森林火災(zāi)多發(fā)生在秋、冬、春幾個(gè)季節(jié)，氣候干燥，降雨量小，植被物干燥，森林火災(zāi)發(fā)生率高。例如大興安嶺森林火災(zāi)集中發(fā)生于春季，積雪融化，氣候回暖，植被干燥，容易發(fā)生火災(zāi)。

南方地區(qū)火災(zāi)多發(fā)生于秋冬季節(jié)，降雨量小，氣候干燥，空氣濕度低，枯葉累積，更容易發(fā)生火災(zāi)?；诘乩淼匦我驍?shù)影響下，森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)較多的是貴州、廣西、云南、福建、江西、廣東等一些南方地區(qū)，火災(zāi)的頻發(fā)，與當(dāng)?shù)氐牡匦?、森林覆蓋面積和區(qū)域內(nèi)森林火災(zāi)防護(hù)水平有關(guān)。貴州作為全國(guó)森林火災(zāi)的重災(zāi)區(qū)，導(dǎo)致其林火頻發(fā)的原因有地形地貌復(fù)雜，地勢(shì)起伏劇烈，森林覆蓋率廣，一旦發(fā)生火災(zāi)，撲滅難度大，損失嚴(yán)重。

要保障森林系統(tǒng)的安全性，不是淺顯地歸納總結(jié)，不能從某一段時(shí)間，某一次災(zāi)害研究，而要注重系統(tǒng)地動(dòng)態(tài)時(shí)空特征和整體特性。在動(dòng)態(tài)時(shí)空中，漸變往往對(duì)應(yīng)于災(zāi)害地孕育和維持;突變對(duì)應(yīng)于災(zāi)害的發(fā)生和猛烈地?cái)U(kuò)展。保證森林系統(tǒng)的穩(wěn)定性，對(duì)我們研究森林火災(zāi)有著重要意義。

2 森林系統(tǒng)中安全系統(tǒng)工程應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)性

森林是由喬木、灌木、微生物、動(dòng)物等若干組分，與土壤相互影響，相互制約構(gòu)成的一個(gè)有機(jī)整體[2]。在森林系統(tǒng)中，綜合考慮系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性，環(huán)境適應(yīng)性等特性，從整體出發(fā)，始終考慮系統(tǒng)總體目標(biāo)的滿意程度和采取措施可接受程度。例如；森林火險(xiǎn)的區(qū)劃，根據(jù)多個(gè)影響因子（坡度、坡向、高程、氣溫、降雨、人文等）所占權(quán)重，劃分整體的森林火險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃，當(dāng)然因?yàn)楫?dāng)?shù)叵到y(tǒng)的若干組分各有差異，森林火險(xiǎn)等級(jí)是有區(qū)域性和限制性的。

2.2 預(yù)測(cè)性

在對(duì)森林系統(tǒng)的分析中，無(wú)論是定性分析，還是定量分析，是為了預(yù)測(cè)系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)因素和風(fēng)險(xiǎn)水平。這也是我們?cè)趯?duì)森林火災(zāi)分析中，最為重要的部分，利用現(xiàn)代科技文化水平預(yù)測(cè)森林系統(tǒng)的安全性，火災(zāi)的發(fā)生情況，更好地抑制火火災(zāi)的發(fā)生。

2.3 層次性

基于系統(tǒng)的時(shí)空兩個(gè)維度，森林系統(tǒng)中生命過(guò)程有序進(jìn)行，森林火災(zāi)發(fā)生時(shí)的生命周期，因此森林火災(zāi)的發(fā)生中具有明顯“動(dòng)態(tài)過(guò)程”的研究特點(diǎn)。在森林火災(zāi)中，主要為木材固體燃燒，其燃燒過(guò)程是受熱→分解→氣體產(chǎn)物→燃燒，生命周期的研究能在我們撲滅火災(zāi)時(shí)起到關(guān)鍵性作用。對(duì)于歷史森林火災(zāi)數(shù)據(jù)的收集，總結(jié)火災(zāi)的動(dòng)態(tài)時(shí)空分布規(guī)律，能有效幫助我們進(jìn)行研究。

2.4 擇優(yōu)性

在森林系統(tǒng)的應(yīng)用特點(diǎn)主要在于系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)和控制方案的綜合與比較，從眾多備選方案中選取最優(yōu)方案。在安全系統(tǒng)分析方法中，一般按下列優(yōu)先順序選取方案：設(shè)計(jì)上消除風(fēng)險(xiǎn)→設(shè)計(jì)上降低危害→提供安全裝置→提供報(bào)警裝置→提出專門規(guī)程和最優(yōu)方案[3]。在森林系統(tǒng)中，火災(zāi)的發(fā)生具備一定的隨機(jī)性，不能在根本上杜絕火災(zāi)的發(fā)生，更多是火災(zāi)的監(jiān)測(cè)，利用衛(wèi)星遙感、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人機(jī)等技術(shù)監(jiān)控火災(zāi)的發(fā)生，并聯(lián)鎖報(bào)警，在撲滅火災(zāi)過(guò)程中，應(yīng)盡量減低火災(zāi)危害程度，提供相應(yīng)的安全保護(hù)裝置，設(shè)置隔離帶，阻燃帶。

2.5 技術(shù)與管理的融合性

隨著科技的發(fā)展，新概念不斷地提出，應(yīng)急技術(shù)越發(fā)成熟，人們對(duì)安全目的地追求是本質(zhì)安全性，從根本杜絕森林火災(zāi)的發(fā)生，但經(jīng)濟(jì)的發(fā)展又不能滿足人們對(duì)安全目標(biāo)的要求，所以一定程度上需要安全管理的輔助。應(yīng)急管理的改革，有利于災(zāi)害的防治及消除，解決森林火災(zāi)問題必須把技術(shù)和管理通過(guò)系統(tǒng)的方法有機(jī)結(jié)合起來(lái)。

3 森林火災(zāi)中安全系統(tǒng)分析法的應(yīng)用

3.1 基于層次分析（AHP）法的森林火險(xiǎn)區(qū)劃

層次分析法簡(jiǎn)稱AHP法，它是一種定性和定量相結(jié)合的、系統(tǒng)的、層次性的分析法。森林火災(zāi)的發(fā)生，受多種因素的影響，在進(jìn)行森林火險(xiǎn)等級(jí)區(qū)劃時(shí)，選取包括氣候因子、地物類型、地形因子和人類活動(dòng)在內(nèi)的10個(gè)森林火險(xiǎn)影響因子，通過(guò)系統(tǒng)的方法，將相關(guān)因子和火災(zāi)的發(fā)生情況結(jié)合起來(lái)，再GIS技術(shù)的支持下進(jìn)行空間建模，構(gòu)建森林火災(zāi)空間分布于林火影響因子間森林火險(xiǎn)指數(shù)模型，再由AHP法計(jì)算出各影響因子所占權(quán)重，劃分出森林火險(xiǎn)等級(jí)區(qū)域圖。

3.2 事故樹（FTA）和事件樹（ETA）的應(yīng)用

事故樹分析法是一種歸納推理法，從可能發(fā)生的火災(zāi)與導(dǎo)致火災(zāi)發(fā)生的各種原因之間的邏輯關(guān)系用一種樹形圖繪制。事件樹分析法是從一個(gè)初始事件出發(fā)，按周期順序分析事件發(fā)展中成功與失敗的過(guò)程與結(jié)果。

在森林火災(zāi)中，事故樹分析基于以往火災(zāi)發(fā)生數(shù)據(jù)，歸納總結(jié)，根據(jù)底層邏輯，來(lái)預(yù)測(cè)火災(zāi)發(fā)生的初始事件，并計(jì)算火災(zāi)發(fā)生的概率，以達(dá)到預(yù)測(cè)與預(yù)防火災(zāi)的發(fā)生。事件樹分析更多用于直觀表現(xiàn)，如果在火災(zāi)的不同階段采取恰當(dāng)措施阻斷其向前發(fā)展，無(wú)法進(jìn)行到最后階段，預(yù)防森林火災(zāi)的目的就達(dá)到了。

3.3 STAMP模型的森林火災(zāi)事故致因

事故樹和事件樹分析方法基本都是線性思維。而基于系統(tǒng)理論事故過(guò)程致因模型（Systems-Theoretic? Accident? ?Model and? Process，STAMP），該方法重視系統(tǒng)組分之間的相互作用，復(fù)雜系統(tǒng)具有多個(gè)層次結(jié)構(gòu)，每個(gè)層次通過(guò)施加約束命令來(lái)控制較低級(jí)層次，類比簡(jiǎn)化為多個(gè)線性事件相互結(jié)合，探究出新的風(fēng)險(xiǎn)分析和預(yù)防技術(shù)的方向。

森林火災(zāi)事故是致因因素眾多、撲救難度高的系統(tǒng)，從系統(tǒng)動(dòng)態(tài)控制的角度而言，其分析更具備切合性，探究導(dǎo)致事故發(fā)生的機(jī)理，以便得到更為準(zhǔn)確的事故致因解釋，預(yù)防此類森林火災(zāi)傷亡事故發(fā)生。

3.4 系統(tǒng)聚類分析法

聚類分析法能有效地解決科研過(guò)程中多因素的分類歸納問題。該分類方法的基本思想是：先將多個(gè)樣本各自看成一類， 并規(guī)定樣本之間的距離和類別之間的距離，由于每個(gè)樣本獨(dú)屬一類，那么類與類之間地距離和樣本之間的距離是一致的，再選取距離最短的兩類合并為一類，歸納過(guò)程可通過(guò)圖像繪制出，此時(shí)可以根據(jù)所需類別的臨界條件，直到確定分類數(shù)和分類結(jié)果，以此類推分析系統(tǒng)的關(guān)聯(lián)性。在森林火災(zāi)中樣本因子一般采用撲火能力因素，撲火能力決定著火災(zāi)發(fā)生過(guò)火面積，統(tǒng)計(jì)區(qū)域內(nèi)森林火災(zāi)發(fā)生次數(shù)和過(guò)火面積，能側(cè)面表現(xiàn)一個(gè)區(qū)域的撲火能力。

4 結(jié)論與展望

近年來(lái)，隨著全球氣溫上升，森林火災(zāi)發(fā)生頻率增加，對(duì)于森林火災(zāi)的預(yù)防和監(jiān)測(cè)技術(shù)要求越發(fā)增加，系統(tǒng)分析方法、物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)人機(jī)、衛(wèi)星遙感、數(shù)學(xué)建模等一系列技術(shù)的深入研究，我相信森林生態(tài)系統(tǒng)能保持平衡。

參考文獻(xiàn)

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