機(jī)場喜鵲行為的鳥撞風(fēng)險(xiǎn)評估與防范

賽道建，孫 濤，張永強(qiáng)，邵增珍，呂 濤，王永杰

（1.山東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，濟(jì)南 250014；2.濟(jì)南軍區(qū)空軍機(jī)場處，濟(jì)南 250002；3.空軍營房部鳥害防治辦公室，北京 100720）

鳥撞防范對保障航空安全[1]具有重要意義.機(jī)場鳥類研究，如鳥類多樣性[2]、群落結(jié)構(gòu)[3]、區(qū)系生態(tài)分布[4-5]，以及信息系統(tǒng)建立、測報(bào)及風(fēng)險(xiǎn)評估[6-9]、規(guī)避行為[10-11]和鳥撞防范[12]等，對機(jī)場防范鳥撞發(fā)揮了積極作用.但鳥類行為與飛行航線的關(guān)系及執(zhí)勤人員如何進(jìn)行鳥類風(fēng)險(xiǎn)評估、實(shí)施有效驅(qū)鳥等方面的研究較少.為此，作者于2009—2013年的6—10月份間，選擇了5個(gè)條件相似的軍用機(jī)場，命名為A、B、C、D和E，對喜鵲（Pica pica）行為與航線相關(guān)活動(dòng)分別進(jìn)行了7 d、5 d、6 d、3 d、4 d 的連續(xù)調(diào)查，以探討飛行階段鳥撞風(fēng)險(xiǎn)的評估及防范措施.

1 研究方法

1.1 機(jī)場分區(qū)

飛機(jī)的飛行包括滑跑、起飛、離陸、爬升、巡航、下降、進(jìn)近、著陸和滑行等基本階段.以候機(jī)樓在飛機(jī)左側(cè)為基準(zhǔn)，按照飛機(jī)在ab方向主飛，將相似的5個(gè)機(jī)場跑道及兩側(cè)的草坪劃分為滑跑區(qū)（Ⅰ、Ⅱ）和起飛區(qū)（Ⅲ、Ⅳ）、爬升區(qū)（Ⅴ、Ⅵ）和降落區(qū)（Ⅶ、Ⅷ）8個(gè)飛行階段相關(guān)區(qū)，如圖1所示.滑跑與滑行在跑道a區(qū)上重疊，b區(qū)為起飛區(qū).選擇滑跑區(qū)觀察喜鵲飛翔與滑跑階段鳥撞風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的活動(dòng).

圖1 機(jī)場分區(qū)示意圖Fig.1 A diagram of districted area in an airport

1.2 喜鵲活動(dòng)的觀察記錄方法

喜鵲在a區(qū)兩側(cè)的Ⅰ、Ⅱ草坪區(qū)附近活動(dòng)時(shí)，飛翔路線與飛機(jī)航線存在著平行、交叉和重疊的關(guān)系.喜鵲的活動(dòng)區(qū)可以劃分為遠(yuǎn)離跑道的場外“安全區(qū)”，靠近航線具有潛在風(fēng)險(xiǎn)的草坪區(qū)和存在潛在鳥撞風(fēng)險(xiǎn)的跑道（即航線）區(qū).將滑跑區(qū)低空活動(dòng)或左右穿越跑道（航線）的鳥類飛翔視為鳥撞風(fēng)險(xiǎn)；將鳥類在草坪區(qū)及不同草坪區(qū)間的活動(dòng)視為潛在風(fēng)險(xiǎn)；將鳥類靠近航線的飛翔視為風(fēng)險(xiǎn)增加；將偏離航線的飛翔視為風(fēng)險(xiǎn)降低.超過機(jī)身一定高度的飛鳥不會影響滑跑安全，但在飛機(jī)反向飛行時(shí)會成為鳥撞風(fēng)險(xiǎn).

觀察時(shí)，每隔3～5 min按飛翔方向和起落點(diǎn)（如喜鵲從跑道左、右兩側(cè)的場外林地飛到草坪、跑道、對面草坪區(qū)和穿越機(jī)場，或按相反方向飛翔）記錄1次.記錄所得數(shù)據(jù)，按具有鳥撞風(fēng)險(xiǎn)、潛在風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)增加、風(fēng)險(xiǎn)降低的4種情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，分析喜鵲活動(dòng)與航線的這4種關(guān)系.

2 結(jié)果與分析

2.1 喜鵲活動(dòng)與跑道的關(guān)系

滑跑階段喜鵲活動(dòng)的鳥撞風(fēng)險(xiǎn)調(diào)查結(jié)果如表1所示.

表1 滑跑階段喜鵲活動(dòng)的4種風(fēng)險(xiǎn)Tab.1 Four kindsof bird strike risk of Magpie in the coasting stage

表1顯示，喜鵲活動(dòng)中鳥撞風(fēng)險(xiǎn)、潛在風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)增加與風(fēng)險(xiǎn)降低的幾率分別為20.05%、37.79%、22.61%、19.56%.但各機(jī)場的情況不盡相同，即使同一機(jī)場跑道左、右兩側(cè)的情況也不同.其中4個(gè)機(jī)場Ⅰ區(qū)的活動(dòng)多于Ⅱ區(qū)，B機(jī)場與其他機(jī)場相反，這與場外林地的分布情況有關(guān).鳥撞風(fēng)險(xiǎn)、潛在風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)增加的大小影響甚至決定了鳥撞概率的高低，跑道左、右側(cè)風(fēng)險(xiǎn)的高低決定飛行方向上機(jī)身左、右側(cè)發(fā)生鳥撞的概率.航線兩側(cè)鳥類的活動(dòng)數(shù)量、飛翔高度、飛機(jī)的飛行方向、飛行階段與機(jī)身左右側(cè)鳥撞的危害性密切相關(guān).

2.1.1 Ⅰ、Ⅱ區(qū)喜鵲活動(dòng)與航線方向、高度鳥撞的相關(guān)性

表1和圖1顯示，在Ⅰ、Ⅱ區(qū)地面和低空活動(dòng)的喜鵲構(gòu)成了滑跑飛機(jī)左、右側(cè)不同程度的潛在風(fēng)險(xiǎn).當(dāng)飛機(jī)沿航線ab方向飛行時(shí)，除非鷹隼類俯沖捕食，超過機(jī)身高度的飛鳥不會威脅滑跑飛行的安全，在Ⅰ區(qū)活動(dòng)的喜鵲不會造成滑跑階段飛機(jī)右側(cè)的鳥撞.當(dāng)飛行方向變?yōu)閎a時(shí)，Ⅰ區(qū)活動(dòng)的喜鵲能夠造成ba方向起飛、爬升的飛機(jī)右側(cè)鳥撞，這是因?yàn)閍跑道區(qū)的滑跑區(qū)已經(jīng)成為ba方向的起飛和爬升區(qū).在Ⅰ、Ⅱ區(qū)，鳥類的活動(dòng)高度、活動(dòng)頻率、飛機(jī)的飛行頻率和方向、二者的時(shí)空相對位置關(guān)系是不同高度層和飛機(jī)左右側(cè)鳥撞風(fēng)險(xiǎn)的影響因素.

2.1.2 喜鵲基于航線的活動(dòng)與鳥撞概率的關(guān)系

5個(gè)機(jī)場的鳥撞風(fēng)險(xiǎn)、潛在風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)增加、風(fēng)險(xiǎn)降低的喜鵲活動(dòng)規(guī)律相似.喜鵲沿Ⅰ-Ⅱ、Ⅱ-Ⅰ或Ⅰ-Ⅳ、Ⅱ-Ⅲ等方向的飛翔行為都會侵入航線，活動(dòng)頻率越高鳥撞發(fā)生率也越高，喜鵲穿越航線的活動(dòng)數(shù)量達(dá)到峰值時(shí)鳥撞概率最高.

2.1.3 機(jī)場各區(qū)喜鵲活動(dòng)與場外生境的關(guān)系

5個(gè)機(jī)場喜鵲進(jìn)出機(jī)場的數(shù)量結(jié)合場外林地生境分布情況的分析表明，場外物種多樣性豐富的生境是機(jī)場重要的鳥源地[3-4，7]，影響并決定了機(jī)場各區(qū)的鳥種、數(shù)量及其飛翔行為的基本規(guī)律.喜鵲在棲息林地與覓食活動(dòng)的草坪地間的往返飛翔，會靠近、遠(yuǎn)離或穿越航線構(gòu)成不同程度的安全威脅.加強(qiáng)鳥類生境及其飛向機(jī)場活動(dòng)規(guī)律的監(jiān)控，有助于及時(shí)發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)增加鳥類的活動(dòng)規(guī)律，采取針對性措施防止其靠近飛行航線，降低潛在鳥撞風(fēng)險(xiǎn).

2.2 喜鵲日活動(dòng)與航線的關(guān)系

喜鵲日活動(dòng)鳥撞風(fēng)險(xiǎn)的曲線如圖2所示.

圖2 喜鵲日活動(dòng)發(fā)生鳥撞的風(fēng)險(xiǎn)Fig.2 Bird strike risk of the Magpies in day-activity

由圖2可知，喜鵲侵入機(jī)場的日活動(dòng)有2個(gè)高峰期，分別是9：00和16∶00前后；喜鵲飛離機(jī)場的2個(gè)峰值緊隨侵入峰期出現(xiàn)，分別出現(xiàn)在10∶00、18∶00前后，這與喜鵲覓食、棲息的飛翔活動(dòng)有關(guān).喜鵲活動(dòng)峰期是造成鳥撞風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)增加和潛在風(fēng)險(xiǎn)的重要時(shí)段，與喜鵲鳥撞發(fā)生在15：50顯示風(fēng)險(xiǎn)峰期的鳥撞概率較大.鳥類侵入機(jī)場活動(dòng)峰期是驅(qū)鳥防撞的重要時(shí)段，12：00—14：00時(shí)喜鵲活動(dòng)數(shù)量減少，鳥撞風(fēng)險(xiǎn)處于低谷.

3 討論

鳥撞是由多種因素決定且瞬間發(fā)生的，鳥的飛翔路線與飛機(jī)航線存在交叉和重疊是鳥撞發(fā)生的必要條件.本文以喜鵲基于航線相關(guān)活動(dòng)的鳥撞風(fēng)險(xiǎn)、潛在風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)增加和風(fēng)險(xiǎn)降低4種具有實(shí)際操作意義的風(fēng)險(xiǎn)評估，探討鳥類飛翔軌跡與飛機(jī)飛行階段機(jī)身左、右兩側(cè)鳥撞的相關(guān)性及防范措施.

4種風(fēng)險(xiǎn)曲線表明，喜鵲活動(dòng)的高峰將引起潛在風(fēng)險(xiǎn)與鳥撞風(fēng)險(xiǎn)峰期的到來，此時(shí)驅(qū)鳥應(yīng)關(guān)注并防止同側(cè)這些鳥類繼續(xù)向航線靠近，對風(fēng)險(xiǎn)降低活動(dòng)的鳥類則應(yīng)加速其離開機(jī)場而不是妨礙其逃離.研究危險(xiǎn)鳥種的飛翔軌跡與飛行航線、周邊環(huán)境的關(guān)系，有助于根據(jù)機(jī)、鳥運(yùn)行速度和三點(diǎn)（飛機(jī)起點(diǎn)、鳥棲點(diǎn)和鳥撞發(fā)生點(diǎn)）的動(dòng)態(tài)時(shí)空關(guān)系，確定驅(qū)鳥實(shí)施區(qū)邊界和不同飛行階段應(yīng)采取的針對性措施.通過驅(qū)鳥信號顯示飛行期間飛行相關(guān)的動(dòng)態(tài)信息，警告“驅(qū)鳥區(qū)”內(nèi)的鳥類主動(dòng)采取避讓行為.根據(jù)飛行狀態(tài)，特別是人（設(shè)備）、鳥、機(jī)三者間相對于飛行航線時(shí)空位置的動(dòng)態(tài)關(guān)系，采取措施，防止飛鳥靠近并將其驅(qū)離，以保證鳥類在飛機(jī)到達(dá)時(shí)無返回航線的時(shí)間，保障飛行航線處于凈空狀態(tài)，避免將鳥驅(qū)向飛機(jī)，有效防范鳥撞的發(fā)生.

近年來，5個(gè)機(jī)場曾發(fā)生的明確鑒定為鳥撞的事故中，喜鵲2次，豆雁、丘鷸、鸊鷉、伯勞各1次.豆雁和丘鷸發(fā)生在同一機(jī)場，喜鵲與丘鷸都在Ⅰ區(qū)活動(dòng)，丘鷸引起ab方向滑跑飛機(jī)左側(cè)鳥撞，喜鵲則造成ba方向起飛爬升飛機(jī)右側(cè)鳥撞.不同機(jī)型的滑跑距離、起飛爬升、進(jìn)近降落的角度不同，飛機(jī)滑跑方向有ab、ba方向的變化，航線不同飛行階段投影到機(jī)場上的長度不同，對應(yīng)飛行階段的草坪分區(qū)也應(yīng)隨之變化.要根據(jù)飛行階段鳥撞防范的需要調(diào)整機(jī)場分區(qū)，即根據(jù)機(jī)型、滑跑距離、起降的角度、高度及方向規(guī)范地劃分跑道及草坪的相關(guān)區(qū)，以便于研究和掌握機(jī)場各區(qū)鳥類與飛行階段的動(dòng)態(tài)時(shí)空關(guān)系[12]，探討規(guī)律，制定和實(shí)施有效的針對性驅(qū)鳥措施，驅(qū)離或防止飛鳥靠近航線，保障飛行航線處于鳥類凈空狀態(tài).

[1]李奎.航空安全管理[M].北京：航空工業(yè)出版社，2011.

[2]李新，楊貴生，姜春揚(yáng)，等.呼和浩特白塔機(jī)場春季鳥類的鳥擊危險(xiǎn)等級評估（英）[J].動(dòng)物學(xué)研究，2007，28（2）：161-166.

[3]許青，李炳輝，林睿.哈爾濱太平國際機(jī)場冬季鳥類組成及鳥撞預(yù)防措施效果的分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，31（3）：41-43.

[4]張世峰，楊貴生，李并報(bào).呼和浩特白塔機(jī)場鳥類生態(tài)學(xué)研究[J].內(nèi)蒙古大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2008，39（1）：85-91.

[5]李益得，楊道德，張志強(qiáng)，等.湖南常德桃花源機(jī)場鳥類的時(shí)空分布與鳥擊防范[J].四川動(dòng)物，2010，29（3）：446-451.

[6]李俊紅，何文珊，陸健健.浦東國際機(jī)場鳥情信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建立[J].華東師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2001，（3）：61-67.

[7]王志高，周放，李相林，等.機(jī)場鳥撞防治中的鳥類風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)[J].生態(tài)科學(xué)，2007，26（1）：69-74.

[8]呂濤，賽道建，孫濤，等.機(jī)場鳥情物候日歷的編制與應(yīng)用[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2012，27（2）：192-195.

[9]呂克，徐夫田，舒文迪.基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的鳥撞預(yù)測模型應(yīng)用研究[J].計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2012，22（5）：90-93.

[10]BLACKWELL B F，BERNHARDT G E.Efficiency of aircraft landing lights in stimulating avoidance behavior in birds[J].Journal of Wildlife Management，2004，68（3）：725-732.

[11]FERNANDEZ-JURICICE，BLACKWELLB F，BAUMHARDTP.Bird strikes and aircraft fuselage color：a correlational study[J].Human-Wildlife Interactions，2011，5（2）：224-234.

[12]賽道建，孫濤.鳥撞防范概論[M].北京：科學(xué)出版社，2012.