箐溝阻火機理的初步分析

閆想想，王秋華，李曉娜，李世友，仝艷民

(1.西南林業大學消防學院，云南 昆明 650224；2.西南林業大學云南生物多樣性研究院，云南 昆明 650224)

云南是全國森林火災的多發區與重災區。云南獨特的自然條件和用火的多樣性、復雜性決定了云南森林防火任務的艱巨性。在廣袤的云南大地，溪流、山溝和山脊縱橫交錯，“兩坡夾一溝”的地形分布格局比比皆是。通過對山溝阻火機理的進一步研究，為森林防火提供理論依據[1]。

國內當前僅有山溝阻火機理作用的初步研究[1]，國外目前對這方面還沒有較多的研究。在國內，山溝規劃、建設防火帶的思想提出較早，但關于這方面的專業性、深入性的研究成果較少。

1 研究地概況

團結街道辦事處位于云南省昆明市西山區西北部，東接昆明主城，南接西山龍門、西接螳螂江、北與臥云山接壤，具有較長的縣域邊界線。地處102°20′58″—102°36′54″ E，24°58′25″—25°12′51″ N，地勢南高北低，最高海拔2 707 m，最低海拔350 m，總面積41 121 hm2。該區氣候屬于亞熱帶半濕潤季風氣候，境內四季分明，夏無酷暑，冬少嚴寒，干濕季分明。年平均氣溫約為14 ℃，降水量800～1 200 mm，年平均空氣相對濕度37%，森林覆蓋率74.44%。轄區內山高箐深，森林茂密，立體氣候明顯，礦產和生物資源極其豐富[2]。

2 研究方法

2.1 外業調查

在云南防火期(12月1日至翌年6月15日，防火緊要期為3，4月份)完成，外業調查時間為2018年3月11日和2018年4月1日。在云南省昆明市西山區團結街道辦事處妥吉林區，選擇山溝上部和下部為研究地點，用手持氣象儀對坡上和坡下同時測量溫度、相對濕度、平均風速、最大風速、坡度、坡向；用激光測樹儀測量溝內昆明海桐的樹高、枝下高；用胸徑尺測量樹的胸徑；用目測法調查溝內的郁閉度為0.8左右；用浮標法測箐溝內水的流速為0.5 m·s-1，測得箐溝內紫莖澤蘭的相關數據，通過數據分析和實驗進行定性和定量的研究分析。

2.2 數據處理

用Excel 2010對數據進行處理，通過計算得出數據的平均值，最大值，最小值，列表分析比較。

3 結果與分析

3.1 火環境

火環境是指氣象條件、天氣形勢和氣候條件以及地形地勢。火環境的研究是林火研究的基礎，能夠揭示某一地區森林火災形成，能夠為森林火險區劃、森林防火物資儲備、滅火力量配備以及林火監測等提供支撐，也能夠為撲火安全提供理論依據，特別是撲火中的安全系統，包括瞭望系統、通信、逃生路線和安全區域設置[4-6]。

3.1.1 氣溫 溫度在林火發生中起著重要的作用。氣溫高使地被物達到燃點所需熱量減小，有利于燃燒。溫度增加會明顯降低相對濕度，使可燃物干燥。溫度直接影響到可燃物本身的溫度，使可燃物達到燃點時，所需熱量大大降低[7]。表1顯示，溝上的海拔為2 380 m，溝內的海拔為2 330 m，但一般來說，海拔越高，氣溫越低，因為對流層大氣的主要直接熱源是地面，離地面越遠，得到的地面輻射越少，氣溫也就越低。每上升100 m，氣溫下降0.6 ℃(氣溫垂直遞減率)[8]，分析表1得出溝內的海拔比溝上的海拔低，溫度應該比溝上的高，但實際測得的溫度比溝上低，可知溝內的火環境對阻火有一定的作用。

3.1.2 相對濕度 在一般情況下，連續干旱時間越長，越容易發生大面積森林火災。在一般情況下，午時以后氣溫增高，相對濕度迅速下降，風速加大，這是轉變為大火的有利時刻；相反，夜幕降臨，溫度下降，濕度增加。大火就有可能轉變為小火，有利于火災的撲救。

表1 溝上與溝內的氣象因子

降水量減少，無雨日較長，森林可燃物的含水量將不斷下降，森林火災發生的可能性和嚴重性也隨之增大。一般大雨過后，3～4 d之內不會出現火險[7]。表1顯示，溝內的相對濕度比溝上的相對濕度大，可以起到一定的阻火作用。

3.1.3 風 風是影響林火行為的重要因素。大風的高速氣流可使火的蔓延速度加快，火強度增大，燃燒著的可燃物被風刮起，火頭前方出現大量飛火，使火場面積迅速加大。大風會使可燃物的含水量降低，連續幾天不斷的大風會加大火災發生的可能性，大風也可以使小火釀成大火，會給國家森林資源造成很大的損失。風速對火蔓延速度的影響基本上是直線關系，隨風速增大，火蔓延速度快速成倍增加[7]。表1顯示，溝內的最大風速和平均風速比溝上的要小，綜上分析可知箐溝對阻火有積極意義。

3.2 箐溝的地形特點及形成

3.2.1 箐溝的地形特點 在云南的方言中箐溝是指長有茅草或者樹木的山谷、山溝，在四川有的地方方言中箐溝是指水溝、溪流。一般南方的山溝較小，陡峭，而北方的山溝規模比較大，因為北方的植被面積小，山間土地易受侵蝕。

3.2.2 箐溝的形成 箐溝是山里面被沖蝕出來的一片空地，常常是伴隨著河流的，一般來說地形平坦，面積較大，但又不是沖積扇平原，也有比較狹小的山溝，因為有水所以土地肥沃，適于人居，植被比較茂盛，交通往往以水路為主[2]。

3.3 植物類型

3.3.1 昆明海桐(PittosporumkunmingenseChang et Yan)為海桐花科海桐花屬常綠灌木或小喬木，分布于云南及貴州。

表2 溝內常綠闊葉樹昆明海桐的特征

由表2可知，溝內樹的平均樹高14.2 m，平均胸徑38.8 cm，枝下平均高3.4 m，溝內的樹屬近成熟，林齡從中齡林開始，林齡越大，森林火災發生的次數越少，枝下高比較高，說明若溝內著火，由地表火難以蔓延至樹冠火，所以溝內的樹使森林火災發生的次數降低，阻礙了火勢的蔓延。

3.3.2 紫莖澤蘭 紫莖澤蘭(EupatoriumadenophoraSpreng)為菊科澤蘭屬多年生草本或半灌木植物。在云南又稱解放草、細升麻、花升麻。紫莖澤蘭一般在1月份開始枯萎，但葉子枯萎后不落，掛在莖稈上，是地表火快速擴張的通道，也使地表火很容易蔓延到樹冠，是發展成樹冠火的有效載體。4月份以后，紫莖澤蘭開始長出新的葉子。紫莖澤蘭的生命力極強，能在惡劣的環境里生存，侵占能力很強，火燒后裸露的土地上會迅速長成片，使其他植被難以恢復、生長，但結構疏松，組分與木屑相似[9]。

表3 紫莖澤蘭林地特性

表4 紫莖澤蘭的潛在火行為

由表3、表4可知，紫莖澤蘭的灰分含量低，燃燒性好，點燃時間短，蔓延速度快，一旦被引燃，火勢會加大，而且燃燒的時間長。由于其在箐溝內的高度較高，蓋度也很大，在箐溝的空地上成片生長，是過火的通道，但周圍的昆明海桐還是可以阻隔住，也從側面說明，即使箐溝內有一些可燃物，仍然有阻火功能。

3.3.3 苔蘚類植物 苔蘚植物是一類生活史中以配子體占優勢小型的綠色植物，結構簡單，不具維管組織，沒有真正的根，莖，葉的分化。苔蘚不適宜在陰暗處生長，它需要一定的散射光線或半陰環境，最主要的是喜歡潮濕環境，特別不耐干旱及干燥，保持空氣相對濕度在80%以上才能生長，另外，就是溫度保持在25 ℃以上，才會生長良好。苔蘚植物是一群小型的多細胞的綠色植物，多適應于陰濕的環境中[10，11]。

由于相對濕度越大，森林發生火災的可能性就越小，箐溝內苔蘚大量生長，也說明了箐溝內的相對濕度大，潮濕，屬于半陰環境，所以箐溝內的苔蘚證明了箐溝可以使森林發生火災的可能性減少。

3.4 林火阻隔

為了防止林火的無限蔓延，將道路、河流、防火林帶、防火線等相互聯結，形成對林火的阻隔，把它叫作林火阻隔。利用天然或人工開設的、在地面形成一定長度和寬度的、有阻火作用的屏障，即森林防火阻隔帶[12]。一旦林火發生時，可將火場局限在一定范圍內，起到阻火的作用。

綠色防火指利用綠色植物(主要包括喬木、灌木及草本植物)，通過營林、造林、補植、引進等措施來減少林內可燃物的積累，改變火環境，增強林分自身的難燃性和抗火性，同時能阻隔或抑制林火蔓延。這種利用綠色植物通過各種經營措施，使其能夠減少林火發生，阻隔或抑制林火蔓延的防火途徑即謂“綠色防火”[13，14]。箐溝內有許多綠色的植物，如昆明海桐、苔蘚等，具有一定的阻火功能，說明箐溝是一條天然的隔離帶，具有綠色防火的特點。

3.5 集水區

集水區是指將一流域與另一流域分開的山嶺(分水嶺)，包括一對河流或湖泊供應水源的全部區域或地區，然而事實上因地質、地下水等影響，無法僅以簡單的面積來確定，同時人為的改變，因時而異，可說是復雜的實體。簡言之，集水區就是雨水匯合與集中排出的一個地形單位，任何溪流或溝谷皆有其集水區，僅是大小不同而已[15]。箐溝內有一條小溪流，用浮標法測得水的流速約為0.5 m·s-1，這是一條天然的水溝，具有一定的阻火功能。

4 結論

云南省昆明西山區團結鄉妥吉村在防火期內，箐溝內的溫度為16.2 ℃，而溝上的溫度為16.6 ℃，溝內的最大風速和平均風速分別為1.8和0.77 m·s-1，溝上的最大風速和平均風速分別為2.9 m·s-1和1.7 m·s-1，溝上的相對濕度為36%，溝內的相對濕度為40%；溝內以海桐花科昆明海桐為主的常綠闊葉樹的樹高、胸徑和枝下高分別為14.2 m、38.8 cm和3.4 m；溝內的郁密度約為0.8左右；箐溝內水的流速0.5 m·s-1。

溝內溫度比溝上低，說明箐溝具有阻火的作用，不易達到可燃物的著火點；在實際的調查中發現溝內有一條小的溪流，從上而下流，溝內即使在防火緊要期內也有一定的徑流水，相對濕度比溝上的大，而且有苔蘚等蕨類的生長，箐溝內火環境發生了變化，火蔓延到溝內可能變小，也可能自然熄滅，達到阻火目的；通過同時測得的溝內的風速比溝上的小，溝內可燃物在一定的封閉空間內，使火蔓延減緩，也可能熄滅；箐溝內以海桐花科昆明海桐為主的常綠闊葉樹已郁閉成林，郁閉度達到0.8左右，發生火災的可能性小，有一定的阻火能力；箐溝的綠色植被是天然的隔離帶，具有綠色防火的特點；雖然有紫莖澤蘭在箐溝的空地上成片生長，是過火的通道，但周圍的昆明海桐還是可以阻隔住，也從側面說明，即使箐溝內有一些可燃物，仍然有阻火功能。