摘要：森林-城鎮(zhèn)交界域（wildland-urban interface， WUI）作為人類聚集區(qū)與森林等自然生態(tài)系統(tǒng)的過渡區(qū)域，是人與環(huán)境緊密聯(lián)系的焦點區(qū)域，也是火災高發(fā)區(qū)。交界域火災現(xiàn)象與人類活動有著密切聯(lián)系，隨著城鎮(zhèn)化水平大幅提升及森林城市建設的快速發(fā)展，人類活動增多，交界域火源更復雜，火災發(fā)生頻次和規(guī)模日趨嚴重。通過文獻分析及火災案例整理，綜述了森林-城鎮(zhèn)交界域的火災發(fā)生概況、火災防控研究內(nèi)容和研究方法等方面的研究進展。目前我國對森林-城鎮(zhèn)交界域的概念比較模糊，有待進一步明確和規(guī)范。探討了今后的研究方向，為更加科學有效進行森林-城鎮(zhèn)交界域火災防治，需進一步拓展交界域火災案例庫；整合林火衛(wèi)星監(jiān)測系統(tǒng)、林草部門視頻監(jiān)控和城管大數(shù)據(jù)平臺，研建我國森林-城鎮(zhèn)交界域火災預警監(jiān)測系統(tǒng)；加強火行為模型、無人機、遙感監(jiān)測等新技術(shù)的研究力度，為森林-城鎮(zhèn)交界域火管理對策、火災預防標準和風險降低方案提供參考。

關鍵詞：火災預警；火災監(jiān)測；火災撲救；火行為模型；森林-城鎮(zhèn)交界域

中圖分類號：S762.3""""" 文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1000-2006（2024）05-0001-10

Advances in research of wildland-urban interface fires

WANG Qiuhua1， WANG Jin1， LI Xiaona2*， MA Cheng1， HONG Ruicheng1， CAO Hengmao1， GAO Zhongliang1

（1. School of Civil Engineering， Southwest Forestry University， Yunnan Key Laboratory of Forest Disaster Warning and Control， Kunming 650224， China; 2. School of Geography and Eco-toursim，Southwest Forestry University，Kunming 650224， China）

Abstract： As the wildland-urban interface （WUI） becomes an increasingly important area of focus， the close relationship between human settlements and natural ecosystems such as forests has led to a high incidence of fires. Human activities play" significant roles in the occurrence of fires in the WUI， and with rapid urbanization and the construction of forest cities， the complexity and severity of these fires have increased. This paper provides an overview of research progress on fires in the WUI， through literature analysis and case studies. At present， the concept of the WUI in China lacks clarity and standardization， highlighting the need for further research in this area. Future research should focus on expanding the database of interface fire cases and integrating satellite monitoring systems， video surveillance， and big data platforms to establish an early warning and monitoring system for the WUI. In addition， strengthening the research on fire behavior simulation and remote sensing monitoring， especially UAV fire behavior detection technology research on fire behavior simulations and remote sensing monitoring of WUI and" unmanned aerial， remote-sensing monitoring and other new technologies will be crucial for providing effective solutions for fire prevention and control in the WUI. This will also contribute to the improvement of management measures， standards， and risk reduction strategies. Overall， the emphasis on new technologies and scientific research will provide a solid foundation for the management and reduction of fire risks in the WUI.

Keywords：fire alarming; fire monitoring; fire suppressing; fire behavior models; wildland-urban interface

森林-城鎮(zhèn)交界域（wildland-urban interface，WUI）是建筑、人類活動和綠色植被混合交叉存在的區(qū)域[1]，受城市和鄉(xiāng)村雙重影響，具有顯著的邊緣效應，與城市之間在資源上有互補性，生態(tài)上有共生性，經(jīng)濟和發(fā)展上有相依性，是城市生態(tài)的穩(wěn)衡器和城市進一步發(fā)展的基礎[2]。隨著人類活動的加強，如人口增長、環(huán)境污染、土地利用變化等，這些地區(qū)的生態(tài)環(huán)境越來越脆弱，并最終將影響更偏遠區(qū)域的自然生態(tài)系統(tǒng)。森林-城鎮(zhèn)交界區(qū)域低密度住宅的擴大開發(fā)被認為是影響美國森林管理的主要因素[3]。在我國，森林-城鎮(zhèn)交界域的范圍通常為城鄉(xiāng)接合部及周邊荒地區(qū)域，交界域火災防治主要目的是控制交界域的局部火災，降低火災對周邊城鎮(zhèn)和基礎設施的威脅[4]。隨著林業(yè)生態(tài)工程建設不斷深入[5]和城鎮(zhèn)化的急劇擴展[6-7]，森林城市、森林公園等建設的不斷推進，美麗鄉(xiāng)村、傳統(tǒng)村落等與森林交互融合[8-9]，森林-城鎮(zhèn)交界域火災發(fā)生頻次和規(guī)模也會日趨嚴重[10-11]，燃燒機理將更加復雜，給撲救增加了極大的難度，同時使得火后損失更為巨大，成為影響城鎮(zhèn)安全、生態(tài)安全的重要威脅[12-13]，引起了公眾更多關注，也成為研究熱點和焦點。

火是自然生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，大多人為活動引起的火燒點分布在人類基礎設施附近，如道路、居住建筑物以及人口密集區(qū)，具有獨特的非隨機空間模式[14-16]。森林-城鎮(zhèn)交界域建筑與植被交叉混合分布，可燃物分布和地理環(huán)境的復雜性使得一旦發(fā)生火災，往往具有與建筑火災或森林火災明顯不同的火行為特征，火災造成的危害更為嚴重，其人員傷亡主要是為保護受火災威脅的住宅和人口而犧牲的消防員[17]，同時野生動物的生存也受到嚴重威脅。西方國家關于森林-城鎮(zhèn)交界域火災的研究大多集中在人與火災的關系上[18]。如Lafortezza等[19]強調(diào)需要優(yōu)先考慮在人口稠密的景觀中清除可燃物;Biasi等[20]認為森林火災除了對景觀有直接影響，也會間接影響人類生存生活環(huán)境，可以通過考慮交界域景觀的特定結(jié)構(gòu)和內(nèi)在聯(lián)系來控制森林向農(nóng)田擴張。

當前，氣候變化尤其變暖趨勢明顯[21]，森林火災在全球范圍內(nèi)不斷爆發(fā)，帶來了極大的風險和挑戰(zhàn)[22-24]，森林大火一旦蔓延至林區(qū)周邊城鎮(zhèn)，往往會對人居安全和重大基礎設施產(chǎn)生重大危害，這類火災被稱為“森林-城鎮(zhèn)交界域火災”。森林-城鎮(zhèn)交界域?qū)儆谌藶榛顒印⒔ㄖ锖妥匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)混合存在的區(qū)域，建筑物群形成了獨特的風場，同時也增加了可燃物類型的復雜性，受地形、天氣、可燃物等因素的綜合影響，WUI火災的研究落后于消防安全科學研究其他領域。森林-城鎮(zhèn)交界域火災有哪些危害，如何進行交界域的火險評價以及火后的快速恢復等，是交界域火災的特點和未來研究趨勢。

1 森林-城鎮(zhèn)交界域火災概況

30多年來，世界各國的生態(tài)化城鎮(zhèn)建設促進了城鎮(zhèn)與森林的交匯，形成了大面積的森林-城鎮(zhèn)交界區(qū)域。如美國森林-城鎮(zhèn)交界域面積從1960年開始呈上升趨勢，1990—2010年美國WUI面積增長了38%，占國家領土總面積的9.5%，交界域房屋數(shù)量增長了46%，有32%的人口在交界域內(nèi)生活[1， 25]，到2030年交界域面積很可能擴大至5 100萬hm2[26]。目前，許多國家森林-城鎮(zhèn)交界域均曾發(fā)生過許多重大火災事故，并造成了巨大損失（表1）。如2007年希臘雅典森林火災，過火面積達27萬hm2， 64人死亡；2018年美國加利福尼亞州天堂鎮(zhèn)的山火，過火面積達到6.2萬 hm2，85人喪生。西方國家的火災防控工作以保護人造工程以及提高它們在火災中的保存率為主旨。北美和澳大利亞大多數(shù)司法管轄區(qū)的消防和緊急服務局把應急疏散作為首選方案，但北美主要是強制疏散，而在澳大利亞，大多數(shù)是建議性的[27]。

歷史上，我國林業(yè)城鎮(zhèn)長期受到火災的嚴重威脅。1987年“5·6”大興安嶺特大火災作為典型的交界域火災，歷時27 d，過火面積達130萬hm2，1個縣城、4個林業(yè)局鎮(zhèn)和5個貯木場被燒毀。2005年3月，深圳大南山森林公園大火過火面積達25 hm2，危及深圳市城市安全。2006年云南安寧市“3·29”重大森林火災，火勢連續(xù)越過3條防火隔離帶，威脅昆明市城區(qū)，過火面積達到了1 695 hm2。2009年，黑龍江伊南河火災則一度蔓延至我國最大的林業(yè)城市伊春市境內(nèi)，危及幾十個城鎮(zhèn)。2019年3月29日，山西沁源縣發(fā)生由交界域蔓延至森林的火災，轉(zhuǎn)移村民9 000余人，過火面積360 hm2。2019年12月，佛山市高明區(qū)發(fā)生一起廣東省近10年來風險危害最大的交界域火災，過火面積 925 hm2。2020年3月，四川涼山州西昌市突發(fā)森林火災，火勢向瀘山景區(qū)方向迅速蔓延，西昌城區(qū)居民緊急轉(zhuǎn)移1 200余人，過火面積達3 047 hm2，造成19名地方撲火人員犧牲。涼山州冕寧縣頻繁發(fā)生森林火災，2019年4月、2021年4月和2022年5月多年連續(xù)的森林火災對周邊居民的生產(chǎn)生活造成影響。近年來，我國快速增加的WUI面積和頻繁發(fā)生的火災需要引起林火管理部門的重視。歷史經(jīng)驗表明，森林大火一旦蔓延至林區(qū)周邊城鎮(zhèn)，往往會對人居安全和重大基礎設施產(chǎn)生重大危害。

2 森林-城鎮(zhèn)交界域火災防控研究內(nèi)容

森林-城鎮(zhèn)交界域是居民居住地與森林等自然生態(tài)系統(tǒng)相交錯的過渡地帶。與世界各國交界域火災防控目的相似，我國森林-城鎮(zhèn)交界域火災防控的典型特征同樣表現(xiàn)為重要性、普遍性、特殊性和復雜性等（圖1）。許多國家和地區(qū)非常關注交界域火災的問題[10， 26]，且有許多科研機構(gòu)和科學家專門研究交界域火災安全問題[28-29]。由于火災對人類的影響越來越大，需要大量投資來防止火災蔓延到城市地區(qū)，以保護人類生命并減少財產(chǎn)損失。

2.1 火災風險評估

火災風險評價是火災預防的重要措施，制定森林防火期是進行火災風險評價的第一步。防火期是指容易發(fā)生火災的季節(jié)，受氣候特點和森林火災發(fā)生規(guī)律的影響，各地的森林防火期不同。如大興安嶺防火期分為“春防”和“秋防”，共計5個月;云南省森林防火期為12月1日至翌年6月15日，其中防火緊要期為每年3—4月。Galiana-Martin等[30]選取了10個具有大陸到地中海氣候代表性的地點，收集了來自活樹的火痕木材樣本，根據(jù)火痕的內(nèi)部位置確定火災年份并估計防火期。易浩若等[31]認為應根據(jù)歷史森林火險數(shù)據(jù)，包含各地的歷史林火統(tǒng)計、歷史森林火險記錄、歷史森林火險天氣資料劃分各區(qū)域的森林防火期。交界域風險評估在考慮可燃物、氣候等自然因素的同時，還需要考慮到人類活動可能引起火災的時間和地點，考慮區(qū)域內(nèi)房屋周圍常見的植被對火災的適應性，結(jié)合當?shù)貧夂蛱攸c評價WUI火災風險[32]，同時需要嚴格控制交界域的火源進山引發(fā)森林火災。

交界域可燃物復雜多樣，大量易燃建筑材料與森林可燃物往往緊密相接，易引發(fā)“爆燃”（未燃燒產(chǎn)物和揮發(fā)性有機物的氣體聚合積累導致）[33]。舒立福等[34]認為爆燃火是火災在蔓延的過程中，遇到復雜地形、豐富可燃物、大風充分供氧的條件下產(chǎn)生的現(xiàn)象。轟燃作為建筑火災中的特殊現(xiàn)象，類似爆燃，是建筑火災的典型特征。轟燃發(fā)生后，在高溫、強熱輻射、火焰迅速蔓延的作用下，極易導致建筑物倒塌，擴大火災范圍，有可能點燃周圍的植被從而引發(fā)更大的事故，造成更大的危害。建筑物轟燃的控制措施有降低建筑材料熱釋放速率、合理設置排煙送風設施、設置自動噴水滅火系統(tǒng)和進行防火分區(qū)設計[35-36]。對城鄉(xiāng)接合部即交界域應推動消防設施“建設一體化”，加快消防基礎設施建設，防止建筑火災蔓延至林區(qū)引發(fā)多火災融合[37]。

2.2 火災發(fā)生機理

森林-城鎮(zhèn)交界域是人類農(nóng)林牧業(yè)頻繁用火的區(qū)域，生產(chǎn)跑火、日常生活用火不慎極易引起森林火災。Krix等[38]研究了澳大利亞東部WUI范圍內(nèi)60種植物的葉片燃燒可持續(xù)性和可燃性之間的關系，發(fā)現(xiàn)葉子的可燃性和燃燒可持續(xù)性作為可燃性的維度是相互對立的，研究結(jié)果對WUI范圍內(nèi)防火帶的植物物種選擇具有重要參考價值。

交界域火災的驅(qū)動因子包括建筑材料性能、森林可燃物情況、火源因素和氣象條件[39]。國內(nèi)外研究表明，因交界域內(nèi)同時具備豐富的森林可燃物和較密集的建筑與人群，使得火災頻次和危害都顯著提升，甚至出現(xiàn)森林大火與建筑火災相互轉(zhuǎn)換的現(xiàn)象。Cohen[40]認為，當交界域發(fā)生森林火災時，房屋是否能著火除了建筑材料自身特性，房屋周圍30～60 m范圍內(nèi)可燃物的分布情況主要決定了該建筑物的被破壞程度。森林-城鎮(zhèn)交界域豐富的可燃物為火災的發(fā)生和發(fā)展提供了物質(zhì)條件，其連續(xù)分布性及較高的負荷量使森林火災向城鎮(zhèn)蔓延。評估交界域可燃物易燃性對火災預防以及火行為預測模型的完善有較大幫助[41]。

森林-城鎮(zhèn)交界域由于建筑物的存在使得可燃物類型和天氣乃至氣候狀況更為復雜，火災類型更加多樣，火行為更加難以預測。一般而言，人類活動引起的火災大多聚集在道路、建筑物、植被邊緣等，交界域火災發(fā)生更為復雜，可能是森林火災蔓延到建筑物，也可能是建筑物著火后，通過飛火、火旋風等擴散到森林，也可能森林和建筑物同時著火，互相蔓延、擴展和融合。幾乎所有的交界域火災由人為因素導致，但因發(fā)現(xiàn)較早和及時撲滅，其往往燒毀的面積比非人為因素著火（尤其是雷擊火）要小得多。

2.3 火蔓延機制

交界域火災蔓延的方式主要包括飛火和熱輻射兩種，火災動力學、火焰熱輻射與熱量傳播規(guī)律是研究火蔓延機制的理論基礎[42]。飛火是一個不穩(wěn)定的過程，將野火迅速蔓延到遠離主火線下風處的未燃燒區(qū)域，是森林內(nèi)野火蔓延到交界域人類居住范圍的主要方式。飛火顆粒在火旋風流場中上升過程受到流場速度的制約，只有直徑或密度等特征參數(shù)滿足一定條件才可能被火旋風卷起[43]。丁鵬飛等[44]對飛火顆粒燃燒規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，中尺度飛火顆粒在輸運過程的自由燃燒有可能產(chǎn)生二次飛火，加大火災傳播的范圍。飛火顆粒的水平蔓延距離與環(huán)境風速和火災強度成正比，與顆粒密度和直徑乘積的平方成反比[45]。王秋華等[46-47]對安寧市2006年“3·29”重大森林火災火燒跡地調(diào)查表明，火燒范圍內(nèi)相對高差在200 m以上的面積占了總面積的60%，陡峭的地形、地勢有利于飛火的產(chǎn)生和傳播。Manzello等[48]在室內(nèi)燃燒床進行模擬研究認為這些燃燒的飛火體有一定概率引燃建筑組件，尤其是落在乙烯基組件的墻角處時引燃概率更大。

交界域火災案例研究表明，多數(shù)情況下災后房屋燒損嚴重而附近的植物依舊存活，在這種非直接接觸且短距離引燃房屋的案例中，熱輻射起到了傳導作用。尤其發(fā)生樹冠火時，林火強度極大，根據(jù)輻射的可疊加性，引燃交界處建筑的概率更高。翁韜等[49]在空曠試驗場地進行樹冠火輻射理論模型擬合時得出，熱釋放速率與輻射值正相關，反之亦減，且發(fā)現(xiàn)熱輻射有多個峰值，原因是樹木間的個體差異導致達到最大熱釋放速率的時間不同。

2.4 火后恢復

當森林-城鎮(zhèn)交界域發(fā)生火災后，應盡快對過火區(qū)域進行恢復，主要包括兩大內(nèi)容：一是重建WUI的建筑及其配套設施；二是森林的恢復，包括人工造林、撫育更新、生物防火林帶的營建等。森林恢復與火燒強度、森林本身恢復能力，以及人為干擾有關，火后充分利用自然恢復能力和人為舉措，有計劃、有步驟地選擇速生樹種進行人工造林，調(diào)整樹種結(jié)構(gòu)，補植適應當?shù)貤l件的防火樹種，營造生物防護林帶，加大闊葉樹種數(shù)量，豐富生物多樣性，使火后林地植被得到恢復。森林-城鎮(zhèn)交界域火災恢復與社會經(jīng)濟條件、森林資源的開發(fā)利用和當?shù)厝丝谒刭|(zhì)相關，經(jīng)濟發(fā)達、交通條件優(yōu)越的地區(qū)，交界域火災系統(tǒng)的恢復力比相對落后的地區(qū)要好[50]。

隨著城市的發(fā)展，大量的城市邊緣地區(qū)會轉(zhuǎn)變?yōu)槌青l(xiāng)接合部，交界域范圍擴大，一旦發(fā)生火災，城鄉(xiāng)建筑也會受到有一定影響。谷雨等[51]提出重慶市城鄉(xiāng)接合部存在的問題主要有組織結(jié)構(gòu)不完善、恢復力水平較低。鄭澤勛等[36]以浙江省金華市為例，提出我國目前森林-城鎮(zhèn)交界域的消防安全規(guī)范制定滯后，制約了基層火災防控能力的提升。因此，需完善森林-城鎮(zhèn)交界域火后響應機制，盡快重建被摧毀的設施設備。

3 森林-城鎮(zhèn)交界域火災研究方法

WUI火災防控的第一步是需要確定森林-城鎮(zhèn)交界域的范圍以及交界域內(nèi)森林火災可能發(fā)生的區(qū)域。在我國，森林-城鎮(zhèn)交界域不僅是傳統(tǒng)村落和城鎮(zhèn)社區(qū)居民的聚集地，也是農(nóng)林交錯、風景旅游、祭祀朝拜、工業(yè)園區(qū)的主要選址。我國目前暫未出臺明確界定森林-城鎮(zhèn)交界域范圍的法律法規(guī)，通常情況下，該區(qū)域主要是指無人居住的荒地與人類開發(fā)的土地之間的過渡區(qū)，以及在該區(qū)域800 m范圍之內(nèi)的所有社區(qū)。

3.1 火災案例庫建設

火歷史研究法為當代火災防控、規(guī)劃提供了重要信息，常用于研究重大火災[52-53]。Hardy等[54]開發(fā)了一種在交界域發(fā)生火災時能夠量化建筑物點燃機制的儀器，包括記錄火災熱輻射、火焰熱通量，以及火行為。Manzello等[55]改進了該儀器，在安裝便捷、價格實惠的前提下，使得數(shù)據(jù)以無線方式發(fā)送到受熱保護的加固位置（俗稱黑匣子）免受火焰高溫損害導致數(shù)據(jù)丟失，可提高交界域火災的預警精度和響應時間，提高撲救效率，降低火災傷亡。Massda等[56]在單個或一組建筑物周圍營建隔離帶，使連續(xù)可燃物中斷，以最大限度地降低房屋火災的危險。Molina等[57]使用離散選擇實驗分析了阿拉斯加屋主對減輕森林-城鎮(zhèn)交界域的火災風險的建議。Syphard等[16]根據(jù)火發(fā)生記錄構(gòu)建的火點和火燒頻率空間數(shù)據(jù)庫、人類和生物物理變量等模擬了南加州人類主導景觀的火點空間格局，并對其進行了空間制圖。瘙塁ahan等[58]使用基于年輪的火災歷史重建法，探討了土耳其安納托利亞西部過去不同氣候類型火災的時空模式。

原國家林業(yè)局森林防火辦公室組織相關林火管理和科研人員出版了《中國森林火災典型案例》，目的在于總結(jié)撲火經(jīng)驗教訓，使我國的火災統(tǒng)計和火災檔案管理工作更加規(guī)范化和制度化。然而，目前基于火歷史的火災案例庫大多為自然生態(tài)系統(tǒng)火發(fā)生和蔓延的分析研究，對于WUI區(qū)域的火歷史研究較少。

3.2 信息技術(shù)應用

地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)是WUI火災防控極為重要的手段。Lampin-Maillet等[59]提出了一種與傳統(tǒng)方法不同的基于WUI局部尺度表征的漸進式多尺度制圖方法，即WUI map，其可以用于進行大規(guī)模的WUI映射并繪制地圖，是在氣候、城市化和植被持續(xù)變化的背景下評估WUI動態(tài)和相關火災風險動態(tài)的有力工具。Conedera等[3]將瑞士提契諾州、瓦萊州和格勞賓登州作為研究區(qū)域，基于地形景觀模型（TLM3D）提取人為基礎設施和森林資源空間分布，結(jié)合WSL Swissfire數(shù)據(jù)庫信息并參考森林火災事件定義當?shù)亟唤缬蚍秶?/p>

遙感是森林火災監(jiān)測、防控和預警的有效工具，也是了解森林生態(tài)系統(tǒng)如何應對火災的常用工具[60]。遙感技術(shù)應用在林火撲救方面效果顯著，尤其高分遙感技術(shù)在林火應急領域上具有分辨率高、火情發(fā)現(xiàn)早、精度高等獨有優(yōu)勢[61-62]。針對單一時空融合方法的不足，聯(lián)合使用多種空間分辨率更優(yōu)的傳感器影像能更好應用于森林火災監(jiān)測場景中[63]。唐堯等[64]利用高分遙感技術(shù)對冕寧縣2021年“4·20”森林火災撲救與次生隱患預判的準確性進行比較，表明高分遙感技術(shù)在森林火災撲救中具有較好的時效性與可推廣性。同時，遙感技術(shù)大幅提高了火災后林業(yè)經(jīng)濟損失的評估效率，并可以為火燒跡地災后重建提供數(shù)據(jù)支持[65]。劉樹超等[66]利用內(nèi)蒙古畢拉河林場2017年5月2日森林火災發(fā)生前后的Landsat8衛(wèi)星影像，評價發(fā)生的森林損失情況，得出受害程度正確分級的總體準確度為86.39%。

無人機技術(shù)利用高空優(yōu)勢，至火場上空開展相應的火情偵察和火災探測，為預防和撲救工作提供輔助支持。無人機在交界域的應用既包括森林防火中的日常巡護、火情偵察和撲救、火場的應急照明和中繼通信，也包含對建筑消防的火情監(jiān)測和執(zhí)行撲滅任務，通過消防滅火彈、水、干粉等高空噴射滅火。除此之外，無人機在其他消防救援領域的應用廣泛，如有毒氣體檢測傳感器、三維建模系統(tǒng)等。

云技術(shù)、云平臺和大數(shù)據(jù)技術(shù)的快速發(fā)展，使得地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)的使用進入了新階段，也為WUI火災防控提供了大量的基礎數(shù)據(jù)。交界域是個快速變化的區(qū)域，人口流動性強，建筑物和道路日新月異，將各類相關數(shù)據(jù)，特別是動態(tài)變化的數(shù)據(jù)進行融合能更好地發(fā)揮地理信息系統(tǒng)和遙感技術(shù)在交界域火災防控中的作用。

3.3 火行為模型運用

近年來，地理信息技術(shù)、計算機模擬和大數(shù)據(jù)的快速發(fā)展，促使火行為模型進入空間模擬階段，能模擬火蔓延，進行火行為預測等，為火災積極預防、安全撲救提供了保障[67-69]。較為著名的模擬模型（系統(tǒng)）包括Behaveplus模型[70-72]、Farsite模型[73-75]和 FireSmart林火管理系統(tǒng)[76]等?；鹦袨槟Ｐ湍軌驈木坝^尺度模擬火發(fā)生及蔓延過程，量化交界域的火災強度和影響，已成為 WUI 火管理的重要工具。

Behaveplus火行為模型是目前美國使用最廣泛的林火預防系統(tǒng)，在計劃燒除期間，能正確預測低強度、火蔓延緩慢的林火行為，為計劃燒除提供有力的安全保障。Behaveplus模型在中國東北和西南地區(qū)均可以較好進行火行為模擬[77-78]。研究表明，Behaveplus模型通過結(jié)合當?shù)仫L速和可燃物含水率月變化情況，確定高火險時節(jié)，可以為其他林分地表火的預防提供參考[79]。

火燒面積模擬軟件Farsite集成現(xiàn)有的地表火、樹冠火和飛火等單一火行為模型的集合模型，用于在景觀尺度上模擬二維環(huán)境中的火行為變化[80]，可以利用環(huán)境變化值來計算火線在時間和空間上的變化，較準確地模擬二維的火增長和火行為[81]。Arca等[82]用Farsite模擬了地中海地區(qū)的3起火災案例，使用不同的可燃物模型、氣象條件作為輸入數(shù)據(jù)進行模擬，結(jié)果表明Farsite火行為模型具有較高的準確性。Massada等[56]利用Farsite對威斯康星州西北部6萬hm2的森林-城鎮(zhèn)交界域地區(qū)評估模擬火災風險，表明正常天氣條件下的模擬過火面積偏小，平均火災面積為11.76 hm2。Farsite作為美國國家防火系統(tǒng)使用的軟件，已廣泛應用于美國的火災撲救行動和火災防控規(guī)劃。

智慧林火管理系統(tǒng)FireSmart可以模擬WUI環(huán)境的起火點、火行為蔓延及火災對建筑物等潛在影響，從而進行火行為管理[83-84]。該系統(tǒng)根據(jù)景觀特征模擬火災的點燃和蔓延，以及預測景觀上指定位置燃燒的概率，并可用于評估替代FireSmart管理策略，如指定區(qū)域的可燃物清理可降低WUI火災發(fā)生概率。然而，由于WUI火災融合了森林和草原等自然生態(tài)系統(tǒng)火行為及城鎮(zhèn)火災火行為的特點，建筑物的多樣化使得可燃物類型極其復雜，局部微地形和微氣候（天氣）難以預測，其火行為的預測和火災防控受到很大限制，需要改進或者本地化現(xiàn)有模型。

4 展 望

1）完善WUI相關標準和規(guī)范。在大力推進生態(tài)文明建設的背景下，我國林業(yè)事業(yè)得到了快速發(fā)展，2022年我國森林覆蓋率超過50%的省份有福建（65.12%）、江西（63.1%）、海南（62.81%）等11個。根據(jù)《國家新型城鎮(zhèn)化規(guī)劃（2020—2035）》，到2035年底城鎮(zhèn)森林覆蓋率進一步提高至43%以上，基本建成以林木為主體的城鎮(zhèn)森林生態(tài)網(wǎng)絡框架。隨著森林城市和園林城市等快速建設和發(fā)展，大量城鎮(zhèn)被森林包圍，森林-城鎮(zhèn)交界域火災安全形勢將面臨新的挑戰(zhàn)。我國雖有保護森林資源的相關部門和相應條例，但尚無森林-城鎮(zhèn)交界域的公約和制度，目前相關火災防控工作主要依照《森林防火條例》《農(nóng)村防火規(guī)范》等開展，然而這些規(guī)范標準較低且部分標準尚不明確。今后優(yōu)先研究的重點應集中于我國森林-城鎮(zhèn)交界域范圍的科學劃分和特征描述，如何界定、劃分并清晰描述交界域及其典型特征，是林火防范的基礎工作。制定我國森林-城鎮(zhèn)交界域火災預防標準或規(guī)范，可以更好降低火災風險，減少火災損失。交界域火災涉及植被和建筑物，撲救較為復雜困難，為了有效應對交界域火災，現(xiàn)有的撲救策略應該進行合理修訂。

2）建立WUI火災預防撲救體系。我國南北差距較大，森林覆蓋率超過50%的省份均位于南方。需建立我國森林-城鎮(zhèn)交界域典型火災案例庫，特別是火災安全撲救經(jīng)典指揮案例，將其用于WUI火災撲救方案的輔助決策。建立案例庫有利于各地交界域火災撲救的借鑒，減少損失，特別是人員傷亡。從已有經(jīng)典案例中總結(jié)經(jīng)驗并吸取教訓，一直是災害學科行之有效的學習手段和方法。分析WUI火災案例要素組成、要素關系及案例間的關系，借助相似度理論建立WUI火災撲救方案相似決策模型，開發(fā)基于3S（RS、GIS、GPS）的WUI案例庫系統(tǒng)。積極開展學術(shù)性論壇，組織專家學者對國內(nèi)各地的森林-城鎮(zhèn)交界域安全形勢進行分析研判，能夠更好地把握交界域火災發(fā)生發(fā)展規(guī)律。

3）打造WUI監(jiān)測預警平臺體系。整合交界域視頻監(jiān)控系統(tǒng)資源，提高監(jiān)測精度?；谠破脚_和大數(shù)據(jù)，如林草、公安和城管部門的視頻監(jiān)控系統(tǒng)，研建我國森林-城鎮(zhèn)交界域典型火災預警監(jiān)測系統(tǒng)。立足林草部門現(xiàn)有視頻監(jiān)控、林火衛(wèi)星監(jiān)測系統(tǒng)，整合、共享交界域各部門資源、融合城管大數(shù)據(jù)平臺，接入各級森林草原防滅火指揮部指揮系統(tǒng)，發(fā)揮預警、監(jiān)測和協(xié)助指揮作用。實行“預防為主，積極消滅”原則，提前預警，分類管理，安全撲救，尤其要高度重視初期火災的處置，實現(xiàn)“打早、打小、打了”。加快“空天地”一體化的火災應急管理平臺研發(fā)建設，通過遙感監(jiān)測、無人機系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)推進WUI監(jiān)測預警精準化、決策智能化和裝備現(xiàn)代化等。

4）強化WUI火災預防措施。加強生物防火林帶的建設，保留足夠防火間距與現(xiàn)有防火道路的組網(wǎng)形成閉合系統(tǒng)。在充分考慮和評估環(huán)境影響基礎上，適宜區(qū)域開展計劃燒除以減少森林可燃物累積，降低交界域火險等級。深入研究建筑物外層防火涂料的應用，保護交界域人民群眾的生命和財產(chǎn)安全。增加交界域消防救援部門的微型消防站點，定期開展針對性防火培訓、防火宣傳和火源管理。合理規(guī)劃交界域森林和建筑的布局，科學分析并開展當?shù)亟唤缬虻姆阑鹨?guī)劃。

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（責任編輯 李燕文）

基金項目：國家自然科學基金項目（32160376，31960318，31901322）。

第一作者：王秋華（qhwang2010@swfu.edu.cn），教授。

*通信作者：李曉娜（xiaonali_20060429@163.com），講師。