黑龍江呼瑪縣森林火災(zāi)時(shí)空分布特征1)

馬楠楠　張彥雷　李建　劉曉東　　　肖晨偉

(北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083)　　　　　　　　　　(武警森林指揮部)

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黑龍江呼瑪縣森林火災(zāi)時(shí)空分布特征1)

馬楠楠張彥雷李建劉曉東肖晨偉

(北京林業(yè)大學(xué)，北京，100083)(武警森林指揮部)

摘要根據(jù)黑龍江省呼瑪縣1992—2011年的森林火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，利用ArcGIS10.2等工具，對呼瑪縣森林火災(zāi)發(fā)生的時(shí)間和空間分布規(guī)律以及火源類型進(jìn)行了研究。結(jié)果顯示：時(shí)間分布上，該地區(qū)森林火災(zāi)發(fā)生分為1992—1999年、2000—2005年、2006—2011年3個階段，2002—2005年為火災(zāi)高發(fā)期，過火面積達(dá)303 992 hm2,占總過火面積的97.6%，主要是由于燒防火線引起的；1 a內(nèi)火災(zāi)集中發(fā)生在3—6月份和8—10月份，分別占全年火災(zāi)發(fā)生的67%和33%，以3月份和10月份最為嚴(yán)重；空間分布上，火災(zāi)多集中在北疆鄉(xiāng)和三卡鄉(xiāng)，共發(fā)生火災(zāi)29起，占總火災(zāi)次數(shù)的60.42%；在火源方面，67%的火災(zāi)是由人為所引起的，通對公路緩沖區(qū)分析，發(fā)現(xiàn)有39.58%的火災(zāi)發(fā)生在公路兩側(cè)2 000 m的范圍內(nèi)，說明林火的分布與公路聯(lián)系密切。

關(guān)鍵詞森林火災(zāi)；呼瑪縣；時(shí)空分布；火源

分類號S715.3

Spatial and Temporal Distribution Characteristics of Forest Fire in Huma County of Heilongjiang Province//

Ma Nannan, Zhang Yanlei, Li Jian, Liu Xiaodong(Beijing Forestry University, Beijing 100083, P. R. China); Xiao Chenwei

(Chinese Arms Forest Police)//Journal of Northeast Forestry University，2016,44(5)：20-23，56.

Based on data of forest fire statistics in Huma County from 1992 to 2011, a temporal and spatial distribution pattern of the forest fires as well as the fire source type was analyzed by using ArcGIS10.2. The forest fire history could be divided into three periods: 1992 to 1999, 2000 to 2005, and 2006 to 2011. It was the high fire occurrence stage during 2002 to 2005, and the burned area was 303 992 hm2in this period, accounting for 97.6% of the total fire area. The main fire source was caused by burning fire lines. Forest fire mainly occurred in March to June and August to October, accounting for 67% and 33%, respectively, especially in March and October. The spatial distribution patterns of forest fires were obvious. Most forest fires occurred in Beijiang Township and Sanka Township. There were 29 fires in the two regions, accounting for 60.42% of the total fire times. In the source of fire, 67% of fire was caused by human. It was found that 39.58% of forest fires occurred on both sides of the highway within the range of 2 000 m through the buffer analysis.

KeywordsForest fire; Huma county; Spatial and temporal pattern; Fire source

林火具有雙重性質(zhì)，適度的火燒會促進(jìn)林木的更新[1]。然而，森林火災(zāi)的發(fā)生不僅會對森林生態(tài)系統(tǒng)造成毀滅性的傷害，還會威脅到人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)安全[2-3]。隨著全球氣候變暖，人為活動的增加，森林火災(zāi)的發(fā)生有上升的趨勢[4]。目前，大面積森林火災(zāi)已被聯(lián)合國糧農(nóng)組織列為當(dāng)今世界第八大自然災(zāi)害[5]。開展森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律的研究，對于森林火災(zāi)預(yù)防、撲救均具有重要意義。

美國、加拿大和西歐一些國家十分注重林火時(shí)空分布的研究，取得了豐富的成果，研究表明景觀格局與林火的蔓延、分布和影響關(guān)系密切[6-9]。進(jìn)入本世紀(jì)以來，我國在森林火災(zāi)發(fā)生規(guī)律上的研究獲得了豐碩的研究成果[10-12]。胡海清等[13]、田曉瑞等[14]分別對我國黑龍江省、西藏、福建等森林資源比較豐富、火災(zāi)頻發(fā)的地區(qū)進(jìn)行了森林火災(zāi)時(shí)空分布規(guī)律的研究，且研究的尺度比較大[15-18]。而邸雪穎等[19]、隋堃等[20]、李永福等[21]以大興安嶺塔河縣為研究地，從小尺度上分析了森林火災(zāi)面積以及火險(xiǎn)天氣指數(shù)動態(tài)變化。

大興安嶺地區(qū)森林資源十分豐富，是我國重要的林業(yè)基地之一，具有重要的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境價(jià)值。呼瑪縣位于大興安嶺區(qū)東麓，地理位置特殊，所處緯度較高，氣候比較復(fù)雜。同時(shí)，隨著旅游資源的開發(fā)，人為活動逐漸增多，林火發(fā)生的概率也逐漸增大，防火形勢比較嚴(yán)峻。本文在對呼瑪縣的歷史火災(zāi)資料整理和分析的基礎(chǔ)上，研究了當(dāng)?shù)亓只鸢l(fā)生的規(guī)律及空間分布格局，為呼瑪縣森林火災(zāi)預(yù)防及火災(zāi)撲救提供科學(xué)依據(jù)。

1研究地概況

呼瑪縣位于黑龍江省北部，北緯50°49′20″～52°53′59″，東經(jīng)125°03′20″～127°01′30″，總面積14 335 km2。地域內(nèi)多山，地勢起伏較大，丘陵地約占全縣總面積的5.4%，平均海拔350 m。土壤屬大興安嶺東部山地棕壤、黑土、草甸土和草甸沼澤土4個類型。呼瑪縣屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季氣候變化明顯，年平均氣溫-2 ℃，年降水量300～500 mm，無霜期80～110 d。植被種類豐富，樹種以興安落葉松(Larixgmelinii)為主，樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolicaLitv)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、白樺(Betulaplatyphylla)和黑樺(RhamnusmaximoviczianaJ. Vass)次之。該地區(qū)有林地25萬hm2。

2研究方法

本研究主要收集收集下列森林火災(zāi)數(shù)據(jù)資料：1)黑龍江呼瑪縣1992—2011年的火災(zāi)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，主要包括火災(zāi)的發(fā)生時(shí)間、發(fā)生次數(shù)、起火原因、火點(diǎn)地理位置、火災(zāi)受害面積等。2)呼瑪縣行政區(qū)劃圖。

本研究參照《森林防火條例》第四十條規(guī)定(2009年1月1日起實(shí)施)，根據(jù)受害森林面積，對呼瑪縣歷年火災(zāi)數(shù)據(jù)等級劃分為一般森林火災(zāi)(小于1 hm2)、較大森林火災(zāi)(≥1～100 hm2)、重大森林火災(zāi)(≥100～1 000 hm2)和特別重大森林火災(zāi)(大于1 000 hm2)。

利用Excel對研究區(qū)內(nèi)歷年的過火次數(shù)及過火面積，每月的過火次數(shù)及過火面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

利用地理信息系統(tǒng)軟件ArcGIS10.2對呼瑪縣行政區(qū)劃圖進(jìn)行數(shù)字化處理，統(tǒng)計(jì)歷次森林火災(zāi)發(fā)生的地理坐標(biāo)信息，建立火災(zāi)空間分布圖層，將該圖層與行政區(qū)劃圖進(jìn)行疊加，繪制出呼瑪縣森林火災(zāi)空間分布行政區(qū)劃圖。

利用ArcGIS10.2在道路兩邊200～2 000 m的緩沖范圍內(nèi)做出間隔200 m的緩沖區(qū)，再將林火發(fā)生的地理坐標(biāo)與其進(jìn)行疊加，繪制出火點(diǎn)與公路關(guān)系分布圖。

3結(jié)果與分析

3.1呼瑪縣森林火災(zāi)時(shí)間分布規(guī)律

3.1.1呼瑪縣林火的年際變化規(guī)律

據(jù)統(tǒng)計(jì)，呼瑪縣在1992—2011年間，共發(fā)生森林火災(zāi)48次，年均2.4次。其中：一般森林火災(zāi)占總火災(zāi)次數(shù)的79%，較大森林火災(zāi)8起，特大森林火災(zāi)2起。森林火災(zāi)的過火總面積311 444 hm2,其中，受害森林總面積達(dá)40 853 hm2(見表1)。由表1可知，呼瑪縣森林火災(zāi)的發(fā)生年際波動比較大，大致可以劃分為3個階段：1992—1999年為火災(zāi)低發(fā)期，平均發(fā)生森林火災(zāi)0.8次，過火面積為5 750 hm2。2000—2005年為森林火災(zāi)高發(fā)期，平均發(fā)生森林火災(zāi)4.5次，過火面積達(dá)303 992 hm2，占總過火面積的97.6%，受害森林面積達(dá)40 707 hm2，占總受害森林面積的99.6%，值得注意的是2004、2005年各發(fā)生一次特大森林火災(zāi)，這兩次火災(zāi)造成的森林受害面積相當(dāng)于總的森林受害面積；2006—2011年間森林火災(zāi)發(fā)生的次數(shù)有上升的趨勢，年均2.3次，基本接近平均森林火災(zāi)次數(shù)，但都是一般森林火災(zāi)，對當(dāng)?shù)厣仲Y源沒有造成多大危害。這與研究區(qū)的森林防火能力不斷提高有關(guān)，對于出現(xiàn)的火情能做到及時(shí)發(fā)現(xiàn)和撲救，但同時(shí)也應(yīng)該加強(qiáng)防火安全教育的宣傳，降低火災(zāi)次數(shù)的發(fā)生。

表11992—2011年呼瑪縣森林火災(zāi)年際變化動態(tài)

年份火災(zāi)次數(shù)一般森林火災(zāi)較大森林火災(zāi)重大森林火災(zāi)特大森林火災(zāi)火災(zāi)面積/hm2受害面積過火面積19920000 0 01993010063.04511.0199420000.215.619950000001996100003199700000019980000001999210078.51220.620006000079.5200110000.80.82002510085.0604.420032500275.2131699.02004100118600.762007.92005400121746.0109601.0200610000.92.4200730000.925.3200830000713.4200920000911.0201050002.348.42011000000.7

3.1.2呼瑪縣林火的月際變化規(guī)律

一年內(nèi)呼瑪縣森林火災(zāi)發(fā)生的月份分布有很大差異，火災(zāi)集中發(fā)生在3—6月份和8—10月份，這兩個階段火災(zāi)發(fā)生比例分別占67%和33%，1、2、7、11、12月沒有火災(zāi)發(fā)生(見表2)。

表2　1992—2011年呼瑪縣森林火災(zāi)月際變化動態(tài)

由表2可知，3月份共發(fā)生一般森林火災(zāi)5次，森林過火面積達(dá)131 699 hm2，4—6月份是森林火災(zāi)集中發(fā)生的時(shí)期，火災(zāi)發(fā)生次數(shù)較高，且相對平均，森林過火面積較大，但森林受害面積不大，以一般森林火災(zāi)為主，共發(fā)生25次，占總一般森林火災(zāi)的65.6%。8月份后，呼瑪縣又進(jìn)入一個火災(zāi)高發(fā)的時(shí)期，這階段雖然火災(zāi)次數(shù)有所下降，但火情十分嚴(yán)重，特別是10月份，發(fā)生了兩起特大森林火災(zāi)，共造成森林過火面積170 731 hm2，占總過火面積的54.8%，森林受害面積40 346 hm2，基本相當(dāng)于總的森林受害面積。可見，呼瑪縣森林火災(zāi)的發(fā)生主要集中在春、秋兩季，特別是剛進(jìn)入防火期和防火期快結(jié)束的時(shí)候，這段時(shí)間應(yīng)加強(qiáng)防火意識，提高防火警惕，減少森林火災(zāi)的發(fā)生。

3.2呼瑪縣森林火災(zāi)空間分布規(guī)律

3.2.1林火發(fā)生的地理分布特征

通過ESRI公司的地理信息系統(tǒng)軟件ArcMap10.2，將呼瑪縣1992—2011年間火災(zāi)發(fā)生的火點(diǎn)經(jīng)緯度坐標(biāo)與呼瑪縣行政區(qū)劃圖進(jìn)行疊加，生成火點(diǎn)空間分布圖，并根據(jù)火災(zāi)等級大小，進(jìn)行符號分級處理，結(jié)果如圖1所示。

圖1　呼瑪縣火點(diǎn)分布

從圖1可見，1992—2011年間呼瑪縣發(fā)生的森林火災(zāi)主要集中在縣區(qū)南部等低緯度地區(qū)，以北疆鄉(xiāng)和三卡鄉(xiāng)為主。北疆鄉(xiāng)發(fā)生火災(zāi)17起，造成森林受害面積18 779.47 hm2，占總森林受害面積的45.97%。三卡鄉(xiāng)發(fā)生火災(zāi)12起，森林受害面積達(dá)21 884.70 hm2，占總森林受害面積的53.57%。呼瑪縣中部也是火災(zāi)發(fā)生比較頻繁的地區(qū)，其中，呼瑪鎮(zhèn)發(fā)生火災(zāi)9次，興隆辦事處6次，森林受害面積分別為87.7 hm2和103.9 hm2。隨著緯度的增加，火災(zāi)發(fā)生次數(shù)逐漸減少，金山鄉(xiāng)發(fā)生火災(zāi)2次，韓家園鎮(zhèn)和鷗浦鄉(xiāng)各1次，興華鄉(xiāng)和白銀納鄂倫春族鄉(xiāng)則沒有火災(zāi)發(fā)生。

3.2.2呼瑪縣森林火災(zāi)火源構(gòu)成

1992—2011年，呼瑪縣共發(fā)生森林火災(zāi)48起，查明火因的有44起，火災(zāi)原因可分為人為火和雷擊火(表3)。

表3　森林火災(zāi)起因分析

從表3中可以看出，人為火共發(fā)生32次，占總火災(zāi)數(shù)的67%，其中：防火線復(fù)燃引起的火災(zāi)次數(shù)最多,占16.67%，并且對當(dāng)?shù)厣衷斐傻奈：Ψ浅?yán)重，2004年和2005年分別發(fā)生的兩起特大森林火災(zāi)均是由于燃燒防火線引起的，這兩次森林火災(zāi)總過火面積達(dá)170 730 hm2，造成的森林受害面積40 346 hm2。另一方面，雷擊火共發(fā)生12次，占總火災(zāi)次數(shù)的25%，雷擊火源比例高于全國森林火災(zāi)中的比例(<1%)，與大興安嶺地區(qū)歷史雷擊火發(fā)生的比例略有差異，這與呼瑪縣當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件和雷擊火發(fā)生的特點(diǎn)有關(guān)[22]。

3.2.3林火發(fā)生與公路交通的關(guān)系

對呼瑪縣森林火災(zāi)發(fā)生地點(diǎn)與鄉(xiāng)鎮(zhèn)級以上公路之間的距離關(guān)系進(jìn)行緩沖區(qū)分析。首先以間隔200 m的緩沖半徑做出200～2 000 m的緩沖區(qū)，再將林火發(fā)生的地理坐標(biāo)與其進(jìn)行疊加，統(tǒng)計(jì)出各個緩沖區(qū)內(nèi)的火災(zāi)發(fā)生次數(shù)(見表4)。

表41992—2011年呼瑪縣森林火災(zāi)在不同寬度的公路緩沖區(qū)內(nèi)的次數(shù)

緩沖區(qū)半徑/m出現(xiàn)次數(shù)累計(jì)次數(shù)比例/%2003315.79400145.26600155.268004921.05100031215.79120031515.7914001165.26160031915.79180019200019

由表4可知，距公路2 000 m范圍內(nèi)的緩沖區(qū)內(nèi)共出現(xiàn)的火點(diǎn)數(shù)為19次，占總火災(zāi)發(fā)生次數(shù)的39.58%，比例較高。其中人為火15次，雷擊火3次，原因不明火1次。說明森林火災(zāi)的發(fā)生與距離道路的遠(yuǎn)近有密切關(guān)系，且以人為活動為主?？傮w來看，呼瑪縣林火發(fā)生地點(diǎn)的分布在距離公路800～1 200 m范圍內(nèi)的比例比較高，距離道路越遠(yuǎn)，發(fā)生的林火呈逐漸減少的趨勢。當(dāng)?shù)亓只鸸芾聿块T應(yīng)加強(qiáng)在道路兩側(cè)的巡查監(jiān)管力度，規(guī)范當(dāng)?shù)鼐用竦囊巴庥没鹆?xí)慣，提高防火意識。

4結(jié)論與討論

通過對呼瑪縣1992—2011年的歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，該地區(qū)火災(zāi)發(fā)生的年際波動比較大，呈一定周期性。這與吳志偉等[23]和于成龍等[24]對大興安嶺其他地區(qū)林火發(fā)生規(guī)律的研究結(jié)果相一致。就森林火災(zāi)發(fā)生的季節(jié)來看，主要集中在春秋兩季，以3月份和10月份最為嚴(yán)重。而造成10月份大面積森林過火的主要原因是燃燒防火線時(shí)風(fēng)向突變，風(fēng)力加大，火勢失控所致。這一研究結(jié)果表明，呼瑪縣的森林防火工作不能單純按照黑龍江省普遍實(shí)施的“春、秋防火，夏、冬安全”的防火模式，夏季防火同樣不能掉以輕心[25]。當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)在點(diǎn)燒防火線時(shí)的監(jiān)督、清理工作，確保對火勢的有效控制，避免意外的發(fā)生。

從林火發(fā)生的空間特點(diǎn)來看，火點(diǎn)多分布在呼瑪縣的中南部地區(qū)，以北疆鄉(xiāng)和三卡鄉(xiāng)最為集中，共發(fā)生火災(zāi)29起，占總火災(zāi)次數(shù)的60.42%，位于縣區(qū)中部的呼瑪鎮(zhèn)和興隆辦事處共發(fā)生火災(zāi)15起，占總火災(zāi)次數(shù)的31.25%。隨著緯度的增加，林火的發(fā)生逐漸減少，縣區(qū)北部基本沒有火災(zāi)發(fā)生。

通過對呼瑪縣森林火源構(gòu)成分析發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)鼗馂?zāi)類型以人為火為主。并且，近年來火災(zāi)的發(fā)生也主要是由于人為活動所引起的，這與當(dāng)?shù)鼐用裼没鹆?xí)慣，人為活動增加，野外用火增多有一定聯(lián)系。

通過進(jìn)行緩沖區(qū)分析，發(fā)現(xiàn)39.58%的火災(zāi)發(fā)生在公路兩側(cè)2 000 m的范圍內(nèi)，其中52.63%的火災(zāi)集中在800～1 200 m的范圍內(nèi)，而離公路較遠(yuǎn)的地區(qū)火災(zāi)分布相對較少。這一結(jié)果與聶玉藻等[26]和楊光斌等[27]對林火發(fā)生與道路的研究結(jié)論相類似。這充分說明林火的發(fā)生與公路之間有密切的聯(lián)系，呼瑪縣林業(yè)管理部門應(yīng)加大對公路兩側(cè)林火的監(jiān)控力度。

本文在統(tǒng)計(jì)分析呼瑪縣歷史火災(zāi)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，對林火的時(shí)空分布特征進(jìn)行了研究，但數(shù)據(jù)的時(shí)間跨度不是很長，對于林火發(fā)生規(guī)律的預(yù)測具有局限性。通過分析發(fā)現(xiàn)人為火的分布與公路之間具有密切聯(lián)系，但由于人為活動十分復(fù)雜[28]，這一結(jié)論并不全面。應(yīng)進(jìn)一步考慮河流、居民點(diǎn)分布等因素與火災(zāi)發(fā)生之間的關(guān)系。(林火的發(fā)生除了與人為活動密切相關(guān)外，還受到氣候、植被類型、地形地勢等多種因素的影響[29-31]，應(yīng)根據(jù)具體情況對他們之間的相關(guān)性進(jìn)行探討。

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收稿日期：2015年12月20日。

第一作者簡介：馬楠楠，女，1989年8月生，北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，碩士研究生。E-mail:mn_nan@bjfu.edu.cn。通信作者：劉曉東，北京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院，副教授，E-mail:xd_liu@bjfu.edu.cn。

1)國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31270696)。

責(zé)任編輯：王廣建。