我國常規(guī)輕型森林滅火裝備簡述

宮大鵬， 石 洋， 王建偉， 曲彬德*

(1.中國消防救援學(xué)院，北京 102202；2.森林草原火災(zāi)風(fēng)險防控應(yīng)急管理部重點實驗室，北京 102202)

森林滅火裝備是一項技術(shù)性強、專業(yè)特點突出、涉及多學(xué)科和多工種的綜合性應(yīng)用技術(shù)裝備，也是森林防火滅火學(xué)科體系的重要組成部分。森林滅火裝備的發(fā)展與我國林業(yè)事業(yè)的發(fā)展建設(shè)是同步的。20世紀50年代至60年代，我國森林火災(zāi)撲救主要使用樹條、砍刀、鐵鍬等簡易的滅火工具，滅火物資輸送以人背馬馱為主[1]。70年代未，研制推廣使用二號工具滅火。80年代初期開始研制風(fēng)力滅火機[2]，進入90年代，森林滅火技術(shù)裝備得到了長足發(fā)展，風(fēng)力滅火機、滅火器、水泵、滅火炮、組合工具、油鋸等成為森林滅火的主要滅火裝備，機降、索(滑)降、化學(xué)滅火、爆破滅火等技術(shù)[3]，被廣泛應(yīng)用到森林滅火之中，特別是全球定位系統(tǒng)(GPS)、衛(wèi)星通信、無線電短波通信等技術(shù)裝備的投入使用，極大地提高了森林滅火裝備的科技含量。進入21世紀，學(xué)習(xí)借鑒了國內(nèi)外先進的滅火技術(shù)，完善了機械滅火、航空滅火、風(fēng)力滅火、以水滅火、化學(xué)滅火、輔助滅火等裝備學(xué)科體系，全面推進了森林滅火裝備的發(fā)展建設(shè)。森林滅火裝備是森林火災(zāi)撲救、處理各項活動的基礎(chǔ)資源，是森林草原火災(zāi)應(yīng)急處置的物質(zhì)保障。當(dāng)前，了解并解決好森林滅火裝備的專業(yè)化建設(shè)問題，是提升我國森林草原火災(zāi)綜合防控能力的關(guān)鍵所在[4]。本文系統(tǒng)梳理了當(dāng)前森林消防隊伍輕型森林消防裝備現(xiàn)狀，指出了森林滅火裝備存在的問題，提出了未來森林滅火裝備的研究重點，為我國森林滅火裝備建設(shè)與發(fā)展提供借鑒參考。

1 常規(guī)輕型森林滅火裝備

1.1 風(fēng)力滅火裝備

目前，風(fēng)力滅火裝備主要為風(fēng)力滅火機，以STIHL-BR600、ECHO PB-8010型背負式風(fēng)力滅火機為主。風(fēng)力滅火機自誕生以來，經(jīng)歷過無數(shù)次的實戰(zhàn)檢驗，直至今日，作為滅火主戰(zhàn)裝備，在撲救森林火災(zāi)中依然發(fā)揮著不可替代的作用。風(fēng)力滅火機是以小型發(fā)動機為動力，利用其產(chǎn)生的高速氣流沖擊火焰，使燃燒的可燃物周圍環(huán)境溫度急劇降至燃點以下，并將火焰吹離可燃物，達到阻斷燃燒的目的。通常適用于撲打火焰高度1.5 m以下的中、低強度地表火[5]，多機協(xié)同配合滅火效果更佳。風(fēng)力滅火機產(chǎn)生的強風(fēng)可以吹散森林可燃物燃燒產(chǎn)生的可燃性氣體，使其達不到燃燒要求的濃度而熄滅。但如果產(chǎn)生的風(fēng)力過弱，不足以吹散可燃性氣體，不但不會滅火，反而會加速氣流運動和氧氣供給，產(chǎn)生助燃效果。在具備風(fēng)力直接滅火條件時，可集中運用風(fēng)力滅火機，邊打邊清、快打穩(wěn)清，快速控制中、低強度林火。在不具備直接滅火時，風(fēng)力滅火機主要是配合其他裝備實施清理，并對低強度地表火進行處置。

1.2 以水滅火裝備

隨著滅火技術(shù)的不斷革新，以水滅火的理念越來越受到重視，以水滅火機具也有了長足的發(fā)展和改進。目前，森林消防隊伍以水滅火常規(guī)輕型裝備主要包括森林消防水泵、水槍等，此外，森林滅火行動中還用到一些其他滅火裝備，例如背負式水霧滅火槍、脈沖氣壓噴霧水槍等。

1.2.1 森林消防水泵

引進開發(fā)便攜式水泵滅火技術(shù)，使以水滅火技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用[6]。目前，便攜式森林消防水泵已經(jīng)成為森林火災(zāi)撲救的主戰(zhàn)裝備之一。森林消防水泵滅火就是利用火場及其附近水源，通過架設(shè)水泵、鋪設(shè)水帶、安裝槍頭噴射水流滅火。其原理是以水泵的機械力量產(chǎn)生壓力將水輸送并噴射到燃燒物上，利用水蒸發(fā)時吸收熱量、隔離氧氣的特性達到直接或間接滅火的目的。森林消防水泵滅火速度快、不易復(fù)燃、滅火安全徹底，但水泵作業(yè)受水源、地形、植被、距離、水帶滲水等限制因素影響較大。目前，森林消防隊伍主要配發(fā)使用Wick-250型、QB260-TB型和綠友森林消防水泵等。

森林消防水泵可以用于撲救地表火、地下火、樹冠火，也可用于清理火場。滅火作戰(zhàn)中，應(yīng)根據(jù)火場形狀、火頭大小、火線長短、蔓延速度、林火種類，以及氣象條件，確定水泵架設(shè)方法和水帶鋪設(shè)路線；根據(jù)火強度的大小確定滅火位置，根據(jù)林火種類確定噴槍類型。水泵常用的架設(shè)方法有單泵架設(shè)、并聯(lián)泵架設(shè)、串聯(lián)泵架設(shè)和并串聯(lián)泵架設(shè)四種。在實際滅火中，應(yīng)根據(jù)不同的火勢、水源和火場地勢起伏情況，靈活采取不同的水泵架設(shè)方法，從而達到最佳的滅火效果[7]。

1.2.2 水槍

水槍是以水滅火的常用裝備，受滅火環(huán)境、火災(zāi)種類等條件限制較小，被廣泛應(yīng)用于撲救森林火災(zāi)。目前，森林消防隊伍配備的水槍主要有ZDSQ-01型背負式軟體水槍、WDDQ-02型桶式水槍等。水槍射出的水直接作用在可燃物表面，吸收大量的熱，且產(chǎn)生水蒸氣阻絕空氣，窒息明火。對于次生林、低強度地表火、初發(fā)火等可實施直接滅火，且撲滅后不易復(fù)燃。其次，水槍可以配合風(fēng)力滅火機撲救中低強度地表火，單槍或多槍與風(fēng)力滅火機配合打開突破口，降低火強度。同時，利用水槍對余火的清理效果較好的特點，可增加可燃物的濕度，使余火不易復(fù)燃。清理枯立木、倒木、大樹根部的余火時，可與其他手工具配合，起到徹底清理的效果。此外，在遇有緊急情況需要避險時，單獨使用水槍或配合風(fēng)力滅火機攔截火頭，清理避險場地，給避險人員身上噴水，可以達到降溫的目的。

1.2.3 脈沖氣壓噴霧水槍

森林消防隊伍配發(fā)的主要是QWMB-12型脈沖氣壓噴霧水槍，其工作原理是以一定容量并具有設(shè)定壓力的壓縮空氣為動力，瞬間將少量的水(也可以加入少量添加劑)快速推出，形成高速水霧，使之沖破火焰上升熱氣流的阻隔直達火焰中心區(qū)域，將燃燒物溫度迅速降到燃點以下，同時大量水霧遇熱氣化以后形成的水蒸氣又阻隔了氧氣進入，從而實現(xiàn)快速滅火目的[8]。

應(yīng)用水霧滅火原理撲救森林火災(zāi)，國內(nèi)外專家早有研究。將等量的水霧化成水霧可以使吸熱面積大為增加(視霧化程度可增加幾千倍至幾萬倍)，水霧汽化，吸熱量將增加幾百倍，因而可以使滅火效率大大提高。在撲救重特大森林火災(zāi)時，針對火焰高度超過2 m以上的火線，可利用脈沖氣壓噴霧水槍打開火線突破口，便于滅火。在撲打樹冠火時，可以一定角度對準樹冠，以霧化水流進行滅火。此外，在需要緊急避險時，可在滅火人員的身體上方設(shè)置一個水霧屏障，利用脈沖氣壓噴霧水槍霧化吸熱的原理，降低火場溫度，保護人員安全撤離。

1.3 化學(xué)滅火裝備

森林化學(xué)滅火是用化學(xué)藥劑通過一定工具，去干擾或阻止森林火災(zāi)的發(fā)生和發(fā)展。近年來，國外對森林化學(xué)滅火工作非常重視，尤其是航空化學(xué)滅火技術(shù)，已成為撲滅森林火災(zāi)不可缺少的手段[9]，尤其是在人煙稀少、交通不便的偏遠林區(qū)，在火災(zāi)強度大、人員難以靠近的情況下，采用飛機噴灑化學(xué)滅火劑來直接滅火或阻火是實現(xiàn)撲滅初期火災(zāi)的理想方法。除此之外，化學(xué)滅火藥劑還可以通過森林滅火彈、便攜式森林滅火炮等形式實現(xiàn)化學(xué)滅火。

1.3.1 森林滅火彈

森林滅火彈主要包括拉環(huán)式手投滅火彈、手投式滅火彈和機載式滅火彈等不同的種類。滅火彈滅火是化學(xué)滅火的一種，一般配合風(fēng)力滅火機等主戰(zhàn)滅火裝備協(xié)同滅火，主要用以打開突破口、壓制火勢和在實施緊急避險時使用。目前森林消防隊伍主要配發(fā)的是手投式滅火彈。手投式滅火彈主要采用超細干粉滅火，以熱敏線引燃后，彈體爆炸，產(chǎn)生大量氣體作為推動源拋撒干粉，在一定空間內(nèi)迅速形成高濃度的粉霧，充分發(fā)揮干粉的滅火效能，瞬間即可滅火。滅火彈具有體積小、重量輕、便于攜帶、操作簡單、機動性好等特點[10]。

1.3.2 便攜式森林滅火炮

滅火炮可將裝有滅火劑的滅火彈遠距離投射到火區(qū)，滅火彈遇火后自動引爆，將滅火劑噴灑到燃燒的可燃物表面達到滅火目的，主要用于定點滅火或突破火線、壓制火頭。目前主要應(yīng)用于森林火災(zāi)撲救的有SLM80型、PJ80型等便攜式森林滅火炮。便攜式森林滅火炮是一種可重復(fù)使用的單兵肩射滅火發(fā)射裝置，可發(fā)射單兵火箭滅火彈等。其精度高、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、安全性高。當(dāng)森林火災(zāi)發(fā)生在山高坡陡、峽谷縱橫、道路崎嶇的林區(qū)內(nèi)，抵近火場難、裝備輸送難、直接撲打難，對危險火環(huán)境難以準確判斷，人員直接實施撲救安全隱患較大，森林滅火炮便可實現(xiàn)遠程快速精準滅火。

1.4 輔助滅火裝備

輔助滅火裝備是指除常規(guī)風(fēng)力滅火裝備、以水滅火裝備、化學(xué)滅火裝備外，其他具有輔助滅火、清理火場、開設(shè)隔離帶等功能的裝備。目前，森林消防隊伍使用的輔助滅火裝備主要包括二號工具、組合工具、油鋸、割灌機、點火器等。

1.4.1 二號工具

二號滅火工具是在一號滅火工具的基礎(chǔ)上改進而成的。一般使用汽車廢舊外輪胎，割去外層，用里層剪成長80～100 cm、厚0.12 cm的膠皮條20～30根，用鉚釘或鐵絲固定在1.5 m長、3 cm左右粗的木棍或其他管材上制成。用于直接滅火，尤其對弱強度地表火很有效，在林區(qū)被廣泛使用，具有攜帶方便、撲火效果好等特點[11]。

1.4.2 組合工具

組合工具主要用于開設(shè)隔離帶和清理火場，具有攜帶方便、功能多樣等特點。目前森林消防隊伍配發(fā)的組合工具主要有09式組合工具，由背囊、砍刀、鐵鍬、手鋸、滅火耙和活動手把等組成。根據(jù)不同的可燃物類型和火場情況將手工具進行不同的組合，可用于森林火災(zāi)撲救和火場清理。

1.4.3 油鋸

油鋸主要用于伐木，在滅火中常用來開設(shè)隔離帶、直升機臨時機降場地以及清理火場，具有攜帶方便、快捷，易控制等特點。目前森林消防隊伍配發(fā)列裝主要有德國產(chǎn)的斯蒂爾油鋸和西北林業(yè)機械廠生產(chǎn)的BG33型高把油鋸。在間接撲救森林火災(zāi)中，油鋸在開設(shè)防火隔離帶，撲救高強度地表火和樹冠火等方面發(fā)揮著重要的作用[12]。油鋸工作時雖可以任意角度翻轉(zhuǎn)，操作靈活，但若操作不當(dāng)，也存在一定安全隱患，易出現(xiàn)鏈條脫落或斷裂，因此在操作使用前要檢查裝備完好性、穿戴好個體防護裝備等。

1.4.4 割灌機

割灌機在撲救森林火災(zāi)中的作用與油鋸基本一樣，主要用來清理小徑級立木、灌叢、雜草等，以及開辟隔離帶和宿營地，具有操作方便、維修簡單等特點。森林火災(zāi)撲救常用的主要有背負式割灌機和側(cè)掛式割灌機，兩種割灌機的發(fā)動機主要零部件采用鎂合金壓鑄和工程塑料，質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，使用可靠、操作方便、維修簡單。目前森林消防隊伍主要配發(fā)BG40A型、FR3900型背負式割灌機和FS120型、CG63型側(cè)掛式割灌機。

1.4.5 點火器

點火器在滅火中主要用于以火攻火、阻隔火線、計劃燒除和應(yīng)急自救。目前，點火器的種類主要分為滴油式和儲壓式兩類。森林消防隊伍配發(fā)的主要是滴油式點火器，主要有DH-1型和2002型。由瓶體、滴油管、點火頭和背具組成，結(jié)構(gòu)簡單，操作靈活，攜帶方便，能快速在森林中點燒開辟隔離帶。

2 輕型森林滅火裝備建設(shè)存在問題

近年來，四川木里“3·30”、山西沁源“3·29”、北京密云“3·31”、陜西渭南“4·4”以及中俄、中蒙邊境發(fā)生的數(shù)起森林草原大火，從不同側(cè)面反映了森林消防救援任務(wù)高機動性、高艱苦性、高危險性的客觀特性，以及森林消防隊伍高頻次、高負荷、高強度、高危險的職業(yè)特點，同時也暴露出主戰(zhàn)森林消防裝備建設(shè)方面存在的一些短板和弱項。

2.1 與機械化滅火手段相比，滅火效率低

森林火災(zāi)撲救是世界性難題，國外林火管理中發(fā)達國家航空滅火飛機多，林區(qū)路網(wǎng)發(fā)達，因此主要采取飛機、消防車和開設(shè)隔離帶阻截等方式滅火。我國森林資源日益增長，林內(nèi)可燃物載量持續(xù)增加，加之林區(qū)道路和阻隔系統(tǒng)建設(shè)嚴重滯后，森林航空消防供需矛盾突出[13]，無法形成集群作戰(zhàn)條件，只能采取人火直接對抗的方式撲救森林火災(zāi)。這種撲火方式?jīng)Q定了只能優(yōu)先發(fā)展單兵使用的輕型滅火裝備，與飛機、消防車滅火相比，滅火效率相差甚遠。如林內(nèi)防火隔離帶一般開設(shè)寬度都在20～40 m[14]，長度少則幾百米，多則上千米，森林消防隊伍清理倒木、開設(shè)隔離帶的裝備主要是油鋸、割灌機和組合工具，這些裝備開設(shè)隔離帶效率低，無法實現(xiàn)短時間預(yù)設(shè)隔離帶。尤其是西南高山林區(qū)，坡度陡峻，既影響滅火人員開設(shè)隔離帶作業(yè)進度，又加速了林火蔓延速度，預(yù)設(shè)隔離阻擊火頭的戰(zhàn)術(shù)目的很難達到。

2.2 裝備標準化程度不高，缺乏統(tǒng)一性

近年來，雖然森林滅火裝備體系日益完善，但是小而全、多而雜，新老裝備長期并存的問題仍客觀存在，制約了裝備運用水平的提升。如現(xiàn)有裝備型號油料配比、機油型號不統(tǒng)一，風(fēng)力滅火機、水泵、割灌機、水槍等同功能裝備型號多、款式雜，性能差異明顯、操作規(guī)程不一致，裝備標準化程度不高，缺乏統(tǒng)一性，這些在某種程度上都影響了裝備實戰(zhàn)效能的提升。國內(nèi)消防救援領(lǐng)域有“四所一中心”(沈陽、天津、上海、四川消防研究所和消防產(chǎn)品合格評定中心)，負責(zé)消防安全技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的科研、檢測、標準化和工程應(yīng)用研究。而森林消防領(lǐng)域雖然有專門開展森林滅火裝備檢測(國家便攜式林業(yè)機械質(zhì)量檢驗檢測中心、國家林業(yè)和草原局林業(yè)機械質(zhì)量檢驗檢測中心)和標準制定(全國林業(yè)機械標準化技術(shù)委員會、全國森林草原防火標準化技術(shù)委員會)的機構(gòu)，但缺少有效的市場監(jiān)管和行業(yè)自律，導(dǎo)致目前國內(nèi)森林滅火裝備同質(zhì)化現(xiàn)象嚴重，中高端設(shè)備大多靠進口或國外知名品牌代加工，嚴重制約了森林滅火裝備的創(chuàng)新發(fā)展。

2.3 滅火手段方法不多，缺乏拓展性

綜合近幾年國內(nèi)外森林火災(zāi)撲救案例來看，使用先進裝備避免人與火的直接對抗已成為火災(zāi)撲救的趨勢。固有常規(guī)輕型滅火裝備還存在持續(xù)迭代升級、多樣化手段方法拓展不夠健全的情況，如森林消防隊伍中風(fēng)力滅火裝備相對較多，以水滅火、化學(xué)滅火、開設(shè)隔離帶阻火等裝備較少。而且輸水管帶接力、長距離的水源輸送仍是較大問題，撲救南方高山林區(qū)火災(zāi)最有效的手段就是以水滅火[15]，幾乎每場火災(zāi)都要向火場一線架設(shè)輸水管線。然而目前森林消防隊伍使用的滅火主戰(zhàn)裝備普遍存在相對較為笨重的情況，在山高坡陡、植被茂密、林區(qū)道路通行困難的條件下，完全依靠人力來實現(xiàn)輸水管線的鋪設(shè)和撤收，費時費力，極大影響滅火效率，也制約了裝備性能的發(fā)揮。從整體結(jié)構(gòu)來看，各地區(qū)配備的滅火裝備結(jié)構(gòu)基本相近，缺少裝備配備的針對性。

3 輕型森林滅火裝備未來研究重點

近年來，我國多地頻發(fā)森林火災(zāi)，山西、四川、陜西、云南、遼寧等地先后發(fā)生重特大森林火災(zāi)，導(dǎo)致了森林資源及生態(tài)環(huán)境的嚴重損失，造成嚴重人員傷亡，特別是四川木里2019-2020年兩次“3·30”火災(zāi)，暴露出森林滅火裝備支撐不足的問題。森林滅火裝備的合理配備對撲救森林火災(zāi)工作有著重要影響，如何更好地配置基層單位，最大限度地提高森林滅火裝備效率，是當(dāng)前研究的重點[16，17]。大型履帶式森林消防車、輸水管線車、隔離帶開設(shè)車和無人草原滅火車在北方林區(qū)運用廣泛，森林滅火效率較高，而在南方林區(qū)卻鮮有用武之地。裝備研發(fā)應(yīng)充分考慮任務(wù)類型、地域氣候、道路條件等差異化因素，尤其是西南林區(qū)滅火作戰(zhàn)裝備應(yīng)當(dāng)區(qū)別于北方地區(qū)進行獨立研發(fā)，將輕便高效、能夠送到或盡量靠近火場一線作為第一原則，最大限度節(jié)省指戰(zhàn)員的體力，提高滅火作戰(zhàn)效率。因此，未來應(yīng)在提高各類主戰(zhàn)輕型森林滅火裝備性能的同時，做到單兵裝備輕量化。

森林火災(zāi)產(chǎn)生的煙霧、火焰、高溫輻射和熱氣流是造成撲火隊員傷亡事故的主要原因[18]，而開設(shè)隔離帶、點燒隔離帶、以火攻火等間接滅火方法可以避免人與大火的直接對抗，能夠有效避免人員傷亡風(fēng)險，是較為安全的滅火方法。因此，在解決輕型森林滅火裝備建設(shè)突出問題的同時，應(yīng)重點加強間接滅火裝備的研發(fā)，如大功率隔離帶開設(shè)機、集束式滅火彈、爆破開設(shè)隔離帶裝置、快速以火滅火燃燒裝備等間接滅火裝備，達到間接、遠程滅火，快速、高效壓制及阻斷火線的效能。

4 結(jié)束語

我國森林消防裝備發(fā)展歷經(jīng)幾十年，大多數(shù)裝備都是整裝國外進口，或者主要零配件為進口，國內(nèi)進行組裝生產(chǎn)。國內(nèi)企業(yè)對進口產(chǎn)品依賴很大，缺少統(tǒng)一的國內(nèi)行業(yè)標準，企業(yè)投入科研生產(chǎn)積極性不高，但這都在很大程度上制約了國內(nèi)企業(yè)的發(fā)展。因此，應(yīng)從頂層設(shè)計推動完善法律法規(guī)，推進森林消防裝備行業(yè)標準制定，使森林草原防滅火裝備市場規(guī)范化，促進森林消防裝備行業(yè)健康發(fā)展，提高森林消防裝備國產(chǎn)科研制造水平，不斷研發(fā)制造出符合隊伍需求的先進裝備。