西班牙森林航空消防技术及效益评估研究

江西军

（广东省航空护林站，广东 广州 510173）

西班牙是地中海地区森林火灾最为严重的国家，其火灾多发区主要分布在加利西亚和坎塔普利戈、地中海沿岸区和中部的一些林区，西班牙每年被火烧的森林面积约占森林总面积的1%。引发该国森林火灾的主要原因有气候条件，如干旱时间长，内陆干热风强烈等；其次是植被条件，如林区易燃物堆积过多，因干旱造成的植物含水量低，城市人口去林区旅游以及农村人口习惯烧荒发展农牧业等等。为预防和扑救国家森林火灾，西班牙政府高度重视森林航空消防建设，近年来，在西班牙使用飞机扑救森林火灾已变得越来越频繁，飞机在森林火灾预防和扑救中发挥的作用越来越突出，但该国所用来购买、租用和维护森林航空消防飞机的资金越来越高，1992年，西班牙环境与农村和海洋事务部环境和林业政策总局研发了森林航空消防业务数据库软件系统，该系统详细记载了每架森林航空消防飞机的作业情况，本文在基于西班牙学者J.C.Mérida对该国森林航空消防技术及效益评估研究的基础上，对其研究结论进行了详细阐述。

1 西班牙森林航空消防历史简介

1969年，西班牙第一次使用波音斯蒂尔曼双翼飞机在德瓜达拉马山脉地区开展森林航空消防作业，波音斯蒂尔曼双翼飞机能装载600升化学灭火药剂，同年8月，该国还租用了加拿大的CL-215水陆两栖飞机部署在加利西亚地区。

1970年夏天，加拿大庞巴迪双水濑CL-215水陆两栖飞机在西班牙再次进行了试验，政府当即决定购买两架用于森林航空消防，并于1971年投入使用。20世纪70年代，西班牙先后购买了7架双水濑CL-215水陆两栖飞机，农化飞机用于森林航空消防也在不断增加，如派珀波尼PA-25（Piper Pawnee）、派珀波尼 PA-36(Piper Brave)、Trush Commander等机型。总之，继1969年之后，西班牙森林航空消防机源开始陆续增加，国家森林防火越来越离不开飞机。

80年代，西班牙森林航空消防飞机数量越来越多，政府拥有的CL-215S水陆两栖飞机增加到14架。1984年，直升机开始用于西班牙森林航空消防的机降灭火作业。1988年，西班牙第一次在贝尔-212直升机上安装1300升的机腹水箱进行灭火作业。1989年，西班牙签署了由活塞式发动机提供动力的涡轮螺旋桨CL-215TS飞机取代所有原有CL-215S飞机的合同[1]。

80年代末90年代初，西班牙各省区有责任和业务发展自己的森林航空消防，各省区纷纷开始建立森林航空消防单位，国家进一步加大大载量森林航空消防飞机的引进，广泛部署在西班牙重点林区，引进的主要机型都是东欧国家生产的飞机，如俄罗斯的米-8、米-2和卡莫夫直升机，还有波兰的Sokol PZL直升机。1992年，西班牙组建了森林防火加强旅，米-8直升机成为森林防火加强旅的空中主要运输工具。90年代末，西班牙森林航空消防拥有20架水陆两栖飞机，其中CL-215T有15架，CL-215有5架。与此同时，很多其他类型的飞机开始逐渐被淘汰，西班牙森林航空消防不再使用这些机型，如美国的卡特琳娜（CANSO PBY）、画眉鸟指挥官（Thrush Commander）、格鲁曼（Grumman）等飞机[2]。

2003年夏季防火期，西班牙共有206架飞机参加森林航空消防，其中包括自己拥有的48架飞机，分别部署在国土范围内的157个森林航空消防基地。他所使用的全部森林航空消防飞机飞行一架次共具备39.6万L的载液量，其中国家飞机（由西班牙环境与农村和海洋事务部所有或租用）共具备16万L载液量；地方飞机（由各省区所有或租用）具备23.6万L载液量。具备运载845人的运输能力，其中国家飞机的运载能力为141人，地方飞机的运载能力为704人。

2010年西班牙共有275架飞机参加森林航空消防任务，其中国家飞机（环境与农村和海洋事务部）占62架，地方飞机占213架。共具备53.92万L的载液能力，其中国家飞机的载液能力为20.45万L，地方飞机的载液能力为33.47万L。2010年西班牙环境与农村和海洋事务部飞机载液能力及数量情况、2010年西班牙中央和地方森林航空消防飞机数量情况及载液能力比重情况、2010年西班牙森林航空消防飞机部署情况详见表1、表

2、表3（所有数据来自《LOS INCENDIOS FORESTALES EN ESPANA ANO 2010》[3-4]）。

2 西班牙森林航空消防资源数据库

1992年，西班牙环境与农村和海洋事务部下属的环境和林业政策总局主持研发了森林航空消防资源数据库管理系统，它是国家主管森林航空消防的高级部门，森林航空消防资源数据库管理系统是基于Visual Basic语言开发的，总共有19860个项目，森林航空消防调度能通过它记录每架森林航空消防飞机每次的飞行灭火情况。西班牙通过该管理系统，已经得出了不同森林航空消防飞机的性能指数方程，森林航空消防飞机性能指数方程能在改进飞机后勤保障措施、合理选择机型以及灭火效益等方面的评价提供指导性意义。利用相关性较高的森林航空消防飞机性能指数方程还可以评价森林航空消防基地和航空公司的灭火效率。总之，他们可以利用该数据库记录的业务数据对森林航空消防飞机进行技术和效益评价，为森林航空消防的高效运营提供指导。

表1 2010年西班牙环境与农村和海洋事务部飞机载液能力及数量

表2 2010年西班牙中央和地方森林航空消防飞机数量情况

表3 西班牙2010年国家与地方森林航空消防飞机载液能力比重表

3 森林航空消防技术及效益评估结果

以下是西班牙林业学者J.C.Mérida通过该系统对其森林航空消防技术及效益评估得出的结论，现阐述如下：

3.1 飞机性能指数方程

飞机性能指数方程是通过取水点和洒水点之间的距离与每小时喷洒的液体数量建立的函数方程，图1是Airtractor802飞机取水点与洒水点之间距离和单位时间洒水函数，其表达式可用半对数函数Y=K-A Ln（X）表示，其相关性 R2在 0.60以上，这里的Y是飞机每小时喷洒的液体数量，K和A是基于飞机类型的常数，X是取水点和洒水点之间的距离。

图1 Airtractor 802飞机取水点与洒水点之间距离和单位时间洒水函数图

由于半对数函数曲线渐进于X轴，这意味着随取水点与洒水点之间的距离增大，森林航空消防飞机洒水的效率逐渐降低，当之间的距离增加到一定程度时，飞机单位时间的洒水量趋近于零。但由于对数方程不便于管理者使用，为方便记忆，管理者已经将其用线性方程表示，其表达式为Y=A-B X，且得出当直升机取水点与洒水点之间的距离在不超过25 km、固定翼飞机取水点与洒水点之间的距离在不超过50 km范围，单位时间可获得较为可观的洒水量。

图2 Canadair CL-215飞机取水点与洒水点之间距离和单位时间洒水函数图

图2是Canadair CL-215飞机取水点与洒水点之间距离和单位时间洒水函数，由其函数表达式可知，当其距离每增加10 km，其每小时的洒水量可以约等于6减去0.88，可得出CL-215飞机取水点与洒水点之间距离每增加10 km，其函数表达式表示为Y=6-0.88X。

3.2 改进飞机后勤保障措施和森林航空消防基础设施

通过西班牙森林航空消防数据库资料，可以获得一些提高森林航空消防灭火效率的措施，并且有利于发现和解决每个航空森林消防基地存在的问题。以下是西班牙森林航空消防两个明显的例子。

3.2.1 两架同机型飞机执行吊桶和机降任务效益比较

他们对两架分别部署在两个不同基地执行机降和吊桶任务的Sokol PZL直升机进行了比较，执行任务的两架直升机来自同一家航空公司，执行任务的飞行时间大致相同，它们分别部署在西班牙卢戈（Lugo）省的Becerreá基地和阿斯图里亚斯（Asturias）省的Tineo基地。两个基地都处于同一山脉，到主要林区的距离都在60 km以上，护区内的海拔和地形都大致相似，但两架直升机的灭火效益有很大差异，两架Sokol PZL直升机执行吊桶与机降任务效益比较见表4。

表4 两架Sokol PZL直升机执行吊桶与机降任务效益比较

数据分析显示，唯一能解释存在差异的因素是取水点到洒水点之间的距离。为提高灭火飞机的效益，西班牙阿斯图里亚斯（Asturias）省防火部门在2001年和2002年加强了Tineo基地护区内直升机取水点设施建设，从表4我们可以看出，Tineo基地Sokol PZL直升机执行吊桶灭火的效益由2000年的4.28提高到2002年的7.90。

3.2.2 加强移动航站建设，改进直升机灭火保障措施

森林航空消防专业人士都应该知道直升机最需要的是燃油保障，大型直升机不但耗油量大，而且航程范围比固定翼飞机要短，为减少直升机返回主基地的加油时间，提高直升机灭火效益，最可行的办法就是在火场附近设立移动航站。

1994年，西班牙第一次使用Ka-32直升机进行灭火作业，为体现移动航站发挥的效益，他们将设置移动航站所发挥的灭火效益进行了研究比较,表5是设置移动航站对提高Ka-32直升机执行吊桶任务效益模拟分析。

表5 设置移动航站对提高Ka-32直升机执行吊桶任务效益模拟分析

2003年西班牙昆卡省Buendía地区发生重大森林火灾，国家投入了大量飞机参加扑火任务，火场启用了移动航站，但由于移动航站的油泵发生问题，导致不能给火场飞机就近加油，直升机被迫各自飞行到距离较远的Buenache基地和Villares基地进行加油。

表6 2003年Ka-32和SOKOLPZL直升机在西班牙Buendía火场效益分析

表6模拟分析了其中两架直升机（一架Ka-32和一架SOKOL PZL）在有移动航站和到Buenache基地和Villares基地加油实际飞行数据的效益分析。

3.2.3 空投到火场每升化学灭火药液的成本分析

西班牙将飞机喷洒每升化学灭火药液的成本作为衡量飞机灭火效益指标，该指标结合了每架飞机的性能指数和飞行成本。为了使不同飞机之间的比较，成本计算只考虑实际花费灭火的飞行时间。衡量喷洒每升液体成本的指标，还有必要考虑其人力成本、基地的基础设施费、化学灭火药剂本身成本、实际飞行时间等等。需要指出的是，同一机型在不同基地喷洒每升化学灭火药液的成本是不一样的。表7是2003年西班牙部分森林航空消防基地喷洒每升化学灭火药液的平均价格情况。

尽管这一指标不能精准的描述森林航空消防飞机的灭火效益，但他为如何选择合理机型奠定了基础。因此，西班牙在1995年后不再雇佣CANSO PBY飞机参加森林航空消防，该飞机喷洒每升灭火药剂的飞行成本为85.8比塞塔，远远高于1994年所使用CL-215T和Dromader PZL飞机的成本（分别为22.3比塞塔和26.7比塞塔）。

1995年西班牙第一次引进米-171参加森林航空消防，但由于其喷洒飞行成本高于卡-32（米-171为42.5比塞塔/升；卡-32为15.6比塞塔/升），西班牙从此不再使用米-171参加森林航空消防。

表7 2003年西班牙森林航空消防飞机（国家）喷洒每升水成本效益情况

［1］ J.C.Mérida,J.J.Gallar,E.García,E.Primo.Technical and Economic Assessment of the Use of Aerial Resources in Fighting Forest Fires.Proceedings of the Second International Symposium on Fire Economics,Planning,and Policy:A Global View.

［2］ Este informe ha sido elaborado por elárea de Defensa Contra Incendios Forestales Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino.LOS INCENDIOS FORESTALES EN ESPA?A.A?O 2010,Madrid septiembre de 2011.

［3］http://www.magrama.gob.es/es/biodiversidad/temas/defensa-contra-incendios-forestales/acciones-de-extin cion/medios_aereos.aspx.