河北省围场县森林火险区划研究

范 阔，谢士琴，陈玥璐，赵天忠*，滕起和

(1.北京林业大学 信息学院，北京 100083；2.河北省林业调查规划设计院，河北 石家庄 050051)

林火是影响森林资源永续的重要扰动因子，林火的发生与蔓延不仅会烧毁森林及其他资源，更严重的可能会危害到林区人民的财产和生命安全，森林火灾是林火重要灾害之一，已经成为破坏森林资源和生态环境的最大威胁，同时也会给国家带来巨大的经济损失[1]。我国是一个森林火灾频发的国家，据国家林业局1950-2011年森林火灾统计资料表明，共发生火灾78万次，平均每年发生森林火灾12 548次[2]。近年来，由于增加了森林火灾预防与治理方面的财政投入和基础设施建设，火情控制已经有所好转，但其严峻性仍然不容忽视。森林火险区划是综合考虑各火险因子的情况下将研究区划分为不同等级的区域以便进行针对性管理，将为林火的预防管理、及时扑救以及有效部署防火设施、扑火力量提供科学依据[3-4]。

国内外很多学者在森林火险区划上做了大量的研究[5-16]，如G.J.Ghobadi[7]等以土地利用、地形、蒸发量和NDVI(标准化植被指数)等作为林火影响因子，以伊朗北部古列斯坦省为例，进行了森林火险区划研究；E.Erten[8]等基于RS与GIS技术相结合，以植被、地形、道路距离和居民点分布等火险因子为基础，制作出了格利博卢半岛的森林火险分布图；张景群[9]等采用7个相关火险因子和“标准”规定的级距，改进火险因子计算方法并对镇坪县作了火险区划分；苗庆林[20]等利用层次分析法将森林火险因子分成3个层次，并赋予合适权重，利用其可燃物类型及地形数据，对徂徕山林场进行了火险区划研究。到目前为止，国内关于森林火险预测以及区划的研究已经有了很大的发展，但在已有的研究中以县作为研究区，并对其进行针对性区划的研究还比较少。因此，研究围场县森林火险区划，提出森林防火预防和扑救对策具有十分重要的意义。本研究利用DEM数据，以地物类型、地形因子、距离居民区远近等作为林火影响因子，采用因子加权重置综合分析法对围场县的森林火险进行等级区划研究。

1 研究地区与研究方法

1.1 研究区概况

研究区围场满族蒙古族自治县(简称围场县)位于河北省承德市最北部。地理坐标为116°32′-118°14′E，41°35′-42°40′N。围场县总面积904 100 hm2，境内有林地(含国家特别规定的灌木林)面积458 989万hm2，森林覆盖率超过50.67%。围场地区年均气温约为5.0℃，年均降水量约424.4 mm。围场县绝大部分地区为山地，地势西北高东南低。围场县境内海拔750～2 067 m，西北部国有塞罕坝机械林场海拔最高，平均海拔在1 400 m以上；东南部海拔最低，平均海拔<1 000 m。国有御道口林场和塞罕坝机械林场西部为平缓坡，境内其余大部分地区坡度较大，属于斜、陡坡。现有森林面积458 989 hm2，森林覆盖率超过50.67%，活立木蓄积量达到2 000万m3。森林物种较为丰富，主要以落叶松(Larixgmelinii)、桦树(Betula)、山杏(Prunusarmeniaca)、柞树(Quercuspalustris)、油松(Pinustabuliformis)为主，除此之外，还有少量柳树(Salixbabylonica)、椴树(Tiliatuan)、核桃楸(Juglansmandshurica)等生长。主要森林类型为针叶林、阔叶林、耕地等，具体空间分布如图1所示。

1.2 林火影响因子

森林火险的主要影响因子有气候、地物类型、地形因子、和人类活动等[17]，森林火灾的发生大都是由这些主要影响因子的综合作用引起的。一般情况下，在火险因子的选取上，大尺度下的火险区划需要考虑气候的影响，而本文研究区的气候因子差异不明显，因此选择地物类型、地形因子以及距离居住区远近这3个主要因子进行研究[17-18]。

1.2.1 地物类型 不同的植被类型具有不同的可燃性[14,17-18]，如草本、枯枝落叶、灌木，散布密集，燃点较低，传播速度极快，油松、落叶松等针叶高脂树种热能值较高，燃烧温度高，传播速度快，杨、柳等阔叶树木材含水量大，多分布于近水沙地，燃点较高，火险等级相对较低，水域是林火蔓延的重要限制因子，其他地类植被类型较少，可燃性较低[14]。参照《全国森林火险区划等级》LY/T 1063-2008行业标准划分原则[19]，根据围场县的地类、植被的防火性能以及专家的意见，将地物类型分为11类，根据其可燃性，并赋予不同的等级分值[17]。

1.2.2 地形因子 地形通过气流和局部小气候影响林火的发生和蔓延，对火险等级的划分有着重要的影响[14]。地形因子主要包括坡度、坡向和海拔。随着坡度增加，地表径流更快，雨水容易流失，土壤水分少，火险程度也增加[14,17]。由于不同坡向接收太阳光多少不同，造成温度和湿度有差异，阳坡接收太阳光多，所以地表温度比阴坡高，空气更干燥，林火发生的可能性就更大[13]。研究区中，高山地区较多，随着海拔的增高，温度也随之降低，从而水分不易流失，湿度增大，发生林火的可能性就会减小。

1.2.3 距离居住区远近 大多数森林火灾的发生是与人类活动有关的，所以越靠近人类居住区和道路的地方，越容易发生森林火灾，而且火灾发生位置距离居民区越近危险程度越高[18,20-21]。本文通过研究区交通道路和居民区情况得到居住缓冲区，并根据距离居住区的远近将缓冲区分为4类。

1.3 研究方法

根据不同变量对火源的敏感程度分别赋予其不同的火险等级值，建立等级评价体系表(表1)，同时采用层次分析法(AHP)来赋予各火险因子权重，然后采用因子加权重置综合分析法整合所有因子，从而计算各小班的森林火险等级指数[16,18-20]，计算公式如下：

图1 森林类型分布Fig.1 Forest type distribution map

(1)

式中，FFR为森林火险指数，Xj为林火影响因子，Wi为各因子权重，n为林火影响因子个数。

根据FFR值，使用综合评判集和GIS分析功能将围场县所有小班分为低火险(0

图2 围场县火险等级Fig.2 Fire rating chart in weichang county

2 结果与分析

2.1 森林火险总体分析

森林火险等级的划分预示了火灾发生的可能性。由表2可见，低、中、高和极高火险区分别占研究区的2.37%、36.50%、57.72%和3.41%；通过数据分析可以看出，中级以上火险区占研究区的比重是61.13%，这说明围场县研究区是及其容易发生火灾的地区，所以针对围场县提出森林火灾预防及管理措施是十分必要的。

表1 变量及其类别的权重与等级体系Table 1 Variables and their categories of weights and hierarchies

表2 森林火险区划分级Table 2 Forest fire risk classification

2.2 森林火险地域分析

森林火险地域差异明显，北部高于南部，极高火险区主要位于塞罕坝机械林场和御道口牧场东北部，海拔较高，森林植被主要以落叶松、樟子松等易燃树种为主，可燃物火险系数高。高火险区大部分位于塞罕坝机械林场，塞罕坝有林地面积47 111 333 hm2，森林覆盖率75.2%，林木总蓄积462万m3，平均年生长率9.7%，是中国最大的人工林场，主要优势树种为落叶松、樟子松等易燃树种，极易发生火灾和蔓延，所以森林火灾的管理任务十分艰巨。中火险区面积最大的是围场境内的御道口牧场，土地总面积99 667 hm2，主要以天然草场为主，天然林面积14 600 hm2，也易发生森林火灾。低火险区主要包括围场境内的卡伦后沟牧场和红松洼国家级自然保护区，卡伦后沟牧场全场总面积10 933 hm2，牧场草原面积广阔，草场地质条件优良，草原资源非常丰富，红松洼国家级自然保护区位于内蒙古高原与冀北山地的交汇地带，它们多以亚高山草甸覆盖为主，植被热能值较低，人口密度低，水域面积大，森林火险等级相对较低。

2.3 防火对策

针对极高和高火险区，也就是塞罕坝机械林场和御道口牧场东北部，海拔较高、植被易燃，面积达到了研究区的61.13%。因此要加强对此处居民的宣传力度，使居民提高防火意识，不焚烧、不吸烟、不带明火进入林区等；同时做到能够准确定位火点，在火灾发生初期就能够迅速到达火场，快速灭火，提高扑火效率从而减少损失；利用已有道路和水域组成天然隔离带，缺少隔离带的合理修建道路以此来阻隔火灾蔓延[22]。

针对中级火险区，即御道口牧场，该地区面积占研究区的36.50%。防火设施、人力、物资在保障极高、高火险区的情况下再投入到中级火险区，秉着“预防为主、积极消灭”的方针，逐步完善预防管理措施，尤其是在防火期，做好防火宣传；建立防火预警机制，降低林火发生概率[25]。

低火险区，即卡伦后沟牧场和红松洼国家级自然保护区，森林资源丰富、生态条件良好，人口密度低，水域范围大，要充分发挥营林防火的优势，对林分及时定期抚育间伐，减少可燃物的积累，及时清理采伐废物。

3 结论与讨论

利用森林资源二类调查的小班数据得到了研究区的地物类型，根据林火影响因子采用因子加权重置综合分析法来计算森林火险指数，将围场县分为低火险、中火险、高火险和极高火险4类地区。研究结果表明，低、中、高和极高火险区分别占研究区的2.73%、36.50%、57.72%和3.41%。极高或高火险区主要集中在塞罕坝机械林场和御道口牧场东北部，中火险区主要位于御道口牧场，低火险区则集中在卡伦后沟牧场和红松洼国家级自然保护区，森林火险等级的地域分异比较明显。研究得到的围场县森林火险等级区划结果，可以让围场县森林防火管理人员更好地了解现存火险情况，加强宣传力度，提高全民的森林防火意识，增加火情监视设施，合理配置防火设备和人员，最大限度的做好预防措施，真正做到未雨绸缪，防范于未然，从而杜绝火灾隐患。