铁丝网能隔火吗——铁丝网在森林防火隔离带中的应用探究

◆长沙市长郡中学 戴棋

森林防火隔离带是在林区与林区，森林与村庄、农田等之间设置的空旷地带，目的是将森林分割成块状，当发生火灾时阻止火势蔓延，是重要的森林防火屏障。

我家附近的山上也有防火隔离带，但有的已经长满杂草，有的在雨水的冲刷下露出泥土，远远看去像一道道伤疤横亘在绵延的山脊上。有几次，山火都轻易地跨过了那些屏障，阻止森林火势蔓延的隔离带失去了它原本的作用。有什么办法能在保证森林覆盖面积不变的前提下提高隔离带的防火效果？

为此，我搜集了相关资料，先后走访了长沙市天心区消防大队、长沙市芙蓉区消防大队、长沙市岳麓区森林防火指挥部、长沙市林业局等部门，咨询了与森林火灾相关的问题，并对其进行了归纳与整理。

冬天常用的烤火架给了我启发：人们烤火时常常在火炉上方放一个架子，架子顶部是一张铁丝网，烤火时还可烘烤衣物。火炉的温度那么高，为什么衣服不会被点燃呢？铁丝网是否可以隔热，甚至隔绝明火呢？

带着这些问题，我开始了本课题的研究。

一、研究目的

研究铁丝网的防火性能，寻找一种可辅助隔离带有效阻止火势快速蔓延的铁丝网。通过铁丝网的架设缩短隔离带的宽度，减少隔离带对森林植被的影响。

二、实验材料

1.材料确定

分析现有的网状材料，确定本课题以金属网为研究对象。对金属材料进行分析筛选后，确定以铁丝网为研究对象。铁丝网自身耐高温，且生成的四氧化三铁能提升防火性能。实验材料如表1。

表1 实验材料

2.设备与场地

主要设备为标智GM816迷你数字风速仪、高精度工业测温仪、自制不锈钢架等。主要实验场地为学校科技创新实验室以及露台。

三、实验过程

1.铁丝网目数与防火性能的关系

开展多组实验，确定合适目数的铁丝网，对比不同目数的铁丝网的隔火性能。实验均采用无风、等量木柴添加量、顶部火、直接接触、单层铁丝网的条件以变量控制，重复多次。

由图5可以看出使用硬件加速核和软件函数库两种方式所得到的局部方向场估计图基本一致。最后将每个无重叠子块的方向场图拼接在一起就可以形成指纹图像的方向场图。

选取等面积的不同目数的单层铁丝网各3 块，将铁丝网固定在铁架顶部。使用等量木柴生火，当火焰稳定后，将铁架置于火焰上，确保铁丝网在火焰正上方，并开始计时。每隔3 min 测量并记录铁丝网上方5 cm处的温度。重复实验。

图1 铁丝网目数与防火性能的关系

2.铁丝网层数、火的种类与防火性能的关系

继续探究100 目铁丝网的隔火性能。准备相同质量的木柴，于无风情况下进行实验。待火焰稳定后开始计时，并将铁丝网置于铁架上，直接接触火焰，每隔3 min 测量铁丝网上方3 cm 处的温度。实验结果见图3。

图2 不同层数的100 目铁丝网其上方3 cm 处的温度

图3 层数、不同种类的火与防火性能的关系

森林火灾分为树冠火和地表火。树冠火温度较地表火温度更高，燃烧更剧烈，通常温度在1000 ℃～1200 ℃，地表火温度可达1000 ℃。而该实验中，核心火焰温度能维持在1100 ℃左右，满足模拟条件。

准备相同质量的木柴，于无风情况下进行实验。待火点燃之后开始计时，并将不同层数的100 目铁丝网固定在铁架侧面，待火焰稳定后测量多次，取平均值作图。

由上述实验数据分析可得，100目双层铁丝网与100目三层铁丝网对顶部火、侧面火的隔离效果相近。

3.风力与铁丝网防火性能的关系

在实验开展前，对自然风速、鼓风机风速进行测量。使用相同质量的木柴，待火焰稳定后，将铁架盖在火上，使待测量的铁丝网位于下风区，计时。待火焰稳定后测量并记录数据。

4.实验结果与分析

（1）经过实验与比较，铁丝网自身耐高温，且高温环境下其防火性能更佳，所以选择铁丝网为防火网的主要材料。实验表明，铁丝网具有良好的耐火性能，能隔离火焰。但如果持续加热，铁丝网依然会透火。100目双层铁丝网在火外焰的烘烤下，经过374 s 开始透火。100 目三层铁丝网在火外焰烧烤下，经过423 s开始透火。

图4 100 目三层铁丝网在火外焰烧烤下，经过423 s 开始透火

（2）当铁丝网目数大于或等于100 目时，其防火性能随目数的增加变化不明显。由此，确定选用100 目铁丝网进行下一步的探究。

（3）多层100 目铁丝网都能隔绝火焰，并能将热量传导至空气中，降低铁丝网温度。双层铁丝网与多层铁丝网在隔绝火焰、降低温度等防火性能方面相近。

（4）铁丝网的孔隙能及时散热，从而起到降低温度的作用，所以铁丝网层数对其防火性能有一定的影响。

（5）对于100 目铁丝网来说，双层与三层的防火效果相近，但双层铁丝网更便于制作与架设。

四、结论与讨论

1.铁丝网可作为防火网的主要防火材料隔绝火焰。当火焰稳定时，顶部火焰在一定时间内无法穿透铁丝网。

2. 铁丝网的目数越大，其隔火性能越好，但铁丝网的目数与其防火性能的正相关度随目数的增加而下降。

3.100目铁丝网层数与其防火性能呈正相关，但随着层数的增加，正相关度略减。

4.在无风和有风的环境下，100目双层铁丝网都能隔离火焰、降低温度，并能阻隔火焰6～8 分钟。

5.当火势大到一定程度时，铁丝网层数、目数与其防火性能的正相关度减小。且铁丝网的层数增加，生产防火网的成本也会增加。一定范围内铁丝网目数增加、层数减少，防火性能下降。

五、创新点

1.提出用铁丝网辅助隔离带，防止森林火势快速蔓延。

2.通过实验找出铁丝网的层数、目数与其防火性能的关系，为架设辅助隔离带提供理论基础。

3.通过架设铁丝网可以缩短隔离带的宽度，从而更好地保护森林植被。（指导老师：彭世文 杨亚民 龚树梁）

作者心声

在近一年的实践与学习中我懂得了：无论在科学研究还是在日常生活中，都要有善于发现问题的眼睛和善于思考问题的头脑。研究的基础是实验，要以认真细致的精神对待每一次实验，每一个参数，力求完美，脚踏实地，不能想当然地猜测结果。每一个实验都是迈向成功的台阶，只有踏实走好每一步，才能看到胜利的曙光。

本次研究活动得以顺利地开展，离不开各位老师和消防领域的专家们的指导和帮助。感谢彭世文老师对论文选题、实验设计以及论文写作上的帮助；感谢杨亚民老师对我的实验实施、数据分析上的指导；感谢长沙市天心区消防大队、长沙市芙蓉区消防大队、长沙市岳麓区森林防火指挥部、长沙市林业局等单位的领导和专家的指导。

专家点评

森林火灾是森林的大敌，因此森林防火是我国保护森林资源最基础、最主要的工作。作者关心爱护森林，关注森林防火，难能可贵。作者从将铁丝网用于森林防火这个新的角度，进行了非常大胆、十分新颖的实验设计，实验数据详尽，有一定的理论价值，应给予鼓励。

不足之处在于，作者对森林防火的理解不够深入。森林防火是要阻断燃烧传播，而不是短时间迟滞燃烧，所以阻隔火焰6～8 分钟远远达不到森林防火的目的。现实中，森林大火被阻断6～8 分钟也做不到，因此，铁丝网在森林防火中的实际应用有待深入研究。

建议进一步了解森林防火工作的实际情况，从降低温度（使火焰周围温度降低到周边可燃物燃点以下）、清除可燃物、隔绝氧气这3 个方面开动脑筋，设计出更合理、更有实际应用价值的方法。