我国常规轻型森林灭火装备简述

宫大鹏， 石 洋， 王建伟， 曲彬德*

(1.中国消防救援学院，北京 102202；2.森林草原火灾风险防控应急管理部重点实验室，北京 102202)

森林灭火装备是一项技术性强、专业特点突出、涉及多学科和多工种的综合性应用技术装备，也是森林防火灭火学科体系的重要组成部分。森林灭火装备的发展与我国林业事业的发展建设是同步的。20世纪50年代至60年代，我国森林火灾扑救主要使用树条、砍刀、铁锹等简易的灭火工具，灭火物资输送以人背马驮为主[1]。70年代未，研制推广使用二号工具灭火。80年代初期开始研制风力灭火机[2]，进入90年代，森林灭火技术装备得到了长足发展，风力灭火机、灭火器、水泵、灭火炮、组合工具、油锯等成为森林灭火的主要灭火装备，机降、索(滑)降、化学灭火、爆破灭火等技术[3]，被广泛应用到森林灭火之中，特别是全球定位系统(GPS)、卫星通信、无线电短波通信等技术装备的投入使用，极大地提高了森林灭火装备的科技含量。进入21世纪，学习借鉴了国内外先进的灭火技术，完善了机械灭火、航空灭火、风力灭火、以水灭火、化学灭火、辅助灭火等装备学科体系，全面推进了森林灭火装备的发展建设。森林灭火装备是森林火灾扑救、处理各项活动的基础资源，是森林草原火灾应急处置的物质保障。当前，了解并解决好森林灭火装备的专业化建设问题，是提升我国森林草原火灾综合防控能力的关键所在[4]。本文系统梳理了当前森林消防队伍轻型森林消防装备现状，指出了森林灭火装备存在的问题，提出了未来森林灭火装备的研究重点，为我国森林灭火装备建设与发展提供借鉴参考。

1 常规轻型森林灭火装备

1.1 风力灭火装备

目前，风力灭火装备主要为风力灭火机，以STIHL-BR600、ECHO PB-8010型背负式风力灭火机为主。风力灭火机自诞生以来，经历过无数次的实战检验，直至今日，作为灭火主战装备，在扑救森林火灾中依然发挥着不可替代的作用。风力灭火机是以小型发动机为动力，利用其产生的高速气流冲击火焰，使燃烧的可燃物周围环境温度急剧降至燃点以下，并将火焰吹离可燃物，达到阻断燃烧的目的。通常适用于扑打火焰高度1.5 m以下的中、低强度地表火[5]，多机协同配合灭火效果更佳。风力灭火机产生的强风可以吹散森林可燃物燃烧产生的可燃性气体，使其达不到燃烧要求的浓度而熄灭。但如果产生的风力过弱，不足以吹散可燃性气体，不但不会灭火，反而会加速气流运动和氧气供给，产生助燃效果。在具备风力直接灭火条件时，可集中运用风力灭火机，边打边清、快打稳清，快速控制中、低强度林火。在不具备直接灭火时，风力灭火机主要是配合其他装备实施清理，并对低强度地表火进行处置。

1.2 以水灭火装备

随着灭火技术的不断革新，以水灭火的理念越来越受到重视，以水灭火机具也有了长足的发展和改进。目前，森林消防队伍以水灭火常规轻型装备主要包括森林消防水泵、水枪等，此外，森林灭火行动中还用到一些其他灭火装备，例如背负式水雾灭火枪、脉冲气压喷雾水枪等。

1.2.1 森林消防水泵

引进开发便携式水泵灭火技术，使以水灭火技术得到了广泛应用[6]。目前，便携式森林消防水泵已经成为森林火灾扑救的主战装备之一。森林消防水泵灭火就是利用火场及其附近水源，通过架设水泵、铺设水带、安装枪头喷射水流灭火。其原理是以水泵的机械力量产生压力将水输送并喷射到燃烧物上，利用水蒸发时吸收热量、隔离氧气的特性达到直接或间接灭火的目的。森林消防水泵灭火速度快、不易复燃、灭火安全彻底，但水泵作业受水源、地形、植被、距离、水带渗水等限制因素影响较大。目前，森林消防队伍主要配发使用Wick-250型、QB260-TB型和绿友森林消防水泵等。

森林消防水泵可以用于扑救地表火、地下火、树冠火，也可用于清理火场。灭火作战中，应根据火场形状、火头大小、火线长短、蔓延速度、林火种类，以及气象条件，确定水泵架设方法和水带铺设路线；根据火强度的大小确定灭火位置，根据林火种类确定喷枪类型。水泵常用的架设方法有单泵架设、并联泵架设、串联泵架设和并串联泵架设四种。在实际灭火中，应根据不同的火势、水源和火场地势起伏情况，灵活采取不同的水泵架设方法，从而达到最佳的灭火效果[7]。

1.2.2 水枪

水枪是以水灭火的常用装备，受灭火环境、火灾种类等条件限制较小，被广泛应用于扑救森林火灾。目前，森林消防队伍配备的水枪主要有ZDSQ-01型背负式软体水枪、WDDQ-02型桶式水枪等。水枪射出的水直接作用在可燃物表面，吸收大量的热，且产生水蒸气阻绝空气，窒息明火。对于次生林、低强度地表火、初发火等可实施直接灭火，且扑灭后不易复燃。其次，水枪可以配合风力灭火机扑救中低强度地表火，单枪或多枪与风力灭火机配合打开突破口，降低火强度。同时，利用水枪对余火的清理效果较好的特点，可增加可燃物的湿度，使余火不易复燃。清理枯立木、倒木、大树根部的余火时，可与其他手工具配合，起到彻底清理的效果。此外，在遇有紧急情况需要避险时，单独使用水枪或配合风力灭火机拦截火头，清理避险场地，给避险人员身上喷水，可以达到降温的目的。

1.2.3 脉冲气压喷雾水枪

森林消防队伍配发的主要是QWMB-12型脉冲气压喷雾水枪，其工作原理是以一定容量并具有设定压力的压缩空气为动力，瞬间将少量的水(也可以加入少量添加剂)快速推出，形成高速水雾，使之冲破火焰上升热气流的阻隔直达火焰中心区域，将燃烧物温度迅速降到燃点以下，同时大量水雾遇热气化以后形成的水蒸气又阻隔了氧气进入，从而实现快速灭火目的[8]。

应用水雾灭火原理扑救森林火灾，国内外专家早有研究。将等量的水雾化成水雾可以使吸热面积大为增加(视雾化程度可增加几千倍至几万倍)，水雾汽化，吸热量将增加几百倍，因而可以使灭火效率大大提高。在扑救重特大森林火灾时，针对火焰高度超过2 m以上的火线，可利用脉冲气压喷雾水枪打开火线突破口，便于灭火。在扑打树冠火时，可以一定角度对准树冠，以雾化水流进行灭火。此外，在需要紧急避险时，可在灭火人员的身体上方设置一个水雾屏障，利用脉冲气压喷雾水枪雾化吸热的原理，降低火场温度，保护人员安全撤离。

1.3 化学灭火装备

森林化学灭火是用化学药剂通过一定工具，去干扰或阻止森林火灾的发生和发展。近年来，国外对森林化学灭火工作非常重视，尤其是航空化学灭火技术，已成为扑灭森林火灾不可缺少的手段[9]，尤其是在人烟稀少、交通不便的偏远林区，在火灾强度大、人员难以靠近的情况下，采用飞机喷洒化学灭火剂来直接灭火或阻火是实现扑灭初期火灾的理想方法。除此之外，化学灭火药剂还可以通过森林灭火弹、便携式森林灭火炮等形式实现化学灭火。

1.3.1 森林灭火弹

森林灭火弹主要包括拉环式手投灭火弹、手投式灭火弹和机载式灭火弹等不同的种类。灭火弹灭火是化学灭火的一种，一般配合风力灭火机等主战灭火装备协同灭火，主要用以打开突破口、压制火势和在实施紧急避险时使用。目前森林消防队伍主要配发的是手投式灭火弹。手投式灭火弹主要采用超细干粉灭火，以热敏线引燃后，弹体爆炸，产生大量气体作为推动源抛撒干粉，在一定空间内迅速形成高浓度的粉雾，充分发挥干粉的灭火效能，瞬间即可灭火。灭火弹具有体积小、重量轻、便于携带、操作简单、机动性好等特点[10]。

1.3.2 便携式森林灭火炮

灭火炮可将装有灭火剂的灭火弹远距离投射到火区，灭火弹遇火后自动引爆，将灭火剂喷洒到燃烧的可燃物表面达到灭火目的，主要用于定点灭火或突破火线、压制火头。目前主要应用于森林火灾扑救的有SLM80型、PJ80型等便携式森林灭火炮。便携式森林灭火炮是一种可重复使用的单兵肩射灭火发射装置，可发射单兵火箭灭火弹等。其精度高、体积小、重量轻、结构简单、操作方便、安全性高。当森林火灾发生在山高坡陡、峡谷纵横、道路崎岖的林区内，抵近火场难、装备输送难、直接扑打难，对危险火环境难以准确判断，人员直接实施扑救安全隐患较大，森林灭火炮便可实现远程快速精准灭火。

1.4 辅助灭火装备

辅助灭火装备是指除常规风力灭火装备、以水灭火装备、化学灭火装备外，其他具有辅助灭火、清理火场、开设隔离带等功能的装备。目前，森林消防队伍使用的辅助灭火装备主要包括二号工具、组合工具、油锯、割灌机、点火器等。

1.4.1 二号工具

二号灭火工具是在一号灭火工具的基础上改进而成的。一般使用汽车废旧外轮胎，割去外层，用里层剪成长80～100 cm、厚0.12 cm的胶皮条20～30根，用铆钉或铁丝固定在1.5 m长、3 cm左右粗的木棍或其他管材上制成。用于直接灭火，尤其对弱强度地表火很有效，在林区被广泛使用，具有携带方便、扑火效果好等特点[11]。

1.4.2 组合工具

组合工具主要用于开设隔离带和清理火场，具有携带方便、功能多样等特点。目前森林消防队伍配发的组合工具主要有09式组合工具，由背囊、砍刀、铁锹、手锯、灭火耙和活动手把等组成。根据不同的可燃物类型和火场情况将手工具进行不同的组合，可用于森林火灾扑救和火场清理。

1.4.3 油锯

油锯主要用于伐木，在灭火中常用来开设隔离带、直升机临时机降场地以及清理火场，具有携带方便、快捷，易控制等特点。目前森林消防队伍配发列装主要有德国产的斯蒂尔油锯和西北林业机械厂生产的BG33型高把油锯。在间接扑救森林火灾中，油锯在开设防火隔离带，扑救高强度地表火和树冠火等方面发挥着重要的作用[12]。油锯工作时虽可以任意角度翻转，操作灵活，但若操作不当，也存在一定安全隐患，易出现链条脱落或断裂，因此在操作使用前要检查装备完好性、穿戴好个体防护装备等。

1.4.4 割灌机

割灌机在扑救森林火灾中的作用与油锯基本一样，主要用来清理小径级立木、灌丛、杂草等，以及开辟隔离带和宿营地，具有操作方便、维修简单等特点。森林火灾扑救常用的主要有背负式割灌机和侧挂式割灌机，两种割灌机的发动机主要零部件采用镁合金压铸和工程塑料，质量轻、结构紧凑，使用可靠、操作方便、维修简单。目前森林消防队伍主要配发BG40A型、FR3900型背负式割灌机和FS120型、CG63型侧挂式割灌机。

1.4.5 点火器

点火器在灭火中主要用于以火攻火、阻隔火线、计划烧除和应急自救。目前，点火器的种类主要分为滴油式和储压式两类。森林消防队伍配发的主要是滴油式点火器，主要有DH-1型和2002型。由瓶体、滴油管、点火头和背具组成，结构简单，操作灵活，携带方便，能快速在森林中点烧开辟隔离带。

2 轻型森林灭火装备建设存在问题

近年来，四川木里“3·30”、山西沁源“3·29”、北京密云“3·31”、陕西渭南“4·4”以及中俄、中蒙边境发生的数起森林草原大火，从不同侧面反映了森林消防救援任务高机动性、高艰苦性、高危险性的客观特性，以及森林消防队伍高频次、高负荷、高强度、高危险的职业特点，同时也暴露出主战森林消防装备建设方面存在的一些短板和弱项。

2.1 与机械化灭火手段相比，灭火效率低

森林火灾扑救是世界性难题，国外林火管理中发达国家航空灭火飞机多，林区路网发达，因此主要采取飞机、消防车和开设隔离带阻截等方式灭火。我国森林资源日益增长，林内可燃物载量持续增加，加之林区道路和阻隔系统建设严重滞后，森林航空消防供需矛盾突出[13]，无法形成集群作战条件，只能采取人火直接对抗的方式扑救森林火灾。这种扑火方式决定了只能优先发展单兵使用的轻型灭火装备，与飞机、消防车灭火相比，灭火效率相差甚远。如林内防火隔离带一般开设宽度都在20～40 m[14]，长度少则几百米，多则上千米，森林消防队伍清理倒木、开设隔离带的装备主要是油锯、割灌机和组合工具，这些装备开设隔离带效率低，无法实现短时间预设隔离带。尤其是西南高山林区，坡度陡峻，既影响灭火人员开设隔离带作业进度，又加速了林火蔓延速度，预设隔离阻击火头的战术目的很难达到。

2.2 装备标准化程度不高，缺乏统一性

近年来，虽然森林灭火装备体系日益完善，但是小而全、多而杂，新老装备长期并存的问题仍客观存在，制约了装备运用水平的提升。如现有装备型号油料配比、机油型号不统一，风力灭火机、水泵、割灌机、水枪等同功能装备型号多、款式杂，性能差异明显、操作规程不一致，装备标准化程度不高，缺乏统一性，这些在某种程度上都影响了装备实战效能的提升。国内消防救援领域有“四所一中心”(沈阳、天津、上海、四川消防研究所和消防产品合格评定中心)，负责消防安全技术领域内的科研、检测、标准化和工程应用研究。而森林消防领域虽然有专门开展森林灭火装备检测(国家便携式林业机械质量检验检测中心、国家林业和草原局林业机械质量检验检测中心)和标准制定(全国林业机械标准化技术委员会、全国森林草原防火标准化技术委员会)的机构，但缺少有效的市场监管和行业自律，导致目前国内森林灭火装备同质化现象严重，中高端设备大多靠进口或国外知名品牌代加工，严重制约了森林灭火装备的创新发展。

2.3 灭火手段方法不多，缺乏拓展性

综合近几年国内外森林火灾扑救案例来看，使用先进装备避免人与火的直接对抗已成为火灾扑救的趋势。固有常规轻型灭火装备还存在持续迭代升级、多样化手段方法拓展不够健全的情况，如森林消防队伍中风力灭火装备相对较多，以水灭火、化学灭火、开设隔离带阻火等装备较少。而且输水管带接力、长距离的水源输送仍是较大问题，扑救南方高山林区火灾最有效的手段就是以水灭火[15]，几乎每场火灾都要向火场一线架设输水管线。然而目前森林消防队伍使用的灭火主战装备普遍存在相对较为笨重的情况，在山高坡陡、植被茂密、林区道路通行困难的条件下，完全依靠人力来实现输水管线的铺设和撤收，费时费力，极大影响灭火效率，也制约了装备性能的发挥。从整体结构来看，各地区配备的灭火装备结构基本相近，缺少装备配备的针对性。

3 轻型森林灭火装备未来研究重点

近年来，我国多地频发森林火灾，山西、四川、陕西、云南、辽宁等地先后发生重特大森林火灾，导致了森林资源及生态环境的严重损失，造成严重人员伤亡，特别是四川木里2019-2020年两次“3·30”火灾，暴露出森林灭火装备支撑不足的问题。森林灭火装备的合理配备对扑救森林火灾工作有着重要影响，如何更好地配置基层单位，最大限度地提高森林灭火装备效率，是当前研究的重点[16，17]。大型履带式森林消防车、输水管线车、隔离带开设车和无人草原灭火车在北方林区运用广泛，森林灭火效率较高，而在南方林区却鲜有用武之地。装备研发应充分考虑任务类型、地域气候、道路条件等差异化因素，尤其是西南林区灭火作战装备应当区别于北方地区进行独立研发，将轻便高效、能够送到或尽量靠近火场一线作为第一原则，最大限度节省指战员的体力，提高灭火作战效率。因此，未来应在提高各类主战轻型森林灭火装备性能的同时，做到单兵装备轻量化。

森林火灾产生的烟雾、火焰、高温辐射和热气流是造成扑火队员伤亡事故的主要原因[18]，而开设隔离带、点烧隔离带、以火攻火等间接灭火方法可以避免人与大火的直接对抗，能够有效避免人员伤亡风险，是较为安全的灭火方法。因此，在解决轻型森林灭火装备建设突出问题的同时，应重点加强间接灭火装备的研发，如大功率隔离带开设机、集束式灭火弹、爆破开设隔离带装置、快速以火灭火燃烧装备等间接灭火装备，达到间接、远程灭火，快速、高效压制及阻断火线的效能。

4 结束语

我国森林消防装备发展历经几十年，大多数装备都是整装国外进口，或者主要零配件为进口，国内进行组装生产。国内企业对进口产品依赖很大，缺少统一的国内行业标准，企业投入科研生产积极性不高，但这都在很大程度上制约了国内企业的发展。因此，应从顶层设计推动完善法律法规，推进森林消防装备行业标准制定，使森林草原防灭火装备市场规范化，促进森林消防装备行业健康发展，提高森林消防装备国产科研制造水平，不断研发制造出符合队伍需求的先进装备。