城市與減災(zāi) | 許陽：美國森林管理局野火消防裝備與人員簡介

本文選自《城市與減災(zāi)》2021年第5期，原文題目：美國森林管理局野火消防裝備與人員簡介，作者：許陽、師尚紅、高平、劉超林。

作者簡介

許陽，應(yīng)急管理部信息研究院工程師，主要從事應(yīng)急管理、先進(jìn)應(yīng)急裝備技術(shù)等研究工作，先后承擔(dān)“國際減災(zāi)動(dòng)態(tài)”、“國外應(yīng)急管理體制機(jī)制匯編”、“國外典型國家應(yīng)急管理體系建設(shè)現(xiàn)狀研究”等課題，發(fā)表多篇論文。

導(dǎo)語

隨著全球氣候變暖和生態(tài)環(huán)境變化，森林大火頻發(fā)，對于人類和自然資源的威脅也越來越大。森林火災(zāi)具有發(fā)生突然、蔓延迅速、防控困難、危害性大等特點(diǎn)，高效撲救森林火災(zāi)成為世界性難題。加強(qiáng)森林保護(hù)，快速有效應(yīng)對森林火災(zāi)，已成為各國關(guān)注的焦點(diǎn)。

受自然條件等因素影響，美國野外火災(zāi)（主要包括森林火災(zāi)和草原火災(zāi)等）發(fā)生頻繁。近5年的統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，美國森林管理局及其他聯(lián)邦、州和地方政府等單位，平均每年要應(yīng)對7.3 萬起火情，每年數(shù)十億美元財(cái)政預(yù)算中42% 都用于森林滅火。

2020 年1 月1 日—12 月18 日，美國總共發(fā)生野外火災(zāi)56914 起，過火面積高達(dá)4.14 萬平方千米，遠(yuǎn)高于同期水平。頻繁發(fā)生的火災(zāi)推動(dòng)了野外滅火裝備和技術(shù)的發(fā)展，也讓美國森林管理局積累了豐富的野火應(yīng)對經(jīng)驗(yàn)。為及時(shí)應(yīng)對突如其來的森林火災(zāi)，美國森林管理局配備了航空和地面滅火力量，以提高林火撲救效率。了解美國野火救援消防裝備和力量，可為我國森林火災(zāi)管理工作提供借鑒，為森林消防隊(duì)伍能力建設(shè)和救援裝備提供新思路。

一、美國森林管理局空中消防力量

由于地形復(fù)雜、森林茂盛，美國大約30% 的林地?zé)o路可達(dá)，飛機(jī)滅火成為了森林滅火的重要手段。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，美國森林管理局平均每年調(diào)動(dòng)160 多架飛機(jī)參與滅火，根據(jù)災(zāi)情大小，實(shí)際上可能會調(diào)動(dòng)更多的消防力量。航空年報(bào)數(shù)據(jù)（2020 年）顯示，森林管理局所屬及其租用飛機(jī)的飛行總時(shí)間約為83324 小時(shí)，超過了近5 年的平均水平。

2020 年執(zhí)行美國森林滅火任務(wù)的飛機(jī)包括：專用消防直升機(jī)102 架，520 架根據(jù)需要調(diào)用；大型專用滅火飛機(jī)13 架，22 架根據(jù)需要調(diào)用；22 架輕型固定翼飛機(jī)，75 架根據(jù)需要調(diào)用。此外，還有15 架租用的空中滅火引導(dǎo)機(jī)；5架滅火員空降機(jī)，1 架根據(jù)需要調(diào)用；2 駕大型運(yùn)輸機(jī)以及61 架其他輕型固定翼飛機(jī)。森林管理局自有滅火飛機(jī)24 架，不僅用于執(zhí)行滅火任務(wù)，還承擔(dān)著日常巡護(hù)、森林研究、森林災(zāi)后恢復(fù)、消防員及災(zāi)民運(yùn)輸?shù)榷嘀厝蝿?wù)。參與消防的飛機(jī)可分為兩大類，固定翼飛機(jī)及直升機(jī)。

（一）固定翼飛機(jī)

固定翼飛機(jī)是野火撲救的重要力量，不僅能夠提供滅火阻燃劑，還能夠在火情監(jiān)察、滅火指揮、物資運(yùn)送、滅火員運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)揮良好作用。

1. 固定翼滅火飛機(jī)

固定翼滅火飛機(jī)主要是機(jī)艙內(nèi)加裝有特殊水箱的飛機(jī)。美國森林管理局按照裝載量將固定翼飛機(jī)分為輕型、大型和超大型滅火飛機(jī)，各類固定翼滅火飛機(jī)性能見表1。此外，為應(yīng)對近水源地火情，森林管理局還租用了一定數(shù)量的水上飛機(jī)。

表1 固定翼滅火飛機(jī)性能一覽表

（1）輕型滅火飛機(jī)

主要為單引擎飛機(jī)，能攜帶3028升滅火劑。目前美國森林管理局已配備1 架，用于執(zhí)行早期滅火任務(wù)。

（2）大型滅火飛機(jī)

作為森林滅火的主力，多用于撲滅復(fù)雜型大火。加裝“模塊化航空滅火系統(tǒng)”的大型滅火飛機(jī)（圖1），可在5 秒內(nèi)釋放11356 升阻燃劑，覆蓋約402 米長，30.5 米寬的區(qū)域，一旦完成卸載，可在12 分鐘內(nèi)完成重新加注。圖2 顯示了2000—2019 年間大型滅火飛機(jī)的規(guī)模及使用情況。2020 年，美國森林消防局共有28 架大型滅火飛機(jī)執(zhí)行滅火任務(wù)，服務(wù)時(shí)間為90～160 天不等。

圖1 加裝“模塊化航空滅火系統(tǒng)”的滅火飛機(jī)

圖2 2000—2019年間大型滅火飛機(jī)的規(guī)模及使用情況

（3）超大型滅火飛機(jī)

一般是由大型噴氣式客機(jī)的貨機(jī)版本改造而成。2019年超大型滅火飛機(jī)參與了為期兩周的亞馬孫森林大火撲救行動(dòng)。2020 年，美國森林管理局出動(dòng)5 架超大型滅火飛機(jī)，包括4 駕DC-10 以及1 架波音747 滅火飛機(jī)。DC-10 寬體超大型滅火飛機(jī)可攜帶45425 升阻燃劑，可在8 秒內(nèi)釋放，一次性噴灑阻燃劑覆蓋面積14.7 公頃（1609 米長、91.44 米寬）。波音747 超級滅火飛機(jī)是目前全球最大的滅火飛機(jī)，可攜帶約72000 升阻燃劑，并能夠在距離火場60 米的高空噴灑阻燃劑，可在20 小時(shí)內(nèi)飛抵全球任何地區(qū)。

（4）水上飛機(jī)

在兩棲飛機(jī)的基礎(chǔ)上研發(fā)而來，典型機(jī)型有龐巴迪CL-415、Air Tractor Fire Boss 等。龐巴迪CL-415 載水量為6132 升，可在水面面積較小的情況下涉水，最淺水源深度為1.4 米。Air Tractor Fire Boss 載水量為3104 升，在配備兩棲浮船后，每小時(shí)可提供滅火用水52995 升。

2、固定翼飛機(jī)

（1）滅火引導(dǎo)機(jī)

用于搭載現(xiàn)場滅火指揮人員，一般在火場上空300 米左右飛行?？罩袘?zhàn)術(shù)行動(dòng)指揮員可根據(jù)地面撲火人員反饋的火場位置信息，協(xié)調(diào)、指揮和評估現(xiàn)場的航空滅火行動(dòng)，通過無線電與空中其他飛機(jī)及地面滅火人員進(jìn)行通信，在保證人員安全的前提下釋放白色煙霧，引導(dǎo)滅火飛機(jī)噴灑滅火劑?，F(xiàn)役機(jī)型主要是“比奇空中國王”90（圖3）、“比奇空中國王”200。2020年，美國森林管理局有專用滅火引導(dǎo)機(jī)15 架。

圖3 “比奇空中國王”90

（2）滅火指揮機(jī)

主要負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)地區(qū)的航空滅火飛機(jī)，一般在火場上空762 米執(zhí)行任務(wù)。指揮機(jī)必須與地面滅火隊(duì)保持緊密聯(lián)系，確保滅火飛機(jī)的飛行安全。該類飛機(jī)的主要機(jī)型為TwinCommander 500/600（圖4）。2020 年，美國森林管理局專用輕型固定翼滅火指揮機(jī)15 架，根據(jù)需要可調(diào)用75 架。

圖4 Twin Commander 500/600

（3）滅火員空降飛機(jī)

主要用于在森林火場附近空投“傘降滅火員”，使他們可以第一時(shí)間到達(dá)火災(zāi)現(xiàn)場。滅火員空降飛機(jī)機(jī)型有DHC-6雙發(fā)渦槳輕型飛機(jī)（圖5）、夏爾巴C-23A、SD3-60、道尼爾228 以及CASA212 等雙引擎客機(jī)。每架飛機(jī)可將8～12名傘降滅火員空投至火場附近，迅速開展滅火。2020 年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，森林管理局共出動(dòng)14 架滅火員空降飛機(jī)，參與空投任務(wù)的“傘降滅火員”共計(jì)232 人，完成空投1130 次。

圖5 DHC-6雙發(fā)渦槳輕型飛機(jī)

（二）滅火直升機(jī)

在撲救森林火災(zāi)方面，除了固定翼飛機(jī)，滅火直升機(jī)也是非常重要的工具。大型直升機(jī)可以搭載滅火水箱，在湖中甚至游泳池懸停吸水后往返火場滅火，主要機(jī)型有埃里克森S-64（圖6）、波音CH-47、哥倫比亞BV-234 等。中小型直升機(jī)可懸掛特制吊桶，運(yùn)載378～1514 升水/ 滅火劑進(jìn)行滅火，主要機(jī)型有貝爾412、貝爾205（圖7）。輕型滅火直升機(jī)為空客H125（圖8）、麥道520N 等。

2020 年，美國森林管理局航空統(tǒng)計(jì)年報(bào)顯示，共有284 架直升機(jī)參與滅火，任務(wù)時(shí)間43248 小時(shí)，累計(jì)滅火用水4.52 億升，投放滅火阻燃劑1287 萬升。

圖6 埃里克森 S-64

圖7 貝爾205

圖8 空客H125

（三）日常森林管理飛機(jī)

除了用于滅火，美國森林消防局的飛機(jī)用途非常廣泛，包括土地管理、森林健康狀況檢查、野生動(dòng)物監(jiān)視、森林執(zhí)法、搜集紅外遙感數(shù)據(jù)、人員與貨物運(yùn)輸?shù)?。用于日常森林管理的主要機(jī)型為賽斯納206、“空中指揮官”500、“空中國王”200、DHC-2、Piper Super Cub 等。

（四）空中消防飛機(jī)使用效能

美國農(nóng)業(yè)部在2020 年對現(xiàn)役空中消防飛機(jī)效能做了研究，數(shù)據(jù)基于18929 次直升機(jī)空投、3303 次水上飛機(jī)滅火和5379 次空投阻燃劑滅火情況，客觀量化評估滅火效果。森林消防局通常根據(jù)火勢大小和現(xiàn)場情況調(diào)用不同的消防飛機(jī)，如圖9 所示。

在森林火災(zāi)的初始階段，一般采用單引擎水上飛機(jī)、輕型直升機(jī)、輕型滅火飛機(jī)空投滅火。撲滅大型森林火災(zāi)一般使用大型直升機(jī)（74%）、中型直升機(jī)（57%）、多引擎水上飛機(jī)（74%）、大型滅火飛機(jī)（61%）以及超大型滅火飛機(jī)（65%）。

圖9 不同情況下調(diào)用的不同飛機(jī)類型

空中消防飛機(jī)效能調(diào)研報(bào)告結(jié)果顯示，輕型滅火直升機(jī)在森林火災(zāi)初期階段滅火效果較好。如果火勢有所擴(kuò)大，則需要調(diào)用單引擎水上飛機(jī)及直升機(jī)參與滅火；大型、超大型滅火直升機(jī)以及“模塊化航空滅火系統(tǒng)”在執(zhí)行森林滅火任務(wù)中擔(dān)任的功能十分相似，初期用于延遲火勢蔓延，中后期用于直接滅火。研究結(jié)果還表明，所有滅火飛機(jī)對于延遲火災(zāi)蔓延都有明顯效果。

直升機(jī)和水上飛機(jī)對于減小火災(zāi)強(qiáng)度的效果高于大型滅火飛機(jī)，滅火飛機(jī)對于阻止火勢蔓延效果明顯。此外，空中滅火飛機(jī)的空投失效率也較高，為14%～17% ；輕型直升機(jī)的空投滅火失效率為12%，輕型和中型直升機(jī)空投次數(shù)和有效性通常較高，總空投失效性控制在7% 左右。

二、美國森林管理局地面消防力量

除了空中消防力量，地面消防車輛對于撲滅森林火災(zāi)也起到了至關(guān)重要的作用。美國森林管理局地面消防力量主要有野地消防車、消防指揮巡邏車以及多用途車輛等。

（一）野地消防車

野地消防車作為撲滅野火的專業(yè)車輛，除了將消防員運(yùn)送至火場附近，也提供野外滅火所需水或其他裝備。相比傳統(tǒng)消防車，野地消防車尺寸較小、可攜帶超過國家標(biāo)準(zhǔn)兩倍以上的消防水龍帶。根據(jù)水箱容量，可將野地消防車分為以下幾類（表2）。

表2 野地消防車類型

3 型野外救援車是加利福尼亞州最受歡迎的車型，該車采用四驅(qū)驅(qū)動(dòng)，額定車重為12 噸，最多可容納5 人。4 型野外救援車采用較小的水泵和軟管，但增加了水箱的體積，載水量高。5 型野外救援車采用中型底盤，多用于火災(zāi)初期控制。6 型野外救援車通常配備1 名消防員，多用于巡邏任務(wù)。7 型野外救援車作為輕型滅火車，用于執(zhí)行林火初期滅火和火情巡查等任務(wù)。

（二）消防指揮巡邏車

消防指揮巡邏車為多功能車，一般可容納6 人，并配備大容量水罐，將滅火用水運(yùn)送至火災(zāi)現(xiàn)場。此外，指揮巡邏車還在前保險(xiǎn)杠處加裝遙控噴嘴，在車輛沿著火災(zāi)和陰燃區(qū)域行駛過程中，將易燃物打濕，提高滅火效率。

三、美國森林管理局專業(yè)消防人員

美國森林管理局雇傭了1 萬多名專業(yè)消防員，以應(yīng)對每年數(shù)萬起野外火災(zāi)，專業(yè)消防員主要包括航空滅火員以及地面消防人員。

（一）航空滅火員

1. 傘降滅火員

傘降滅火員是全美共享的森林消防資源，主要由具有跳傘資質(zhì)的消防員，以及接受過滅火訓(xùn)練的跳傘運(yùn)動(dòng)員組成。美國森林管理局在森林密布的4 個(gè)地區(qū)設(shè)有7 個(gè)基地，共有320 名傘降滅火隊(duì)員可隨時(shí)征召，隨身攜帶的物資可支持48小時(shí)的滅火工作，用于快速響應(yīng)野火。

2. 機(jī)降滅火員

機(jī)降滅火員大多攜帶滅火裝備乘坐直升機(jī)，利用鉸鏈、繩索等裝備滑降至火災(zāi)現(xiàn)場。一旦落地，他們便可利用鏈鋸等手動(dòng)工具迅速開辟隔離帶，快速滅火。機(jī)降滅火員通常要在密林深處連續(xù)執(zhí)行滅火任務(wù)，人均負(fù)重54.4 千克。目前美國森林管理局在13 個(gè)基地共有275 名機(jī)降滅火員，既彌補(bǔ)了直升機(jī)對著陸點(diǎn)的限制，將滅火隊(duì)員快速精準(zhǔn)投放至火場附近，又解決了傘降滅火隊(duì)員投放精度不足等問題。

（二）地面消防人員

1. 基本滅火員

全美數(shù)量最多的滅火員，一般20 人一組，承擔(dān)野外消防任務(wù)。他們利用鏟子、鏈鋸等工具清理易燃物，并在火場周圍建立30.5～91.45 厘米的防火隔離帶，控制野火蔓延。此外，基本滅火員還會在火災(zāi)結(jié)束后進(jìn)行火場清理，消滅遺留隱患。除了建立防火隔離帶，滅火員還會請求大型滅火飛機(jī)和直升機(jī)的支持，噴灑滅火阻燃劑以降低野火蔓延速度，輔助建立防火線。

2. 高級滅火員

高級滅火員一般被分配到最具挑戰(zhàn)性的地方，全美只有100 多人。高級滅火員需要經(jīng)過長期訓(xùn)練以獲得相應(yīng)資質(zhì)，主要為消防管理和事故處理的各個(gè)階段提供安全、專業(yè)的高效滅火。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，高級滅火員每年平均滅火106 天，徒步84666 千米，滅火面積高達(dá)34 平方千米。

3. 車輛滅火員

車輛滅火員乘坐野外消防車執(zhí)行滅火任務(wù)，全美共有900 多人，一般2～10 名消防員為一組。車輛滅火人員不僅承擔(dān)對規(guī)定的森林地區(qū)進(jìn)行火險(xiǎn)巡邏監(jiān)察任務(wù)，還會作為先頭部隊(duì)對新出現(xiàn)山火進(jìn)行偵察，防止火情越過既定邊界。

森林火災(zāi)已成為全球影響最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，如何快速調(diào)集力量應(yīng)對森林火災(zāi)，也成為了各國關(guān)注的重點(diǎn)。飛機(jī)滅火作為森林消防的現(xiàn)代化手段，在林火撲救中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。美國森林消防局將航空滅火與地面撲救協(xié)同配合，構(gòu)成了天地一體化的野火防控系統(tǒng)，有效撲滅各種森林火災(zāi)和草原火災(zāi)，可以為我國森林消防相關(guān)研究與政策制定提供參考。