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    水在森林火災滅火中的幾種具體應用方法

    發布時間:2021-11-01人氣:465

    1 水滅火原理
    按照森林燃燒三要素原理,只要破壞或控制其中任一要素,森林火災就能得以控制并被撲滅,達到滅火目的。森林燃燒的助燃物是空氣中的氧氣,當空氣中氧氣的濃度低于14%~18%時,燃燒現象就會停止。通過隔離燃燒空氣或使空氣中的氧氣濃度低于維持燃燒進行的下限,即可達到滅火的目的。在可燃物上方噴灑水等降溫方法,使正在燃燒的可燃物溫度降到燃點以下,或使火線附近可燃物達不到燃點,使燃燒停止。
    1.1 冷卻作用
    水受熱蒸發時,可以從正在燃燒的可燃物中吸收大量的熱能,使可燃物冷卻,并增加可燃物的濕度,達到滅火的效果。水具有很大的熱容量,1kg 水每升高1℃需要吸收4.1856kJ的熱量,1kg 水在蒸發時則要吸收2217.52kJ 的汽化熱。因此,水有冷卻作用,能夠冷卻可燃物,水能從正在燃燒的可燃物中吸收大量的熱量,增加可燃物濕度,增強阻燃能力。
    1.2 稀釋作用
    水受熱汽化后,可以阻止空氣進入燃燒區,減少燃燒區上空的氧氣含量,同時水蒸氣能稀釋可燃性氣體,使可燃性氣體濃度降到燃燒要求濃度以下,從而降低火勢達到滅火目的。水受熱汽化,飽和的水蒸氣體積是100℃時液態體積的1700 倍,當加熱到700℃時,膨脹至原液態水體積4300 倍。這些水蒸氣能稀釋燃燒區空氣中氧氣的濃度,減少燃燒時所需氧氣的補充量;稀釋可燃氣體的濃度,使可燃氣體濃度降低到燃點以下,從而達到滅火或降低火勢的目的。
    1.3 機械作用
    使用一定的水滅火機具在壓力作用下,噴出來的水柱具有一定的沖擊力,這種機械作用,能夠沖散正在燃燒的枯枝落葉層,使其與濕土混合,起到直接滅火的作用。用水撲滅森林火的作用是純物理作用,主要是冷卻,而不是稀釋作用。同體積的水用于冷卻可燃物表面的效率,相當于用于撲滅明火火焰的四倍多。以水的覆蓋或機械作用去滅火,是用水的最大浪費。
    在理論上,每平方厘米的木炭表面積上有0.04g的水就可以使木炭火熄滅。于是,一升水就可以撲滅2.5m2 的燃燒表面,用4 000L 水就能夠完全撲滅1hm2 面積上的火。
    在灼熱木炭溫度(850℃)時,水溫必須在38℃以下,才可能與之接觸,如果水溫高于38℃的水滴,它根本不可能與燃燒的木炭表面接觸。
    從實用的觀點看,如果進行大顆水滴噴灑,通常是撲滅林火行之有效的方法。在實踐中,每m2大約1L或相當理論值2.5倍的水量,可望達到最好的滅火效果。用水撲滅地表火,熄滅1m火線需水0.2~0.5L,熄滅1m2的火,則需1~2.5L,枯枝落葉厚的林分,需水8L/m2。
    在森林防火工作中,水起到了至關重要的作用,可以說森林火災現在掌握了水,就掌握了主動權。噴灑水滅火方式分地面和空中兩種,水滅火機具設備也分為地面和空中兩種。地面的水噴灑機具主要有背負式和抽拉式滅火水槍、滅火水泵、森林消防車等;空中噴灑是利用飛機下方懸掛盛水容器和飛機直接機載盛水裝置,實現噴灑水滅火的效果。加拿大、美國在森林防火裝備上投資較大,滅火機具設備研發能力強,滅火能力居世界各國之首,空中采用了大型滅火飛機和直升機直接灑水滅火系統,地面上以人造水池(主要是軟體容器)、天然水源為依托的人工、機動和水泵系統。
    一、水滅火手動機具
    主要是背負式水槍和滅火水泵。常見的是膠囊水槍滅火器,主要由膠囊和水槍兩部分組成,配有背帶可背負。攜帶很方便。膠囊(或塑料桶)可連續噴水,噴水成細柱狀或線狀,最遠射程為10m,有效射程為4~5m。該滅火工具主要用于撲滅初發的森林火災、弱度地表火,或者應用于清理火場和水澆防火線。
    二、滅火水泵
    滅火水泵型號較多,其中功率5.15kW的手抬機動水泵,不但適用于工礦企業、城鄉消防,而且也適用于在林區進行森林消防。由汽油發動機、單級離心水泵、排氣裝置、手抬架、吸水管、水帶和水槍等部分組成。機動泵水源主要是來自天然和人工水池、水車??蓪⒍嗯_水泵串聯,實現遠距離輸送噴灑。如果在森林中建議使用軟體容器儲存水源,以備不時之需。有準備的森林火災救災可以起到事半功倍的效果,也是現在提倡的主要救助預防方法。
    三、森林消防水車
    消防水車廣泛地應用于城市消防,也廣泛地應用于森林消防。主要是指載水消防車,有多種類型。滅火時可用不同方法接近火線,操作簡單、使用方便、滅火性能好,有駕駛員、水泵手、滅火手配合進行操作。
    滅火水車的作戰方式,在美國有一套完整的方法。俄羅斯在各林管區建立了機械化滅火站、化學滅火站,這些滅火站有專門的庫房,保存著撲火機具、藥劑、有俄羅斯國內生產的電臺、對講機,裝備著俄國生產的設備齊全的適合當地使用的防火滅火設備。如履帶式拖拉機、載重拖車、載水車、抽水機等等。地面滅火車輛有推土機、挖掘機、輕型坦克改裝的防火車及普通汽車改裝的防火車。
    四、飛機水滅火
    應用飛機運水噴撒滅火是20 世紀50 及60 年代期間逐漸發展起來的,飛機裝水方法主要有飛過水面自動裝水和基地機械裝水兩種。70 年代逐漸應用直升機吊桶載水滅火,有迅速取代固定翼飛機的趨向。在人煙稀少、交通不便的偏遠林區,可以利用飛機作為滅火機具,進行噴灑水或噴灑化學滅火劑滅火。利用固定翼飛機或直升機裝載水或化學滅火劑并進行噴灑,可以直接或間接滅火。采用飛機直接滅火,即飛機裝載水或化學滅火劑后,飛臨火場上空,將水或化學滅火劑直接噴灑在火頭或火線上,采用飛機間接滅火,即用飛機將藥劑噴灑火頭或火線發展方向前一定距離的未燃地帶,形成隔離帶,阻隔火的蔓延。該法在用于撲滅溝塘火、灌叢火、草地和草原以及樹冠火時效果較好,但在撲滅郁閉度較大的林內地表火時,由于樹冠阻擋,效果不佳。
    五、飛機撒水滅火
    加拿大空中大型滅火飛機是加拿大研制的,當今世界上唯一的專用森林滅火水陸兩用飛機。目前在地中海地區及南、北美洲廣泛使用,世界上約有70 余架。飛機上的主要機構有滅火水箱,吸水和操縱部分。滅火水箱由兩個玻璃纖維質的箱體構成,每個箱體下部都設有水門。吸水機構由低阻斗、導流板,單向閥和收放機構組成。操縱機構為液壓控制機構,主要控制水門的開與閉和吸水收放機構。當飛機掠過水面時,靠飛行沖力將水充入水箱,單向閥可防止水的倒流。其最主要的優點是在飛行中自吸加水,飛機采用俯沖滑水方式,8s即可將10t水吸入水倉內。噴灑最大長度300m,寬度30m。幾架飛機配合作業,滅火威力較大。
    六、直升機吊桶吊囊滅火
    直升機吊桶滅火是直升機用懸掛的吊桶自動加滿河流、湖泊的水后,提到火源上空將水自動釋放達到滅火目的。吊桶容量為0.5~1.8t。吊桶有兩種:一種用金屬板材焊接而成,自重0.5t,結構簡單,價格低廉,但保存攜帶不方便;另一種結構是用涂塑布(PVC)內加鋁合金支架(構造像折疊傘)制成,特點是可折疊打包,裝在直升機貨倉內,不影響直升機巡護、載人、載貨作業。直升機吊桶滅火主要用于滅火頭,盡管載量有限,但要求水源條件較低,只要有深度0.5m,直徑1~2m 的水源,即可實現吸水作業,加滿水時間2min,釋放0.5min。直升機吊桶不但可直接噴酒滅火,更重要的是可向地面預設水池(折疊移動式)注水。供機動泵、水槍使用,方法簡單易行,設備造價低廉,效果良好。
    美國所用的滅火吊桶,均吊掛在直升飛機下。在有水源的地方取水,然后運往火場進行滅火。簡便的滅火吊桶由吊掛繩、桶體和操縱機構組成。桶體主要是裝載滅火液體用,有軟體和硬體兩種。軟體吊桶多由膠布制做成折疊式,吊桶多由鋁合金或玻璃纖維制做。操縱機構可控制吊桶的翻轉,以實現取水或滅火。對于配有噴射泵和懸浮環的吊桶,滅火時靠泵的噴射進行,效果更好些。懸浮環的功能是控制吊桶的進水與溢出,即是帶有懸浮環的滅火吊桶,取水時吊桶不必翻轉,懸浮環打開后可以從吊桶的四周進水,裝滿水后懸浸環即關上。滅火時,懸浮環打開,吊桶即可灑水滅火。

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