中国森林防火科学技术研究中长期发展纲要(2020年)_中国科学研究发展水平

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中国森林防火科学技术研究 中长期发展纲要(2006-2020年)

森林火灾是一种突发性强、发生面广、破坏性大、处臵扑救较为困难的自然灾害。它烧毁林木和森林资源,破坏森林环境,严重威胁森林生态系统的稳定与平衡,威胁人民群众有生命财产安全。党中央、国务院高度重视应急管理和防灾减灾工作,对做好突发公共事件的预防和处臵工作提出了明确要求。我国林业处在全面实施以生态建设为主、推进现代林业建设的发展阶段,森林防火工作面临着良好的发展机遇,任务更加艰巨。森林火灾防范的复杂性和扑救的危险性决定森林防火工作必须实行科学设防、科学指挥、科学扑救,需要更强有力的科学技术支撑。加强森林防火科技工作是保护森林资源安全、巩固生态建设成果、维护林区社会稳定的有力保障。为进一步推动我国森林防火科技工作的发展,规范森林防火科研管理,全面提升森林火灾的防控水平,根据《中共中央国务院关于加快林业发展的决定》、《国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知》、《林业科学和技术中长期发展规划(2006-2020年)》、《林业科学和技术“十一五”发展规划》和《全国森林防火中长期发展规划(2006-2015)》的精神,按照我国林业发展的总体战略和林业科技工作的总体布局,结合我国森林防火的发展要求,特制定本纲要。

一、森林防火科技发展现状

随着当今世界科学技术的发展,科学技术被不断应用在森林防火的各个环节,为森林防火事业的发展作出了重大贡献。经过数十年的努力,我国森林防火科技工作取得了显著成绩。在各领域开展了广泛的研究,取得了一系列科研成果。初步掌握了东北等重点林区可燃物的性质、可燃物类型的划分、含水率动态预测和数量动态,开展了可燃物计划烧除及控制技术的研究,制定并实施了区域的计划烧除规程;开展了森林火险等级预报系统的研究工作,制订了《全国森林火险区划等级》和《全国森林火险天气等级》行业标准,研制了森林火险监测自动仪器和数十种火险天气预报方法;开展了生物防火林带技术的研究和推广工作,研制了生土带开设技术、化学除草技术、高效泡沫阻火剂和喷洒设备;研制了多种林火探测和监测设备,特别是卫星林火监测技术的应用,极大提高了我国林火监测的水平;研究并开发了多种扑火手工具、风力灭火机、水枪、自压式化学灭火器、轻型灭火水泵、载水消防车、各类点火器等;开展了人工增雨灭火、化学灭火、航空灭火和爆炸灭火等技术研究;研制了75型森林灭火剂、704型航空化学灭火剂、干粉灭火弹、液体灭火弹、索状炸药等;开展了直升机吊桶洒水灭火、机降、索降和滑降灭火以及飞机喷洒化学灭火剂灭火等技术的应用;研究并开发了阻燃防火服、防火鞋、森林消防头盔、手套、森林消防眼镜、阻燃皮革指挥服、战斗服、森林消防人员呼吸器、逃生器、避火罩、防烟面罩等个人防护装备;研制出机载超短波电台和超短波中继台,引进了海事卫星通信系统和全球星电话系统,开展双星定位系统的研究推广工作,多媒体火场监测信息传输在森林防扑火工作中得到应用;初步研究了火烧对动植物和土壤环境及景观的影响和森林火灾损失的评估方法;开展了林火信息化和标准化管理工作。

森林防火科研机构和队伍初具规模,中国林科院、北京林业大学、东北林业大学、中南林业科技大学、中国科技大学、西南林学院、南京森林公安高等专科学校、武警森林指挥学校、黑龙江省森林保护研究所等单位都有机构和人员从事森林防火研究。部分省、区、市森林 2

防火部门中也有一些从事森林防火科研的人员。

森林防火科研经费主要来自科技部、国家林业局、国家自然科学基金和地方的科技、林业主管部门,部分来自国际合作。据统计,“十五”期间的森林防火科研投入为1500多万元。为实现森林火灾“打早、打小、打了”目标,最大限度减小森林火灾损失提供了有力支撑和保证。

世界森林防火科技迅猛发展,发达国家对林火管理已经实现了科学化、规范化、标准化、专业化管理。对可燃物的基本性质和林火生态学进行了大量研究,具有完备的森林火险等级系统和火行为预测系统,遥感、林火探测、火场监控、信息管理、通信手段等先进技术应用广泛,在扑火机具和个人防护装备等方面标准规范,科技在森林防扑火中发挥重要的作用。我国某些领域与国际先进水平相差不大甚至领先,如生物防火林带建设技术。但在林火生态学、森林可燃物、林火行为等领域的研究还刚起步。我国森林防火科研的整体水平与世界水平还有很大的差距。主要体现在:一是研究经费严重不足,与森林防火研究对象的复杂性不匹配,制约着科研水平的提高。二是研究深度不够、实用性差,成果转化率低。三是重大关键问题突破困难,主要是森林火灾的高效扑救工具和扑救技术等问题,由于问题的复杂性和现有科研水平的限制,研究进展缓慢。四是基础研究薄弱,林火生态学、森林火灾损失评估等工作开展少,应用成果少。五是研究力量薄弱,专业研究机构和人员数量少;研究人员知识结构不合理,缺乏多学科交叉的机制;实验手段落后,缺乏野外试验基地和协作机制。总之,这些问题严重影响了我国森林防火科技工作的发展。

二、森林防火科技工作所面临的形势

(一)新形势下森林防火任务日益艰巨,党和国家高度重视,对 3

防火科技的需求更加迫切。

近年来,气候变化导致森林火灾多发。林业经济体制变化,对森林防火工作提出了巨大挑战。新形势下森林防火任务日益艰巨。党中央和国务院对森林防火工作高度重视。1988年国务院颁布的《森林防火条例》中明确提出“国家积极支持森林防火科学研究,推广和运用先进科学技术”,2004年4月国务院办公厅印发的《关于进一步加强森林防火工作的通知》(国办发[2004]33号)又提出了“要加强森林防火科研机构、基地和队伍建设,推动森林防火基础科学和应用技术的研究与开发,推广运用计算机网络、3S(遥感、地理信息、全球卫星定位)等高新技术,提高森林防火科技水平”的明确要求。回良玉副总理多次对森林防火科研作出指示,在2005年全国重点省区森林防火工作座谈会上强调:“要组织开展扑火机具和设备等急需课题的攻关,尽快研究制定森林防火科技发展计划,加强防火科研机构和重点火灾实验室建设,为实施科学防火提供支撑和保障”。在国家森防指第二次会议暨2007年全国森林防火工作电视电话会议上的讲话再一次强调:“加强森林防火科研,积极组织开展先进适用技术和装备研发,大力推广、应用高新技术和产品,全面提升森林防火科技支撑能力”。目前传统方法和手段已不能满足要求,只有充分利用科技手段来提高森林防火工作的科技含量,才能更好地实现上述目标。国务院有关领导同志明确要求加强森林防火科研机构和科研队伍建设,强化防扑火技战术研究,组织研发先进的装备和设备,提高预防、扑救森林火灾的技术水平和科技支撑能力。

(二)全面实施生态建设为主、推进现代林业建设发展,为森林防火科技发展提供了良好机遇。

我国林业处在全面实施以生态建设为主、推进现代林业建设的发 4

展阶段。森林火灾是制约现代林业可持续发展的最严重自然灾害。做好森林防火工作,事关生态建设全局,事关林业战略目标的落实。党中央、国务院对应急管理和防灾减灾工作高度重视,森林防火业务投入不断加大,为森林防火科技工作再上一个台阶提供了有力的物质支持,为缩小森林防火工作中的迫切科技需求和相对滞后的科研水平之间的差距提供了良好契机。森林防火科技工作是整个林业科技工作的重要组成部分。在生态文明、生态建设和生态安全的目标下,林业科技工作获得了很好的发展空间,为森林防火科技工作的发展提供了重要平台。

(三)森林防火科技工作特别需要创新。

森林防火工作的复杂性决定森林防火科技工作特别需要创新。森林火灾的多学科集成性和我国森林防火科研水平落后性决定森林防火科技工作在积极争取原始创新的前提下,重点考虑两个方面:一是集成创新,使各种相关技术有机融合,形成适合我国的产品;二是引进国外先进技术,消化吸收再创新。

三、指导思想、基本原则和发展目标

(一)指导思想。

以邓小平理论、“三个代表”重要思想和科学发展观为指导,紧紧围绕构建社会主义和谐社会、建设社会主义新农村的要求,全面落实国务院关于加强应急管理和防灾减灾工作的重要指示精神,进一步贯彻《国务院办公厅关于进一步加强森林防火工作的通知》和全国林业科技大会精神,按照林业科技中长期发展规划要求,面向森林防火一线需要,根据“预防为主、积极消灭”的森林防火方针,突出重点,把握关键,避免重复投入,加强科技创新和应用研究,广泛推广应用先进实用技术,以应用研究和实用技术为主,重点解决森林防火工作 5

中的关键技术难题,同时加强对应用基础和重大基础问题的攻关,不断提高森林防火科技队伍的创新能力,全面提升森林防火科技水平,为森林防火工作做好科技支撑和储备,加快我国森林防火现代化进程。

(二)基本原则。

1.需求和实效优先的原则。根据森林防火工作的需求,先易后难,优先解决见效快的技术难题。

2.集中财力重点攻关的原则。集中财力对森林防火科技工作中需较大投入但又十分关键的技术进行攻关。

3.政府主导与多方参与结合的原则。坚持以政府为主导,积极调动社会研究力量参加研发工作。

4.重视提高整体创新能力的原则。坚持科技以人为本,不断提高从业人员的科技素质,加强森林防火科研基地的建设,不断提高科研队伍的创新能力。

(三)发展目标。1.总体目标。

建立适应森林防火工作需要的森林防火科研创新体系,整体提高我国森林防火科研支撑水平。突破森林防火的关键技术瓶颈,全面提升森林火灾的预测、监测和扑救能力。到2020年,森林防火整体科研水平接近世界发达国家水平。

2.阶段目标。

近期目标:到2010年,建设1个国家森林防火研究中心、1-2个重点实验室,森林防火科技创新能力有较大提高。完成国家森林可燃物基础研究工作,林火监测技术的准确性和实时性得到提高,林火通信技术得到明显改善,开发2-3种高效、轻质的森林火灾扑救工具 6

和装备,形成多手段的航空灭火和信息传输技术,形成森林防火评价体系、培训技术体系和标准体系,攻克国家森林火险等级系统关键技术。我国森林防火科研总体水平达到世界发达国家2000年水平。

中远期目标:到2020年,建成若干区域的森林防火研究中心和林火实验站,在火行为和森林火灾扑救技术上取得重大突破,形成关于用火和扑火的系统的、有效的技术,并转化成生产力。使我国森林防火科研总体水平接近世界发达国家水平。

四、任务部署

(一)总体战略。

未来15年,森林防火科技工作将围绕全面提高森林火灾防控能力的目标,在基础研究与应用研究试验并举的原则下在两个层面上开展:一是加强重要应用基础研究,为突破重大技术难题提供理论基础和技术保障;二是对特大和复杂地形下森林火灾扑救工具技术等重大技术难题进行重点攻关。

(二)近期重点任务(2006-2010年)。

根据总体战略和阶段目标,近期开展下列6个重点项目和11个一般项目。

1.重点项目。

1)多尺度可燃物类型划分技术研究。为解决全国森林可燃物信息缺乏的问题,研究利用遥感图像划分森林可燃物技术的,根据全国森林防火信息化标准,确定利用不同分辨率的遥感图像进行多尺度森林可燃物制图的标准。建立全国森林可燃物的空间信息数据库。

2)国家森林火险等级系统关键技术研究。研究我国国家森林火险等级系统的结构框架,明确系统的输入因子、输出结果、计算方法和指标体系在不同区域的等级划分方法。确定我国森林火险等级系统 7

运行所需的气象站网密度、数据共享规范、网络数据传输协议等具体标准。开发国家森林火险等级系统应用软件。

3)林火探测技术研究。开发瞭望台探测林火设备,研究低价视频火灾探测设备,开发红外林火探测技术和GPS的结合技术,以提高林火定位精度。研究机载红外、多光谱探火设备及稳定云台、图像存储设备、目标图像定位技术、图像压缩技术、GIS支撑技术和图像传输技术等。开发和完善高效的卫星林火监测定位方法和识别模型;研究从不同卫星、不同红外波段和通道资料的含高温目标混合像元中估算高温目标面积和温度的方法;研究从卫星遥感图像提取高温目标亚像元面积和温度信息,并结合地理和火行为信息,估算明火区面积、形状、温度等火势信息的方法;研究利用军事技术,在直升飞机对地面火场实施侦察、自动摄影、数据传输和热点识别判读等技术。

4)雷击火探测预报和防范技术研究。开展雷电监测网络建设及其数据信息决策支持系统开发应用,建立与现有雷电探测网络信息交换共享体系,研究不同可燃物条件下雷击火发生的可能性,提出相应的防范技术措施。

5)林火综合通信技术研究。开发多元化接入综合通信系统,开发综合通信平台多手段接入集成设备。研究火场超短波多中继级联组网设备和应用方式,既能单独组成中继通信系统,又能与各频段独立的中继设备衔接配套使用的不同频段便携跨频段中继级联的集成设备;确定不同通信时间、地点、环境下的标准组网方式。改进图像与GPS的定位配准技术,提高火场定位精度;确定机载图像传输中微波传输制式的选择,研发适合多机型的临时应用的设备和天线在飞机上的固定安装方式,研究火场图像的压缩、定位信息叠加、存储以及传输接口技术;研发单兵头盔式低功率图像获取及其传输技术设备、火 8

场移动通信车图像转接传输技术设备、便携式了望台站图像中继传输设备以及机载远距离传输静态或实时图像技术设备。确定森林防火通信标准频率。

6)扑火工具机具研究。改进便携式扑火手工具和灭火机具,研制轻便、节能、高效的灭火手工具和机具;增强灭火弹效能和研发发射装臵。研究能够扑救大型森林火灾的装备和技术,改进运兵车辆和野外炊具及保障体系,研究扑火人员系列野外食品、给养等。

2.一般项目。

1)林火发生影响因子研究。研究不同因子,如气候、天气、火源、植被等对林火发生的影响,搞清在气候变化的背景下,全国各地的森林火灾发生的新规律,适地适时的确定森林防火期和紧要期,研究雷电活动和其他火源对林火发生的影响。

2)可燃物处理技术研究。现有点烧技术的环境评价和安全评价研究,确定计划烧除的区域可行性和点烧方法、时段和轮回期等;研究利用机械移除减少可燃物载量的可行性及其对森林生态系统的影响;探索化学等其他高效、对环境影响小的可燃物处理方法;研究采伐剩余物的加工利用技术,提高其经济利用价值,实现减少可燃物的目的。

3)复杂地形和气象条件下的森林火灾扑救战术的研究。研究复杂地形和气象条件下森林火灾火行为,确定扑火战术的标准,研究地空配合灭火的方法。开发森林火灾扑救战术的计算机辅助决策技术,建立森林火灾扑救决策的数学模型,开发相应的辅助决策系统。

4)扑火队员个人安全防护装备的研究。改进头盔、降噪头盔、口罩、防火服装、手套、鞋、避火罩等装备的性能。

5)多手段航空消防技术研究。研究利用水弹、吊囊提高森林航 9

空消防直接灭火能力的技术;研究可供飞机吊挂的灭火弹;研究地空配合,为地面扑火供水的技术和装备;研究吊桶和机降灭火技术。研究引进国外大型灭火飞机及其灭火战术。研究利用地理信息系统、卫星定位技术和火场信息实时传输技术,实时获取飞机飞行动态信息的技术。

6)森林防火管理信息系统技术的研究。研究全国森林防火信息管理的通用平台(包括开发工具、GIS软件等)。

7)扑火队伍GPS定位跟踪系统的研究。研究扑火队伍GPS定位跟踪系统,以适合不同通信方式的扑火队伍的GPS定位跟踪,解决多级中继或不同频段设备转换后定位信息的传输丢失问题;确定灭火飞机定位跟踪信息的传输方式,使定位信息能在县一级防火部门接收处理,并向市、省一级防火办实时传送。研究通信配套设备。

8)森林防火综合评价方法的研究。建立森林火灾损失灾前预估和灾后评估及火强度的评估方法;研究利用遥感技术进行大火损失评估的方法。建立根据森林火险程度、森林火灾损失、森林防火各项工作开展及投入情况等信息,对森林防火工作综合评价的指标体系和方法。

9)森林防火标准制定。依据全国森林防火技术标准化体系框架,按照先急后缓的原则,制定森林防火基础和试验方法标准、森林消防工程建设及管理标准、扑火工具和设备及个人安全防护装备标准、林火监测预警和通信设备及技术标准、航空扑救林火技术规程、森林消防专业人员资质及培训与安全标准和规范、森林消防业务建设规范及森林消防监督标准等各类标准。

10)林火管理新理论的研究。研究林业经济体制变革形势下的森林防火工作的地位、性质及工作方法,开展航空护林管理体系的研究。10

研究如何更好地加强火源管理的方法,特别是林农、草原等结合部的林火管理方法。

11)防火培训技术研究。完善森林防火培训教材的研究和编写工作,研究森林防火培训电教技术,开发森林火灾扑救指挥的计算机仿真训练系统和森林火灾扑救的野外模拟训练设施。建立分级、分层次的森林防火培训模式。

(三)中远期重点任务(2011-2020年)。

根据总体战略和阶段目标,中远期将开展下列5个重点项目和10个一般项目的研究。

1.重点项目。

1)可燃物含水率预报和监测技术研究。研究不同地区森林可燃物含水率,特别是细小可燃物含水率随气象等因子变化的规律。研究可燃物含水率与不同空间分辨率遥感图像象素特征之间的关系,建立利用遥感图像估测可燃物含水率的方法。

2)火行为模型研究。建立物理模型和统计试验模型相结合的、不同可燃物和气象条件、地形条件下的火行为模型,探索产生特殊火行为的气象条件、地形条件,开展特殊火行为形成机理和实验模拟的研究。建立复杂地形和气象条件下火行为计算机仿真系统。研究地下火行为的动态预测模型,搞清其与气象、地形和可燃物之间的关系。

3)特大森林火灾扑救技术研究。研究迎面火的点火时机、点火距离,研究开设隔离带灭火的关键技术参数;研究不同地形、气象和可燃物条件下,用不同方式开设防火隔离带的速度、扑火队伍行进速度、扑火队员体力等参数。形成扑救特大森林火灾新方法。

4)林火阻隔技术研究。研究高效泡沫阻火剂的开发(引进)和相应喷洒设备,形成利用高效泡沫开设阻火带的配套技术;研究用高 11

效、环保的化学药剂法开设隔离带的方法,研究利用机械开设隔离带的最优方法,研究边境等特殊地段防火隔离带的开设方法;完善火烧隔离带技术,建立综合阻隔技术试验示范区;研究北方林区防火树种的选择和生物防火林带营造技术,形成生物防火林带防火效能评价体系。

5)林火对生态系统影响和迹地恢复技术的研究。研究林火对生态系统的综合影响,包括对种群、群落和系统、景观等多等级和尺度上过程的影响,建立火烧后树木死亡的判别模型;研究林火对碳循环和外来种入侵的影响,为森林火灾的评价和扑救决策提供理论基础。研究火烧迹地生态恢复的手段和技术。

2.一般项目。

1)地下火探测技术研究。研制开发探测精度高,轻便易用、一次充电使用时间长的地下火探测设备,以解决地下火发现困难的问题。

2)便携式火场网络无线接入设备的研究。研究利用公网有线通信网络(光纤网等),实时传输火场数据和图像的设备和方法。

3)机载综合通信系统的研究。研究机载通信平台,开发能够对地面短波、超短波的语音、数据接收处理并中继转发到前指或县级防火指挥部的综合通信设备。

4)地面应急保障通信设备研究。引进、开发便携式宽带卫星通信设备及语音、数据和图像的接收发射接口配套设备,研制适合小型越野车、能与火场各通信子系统配合组成有效通信网络的集成化综合通信平台。

5)复杂地形下的通信保障技术研究。研究高山峡谷等复杂地形条件下的通信体制及其组网方案,研究适于这类地区的中继转接通信 12

保障技术设备,以解决复杂地形下扑火通信的困难。

6)新型化学灭火药剂的研究。研究高效、环保的新型化学灭火药剂,以提高森林火灾的扑救能力。

7)航空灭火技术的研究。为加强航空森林消防能力,研究应用飞机进行空中快捷点烧的技术和新型航空化学灭火药剂,以更安全地使用计划烧除和间接灭火技术,提高对森林的防控能力。

8)国家林火管理基础数据系统的研究。建立国家、地方一体的林火管理基础数据管理系统,基础数据包括长期的全国森林可燃物信息、森林火灾发生信息和林火管理综合信息等。

9)林火管理法制建设的研究。研究森林防火工作中的有关法律法规问题,使森林防火工作更加规范化、法制化。

五、关键措施与支撑条件

(一)随着科技体制改革的不断深化,建立起新型的森林防火科技管理体制和运行机制。

建立健全森林防火科研项目的立项、执行、考核及推广的程序和方法,建立科研单位和科研单位之间、科研单位和基层单位之间的协调、合作机制,建立完善高效的技术推广和成果转化体系,安排森林防火科研成果转化资金。

(二)采取有效措施,加大森林防火科技投入。

明确森林防火科研的公益性特点,建立政府投入为主,吸引多方投入的机制。加大国家和林业部门对森林防火科研项目的支持力度,森林防火科研预算占各级政府森林防火预算中的3%以上,并保持相对稳定的发展趋势,依此建立全国性的森林防火专项科研基金。拓宽资金来源,多方面争取科研经费,积极吸引企业投资从事森林防火产品的研发工作。

(三)加大森林防火科技人才培养,完善森林防火科研体系。加强科研院校等单位的森林防火学科建设,积极引进优秀科研人才。对现有的森林防火科研队伍给予一定的扶持,保证人员的稳定。不断扩大社会参与森林防火科研工作的人员数量。建立科研奖励制度,对做出突出贡献的优秀人才予以重奖。加强森林防火科研基地的投入,改善森林防火的研究手段,提高整体研究和创新的能力。到2010年,依托现有森林科研队伍,优化人员组合,组建1个森林防火研究中心和1-2个森林防火重点实验室。到2020年,组建若干区域和专业性的森林防火研究中心,形成布局合理、分工合作的森林防火科研网络和学术研究队伍。

(四)充分利用社会科研力量,积极开展森林防火研发工作。要制定有力的政策措施,鼓励和吸引企业等社会各方面科研力量,积极参与森林防火科研工作,充分利用社会各方面科研资源优势,增强森林防火事业发展后劲,不断提升森林防火科技水平。

(五)加强森林防火科技引进工作,做好国际合作与交流。加强森林防火科学技术的引进消化工作,充分利用引进国际先进林业科学技术计划、引进国外人才专项等项目,快速提升我国森林防火科研水平。大力发展同外国政府、国际组织、社会团体、科研院所的森林防火科技合作与交流,争取国际技术援助项目和科技合作项目。

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