鐵絲網能隔火嗎
——鐵絲網在森林防火隔離帶中的應用探究

◆長沙市長郡中學 戴棋

森林防火隔離帶是在林區與林區，森林與村莊、農田等之間設置的空曠地帶，目的是將森林分割成塊狀，當發生火災時阻止火勢蔓延，是重要的森林防火屏障。

我家附近的山上也有防火隔離帶，但有的已經長滿雜草，有的在雨水的沖刷下露出泥土，遠遠看去像一道道傷疤橫亙在綿延的山脊上。有幾次，山火都輕易地跨過了那些屏障，阻止森林火勢蔓延的隔離帶失去了它原本的作用。有什么辦法能在保證森林覆蓋面積不變的前提下提高隔離帶的防火效果？

為此，我搜集了相關資料，先后走訪了長沙市天心區消防大隊、長沙市芙蓉區消防大隊、長沙市岳麓區森林防火指揮部、長沙市林業局等部門，咨詢了與森林火災相關的問題，并對其進行了歸納與整理。

冬天常用的烤火架給了我啟發：人們烤火時常常在火爐上方放一個架子，架子頂部是一張鐵絲網，烤火時還可烘烤衣物。火爐的溫度那么高，為什么衣服不會被點燃呢？鐵絲網是否可以隔熱，甚至隔絕明火呢？

帶著這些問題，我開始了本課題的研究。

一、研究目的

研究鐵絲網的防火性能，尋找一種可輔助隔離帶有效阻止火勢快速蔓延的鐵絲網。通過鐵絲網的架設縮短隔離帶的寬度，減少隔離帶對森林植被的影響。

二、實驗材料

1.材料確定

分析現有的網狀材料，確定本課題以金屬網為研究對象。對金屬材料進行分析篩選后，確定以鐵絲網為研究對象。鐵絲網自身耐高溫，且生成的四氧化三鐵能提升防火性能。實驗材料如表1。

表1 實驗材料

2.設備與場地

主要設備為標智GM816迷你數字風速儀、高精度工業測溫儀、自制不銹鋼架等。主要實驗場地為學校科技創新實驗室以及露臺。

三、實驗過程

1.鐵絲網目數與防火性能的關系

開展多組實驗，確定合適目數的鐵絲網，對比不同目數的鐵絲網的隔火性能。實驗均采用無風、等量木柴添加量、頂部火、直接接觸、單層鐵絲網的條件以變量控制，重復多次。

由圖5可以看出使用硬件加速核和軟件函數庫兩種方式所得到的局部方向場估計圖基本一致。最后將每個無重疊子塊的方向場圖拼接在一起就可以形成指紋圖像的方向場圖。

選取等面積的不同目數的單層鐵絲網各3 塊，將鐵絲網固定在鐵架頂部。使用等量木柴生火，當火焰穩定后，將鐵架置于火焰上，確保鐵絲網在火焰正上方，并開始計時。每隔3 min 測量并記錄鐵絲網上方5 cm處的溫度。重復實驗。

圖1 鐵絲網目數與防火性能的關系

2.鐵絲網層數、火的種類與防火性能的關系

繼續探究100 目鐵絲網的隔火性能。準備相同質量的木柴，于無風情況下進行實驗。待火焰穩定后開始計時，并將鐵絲網置于鐵架上，直接接觸火焰，每隔3 min 測量鐵絲網上方3 cm 處的溫度。實驗結果見圖3。

圖2 不同層數的100 目鐵絲網其上方3 cm 處的溫度

圖3 層數、不同種類的火與防火性能的關系

森林火災分為樹冠火和地表火。樹冠火溫度較地表火溫度更高，燃燒更劇烈，通常溫度在1000 ℃～1200 ℃，地表火溫度可達1000 ℃。而該實驗中，核心火焰溫度能維持在1100 ℃左右，滿足模擬條件。

準備相同質量的木柴，于無風情況下進行實驗。待火點燃之后開始計時，并將不同層數的100 目鐵絲網固定在鐵架側面，待火焰穩定后測量多次，取平均值作圖。

由上述實驗數據分析可得，100目雙層鐵絲網與100目三層鐵絲網對頂部火、側面火的隔離效果相近。

3.風力與鐵絲網防火性能的關系

在實驗開展前，對自然風速、鼓風機風速進行測量。使用相同質量的木柴，待火焰穩定后，將鐵架蓋在火上，使待測量的鐵絲網位于下風區，計時。待火焰穩定后測量并記錄數據。

4.實驗結果與分析

（1）經過實驗與比較，鐵絲網自身耐高溫，且高溫環境下其防火性能更佳，所以選擇鐵絲網為防火網的主要材料。實驗表明，鐵絲網具有良好的耐火性能，能隔離火焰。但如果持續加熱，鐵絲網依然會透火。100目雙層鐵絲網在火外焰的烘烤下，經過374 s 開始透火。100 目三層鐵絲網在火外焰燒烤下，經過423 s開始透火。

圖4 100 目三層鐵絲網在火外焰燒烤下，經過423 s 開始透火

（2）當鐵絲網目數大于或等于100 目時，其防火性能隨目數的增加變化不明顯。由此，確定選用100 目鐵絲網進行下一步的探究。

（3）多層100 目鐵絲網都能隔絕火焰，并能將熱量傳導至空氣中，降低鐵絲網溫度。雙層鐵絲網與多層鐵絲網在隔絕火焰、降低溫度等防火性能方面相近。

（4）鐵絲網的孔隙能及時散熱，從而起到降低溫度的作用，所以鐵絲網層數對其防火性能有一定的影響。

（5）對于100 目鐵絲網來說，雙層與三層的防火效果相近，但雙層鐵絲網更便于制作與架設。

四、結論與討論

1.鐵絲網可作為防火網的主要防火材料隔絕火焰。當火焰穩定時，頂部火焰在一定時間內無法穿透鐵絲網。

2. 鐵絲網的目數越大，其隔火性能越好，但鐵絲網的目數與其防火性能的正相關度隨目數的增加而下降。

3.100目鐵絲網層數與其防火性能呈正相關，但隨著層數的增加，正相關度略減。

4.在無風和有風的環境下，100目雙層鐵絲網都能隔離火焰、降低溫度，并能阻隔火焰6～8 分鐘。

5.當火勢大到一定程度時，鐵絲網層數、目數與其防火性能的正相關度減小。且鐵絲網的層數增加，生產防火網的成本也會增加。一定范圍內鐵絲網目數增加、層數減少，防火性能下降。

五、創新點

1.提出用鐵絲網輔助隔離帶，防止森林火勢快速蔓延。

2.通過實驗找出鐵絲網的層數、目數與其防火性能的關系，為架設輔助隔離帶提供理論基礎。

3.通過架設鐵絲網可以縮短隔離帶的寬度，從而更好地保護森林植被。（指導老師：彭世文 楊亞民 龔樹梁）

作者心聲

在近一年的實踐與學習中我懂得了：無論在科學研究還是在日常生活中，都要有善于發現問題的眼睛和善于思考問題的頭腦。研究的基礎是實驗，要以認真細致的精神對待每一次實驗，每一個參數，力求完美，腳踏實地，不能想當然地猜測結果。每一個實驗都是邁向成功的臺階，只有踏實走好每一步，才能看到勝利的曙光。

本次研究活動得以順利地開展，離不開各位老師和消防領域的專家們的指導和幫助。感謝彭世文老師對論文選題、實驗設計以及論文寫作上的幫助；感謝楊亞民老師對我的實驗實施、數據分析上的指導；感謝長沙市天心區消防大隊、長沙市芙蓉區消防大隊、長沙市岳麓區森林防火指揮部、長沙市林業局等單位的領導和專家的指導。

專家點評

森林火災是森林的大敵，因此森林防火是我國保護森林資源最基礎、最主要的工作。作者關心愛護森林，關注森林防火，難能可貴。作者從將鐵絲網用于森林防火這個新的角度，進行了非常大膽、十分新穎的實驗設計，實驗數據詳盡，有一定的理論價值，應給予鼓勵。

不足之處在于，作者對森林防火的理解不夠深入。森林防火是要阻斷燃燒傳播，而不是短時間遲滯燃燒，所以阻隔火焰6～8 分鐘遠遠達不到森林防火的目的。現實中，森林大火被阻斷6～8 分鐘也做不到，因此，鐵絲網在森林防火中的實際應用有待深入研究。

建議進一步了解森林防火工作的實際情況，從降低溫度（使火焰周圍溫度降低到周邊可燃物燃點以下）、清除可燃物、隔絕氧氣這3 個方面開動腦筋，設計出更合理、更有實際應用價值的方法。