提升臺灣森林火災緊急應變能力-就武陵 森林大火為例
文/圖■李彥興■林務局東勢林區管理處林政課課長
一、前言
森林火災之防救,依據災害防救法第 18 條規定:災害防救計畫內容應包含「災害預 防」、「災害緊急應變對策」、「災後復原重 建」等三大工作,因為影響森林火災因子眾 多,對於火災的行為不易掌握,相對的便無法 提出明確且有效之滅火計畫,為解決此一窘 境,必須先從災害之預防整備開始做起。位於 臺中市和平區武陵地區,於民國 91 年及 105 年分別發生森林火災,對於同一地點發生類似 林火行為,我們認為有深入探討之必要,希望 能從中找到一些關鍵問題,針對問題提出解 決,達到「災前準備好、災時好應變」之目標。
二、 林 火 行 為 (Fire behavior) 之 觀察
本文案例於國有林大甲溪事業區第 37、
38 林班,面積 648 公頃,為大甲溪上游七家 灣溪與有勝溪匯流處,海拔高 1,750 ~ 2,380 公尺。行政區屬臺中市和平區,屬雪霸國家公
園及櫻花鉤吻鮭保護區範圍,毗連武陵農場,
為進入武陵森林遊樂區及往返宜蘭縣交通必 經路線,進出旅遊及登山人數眾多,原為臺灣 二葉松造林地,松脂松針燃料累積,又冬季常 乾旱少雨,容易造成森林火災。民國 91 年由 38 林班引燃森林大火,被害面積高達 200 餘 公頃,經復育造林,復於民國 105 年同樣於 第 38 林班造林地起火燃燒,致使部份造林木 付之一炬,損失嚴重。二次火災對照詳如附 表。
為 了 要 有 好 的 整 備, 必 須 先 瞭 解 這 二 次 火 災 之 林 火 行 為。 影 響 林 火 環 境 (Fire environment) 的因子包括地形、氣候、燃料等 等,本篇文章就現場情形作一觀察並提出分析 意見。
( 一 )「坡向」影響植生燃料型態
1. 第 38 林班屬於東南向坡,在冬天乾燥季節 接受日照時間長,致使地表植物多為芒草 等輕質且乾燥燃料 (Fine fuels)(引燃指標),
再加上原有的臺灣二葉松純林,樹幹松針
( 圖 片 / 高 遠 文 化 )
富含油脂,地表堆積層厚而不易腐化之重 質燃料 (Heavy fuels)(大火指標),使本區 域形同「隨時引爆的火藥庫」,從二次大 火起火點均位於該林班之南方,得以佐證
(如圖 1)。
2. 比較第 37 林班,雖仍多存有臺灣二葉松生 長,但因屬西或西北向坡,地表較為陰濕,
地被灌木較為密集,抑制芒草生長,雖二 次大火均有波及,僅屬小區域點狀之地表 火,為何臺灣二葉松樹林無法引發大規模 的森林火災?探究原因應與林火能量不足 有關,重質燃料的林木,如果沒有足夠的 對流及幅射熱能,無法降低林木燃料濕度,
就難以引燃造成樹冠火,因此觀察此區域 之林火,僅因燃燒期短的芒草落葉而作局 部水平擴散,無法達到垂直延伸,故具備 天然阻隔之能力(如圖 2)。
( 二 ) 坡度影響林火擴散方式
本地區坡度約 25 ~ 45 度之間,呈東西 走向,屬陡峭地形,在火災發生後,白天易於 向上延燒,且速度快,無法防堵。另林木遭火 燃燒後斷裂,受陡峭地形影響,掉落至下坡處 又引起另一團火。從空中拍攝火場照片清楚得 知東西二側火場擴散的狀況有明顯差異(如圖 3)。因此,本區林火阻隔帶應採南北方向較安 全且效果較佳。
▲圖2、火災後,左側第37林班之臺灣二葉松仍然茂盛。
▲圖1、大甲溪事業區第38林班起火區域影像圖
( 三 ) 地型影響林型植被
1. 在第 38 林班中,有一山谷溪溝地型,生長闊 葉樹林,成為整個火場中倖存的樹林,經二 次森林大火(樹冠火)均無損毀,甚至未遭 到林火波及,可觀察到天然障礙的效果,可 惜的是,此一闊葉樹林無法形成完整阻隔帶。
2. 此外,第 37 林班受武陵谷地影響,日照時間 隨坡度降低而減少,即山嶺日照時間高於七 家灣溪,使得溪旁上方多為闊葉樹林,形成 有效保護林帶,因此二次大火均無延燒至溪 邊。惟在北側茶園上方,有一東西向之草生 林帶,造林不易,大火均沿此燒至茶園邊緣 始得撲滅。所幸該地消防車可達,配合農場 內之水源,尚可阻隔火勢。
三、防火林帶 (Fuelbreak) 的觀察
早期,對於本區的預防措施,除既有防火 宣導或人員器材整備外,已建立 3 條防火林帶
(如圖 4),這些林帶的阻隔火場能力,分述 如下:
(一)A防火林帶:
位於37林班武陵農場茶園北側,東西走 向,目的是阻隔南北延燒,惟經二次大火 驗證,其阻隔的南北側均無發生大火,反 因為林帶內的草生輕質燃料或尚未成林之 造林木,成為林火迅速蔓延之路徑,致使 無法發揮防火林帶的功能。
(二)B防火林帶:
位於38林班北側,東西走向,寬度10公 尺,為臺灣二葉松與闊葉樹林交界林帶,
目的是阻隔南北延燒,目前由退輔會森林 保育事業處辦理造林中,林況良好,二次 大火均波及該地,但幸有此林帶及闊葉樹 林保護,林火均未有大規模擴散。
▲圖3、民國105年森林大火空拍照片
▲圖4、防火設施位置圖
(三) C防火林帶:
為37、38林班稜線之防火林帶,受限於 南北走向,寬度僅10公尺,白天山風強勁 之原因,二次大火均未觀察到有阻隔林火 之功能。
四、 為 緊 急 應 變 (Emergency response) 做整備
森林火災發生時,應變目標通常是儘量縮 小火場面,但以武陵大火的例子來看,在樹冠 火劈哩啪啦肆虐下,沒有人員可以接近,此時 應變目標應該是「守住防線,將火場控制在一 定範圍」。因此,依據前述的觀察及處理大火 經驗,提出下列事先整建防線措施。
( 一 ) 整建新防火林帶
目標: 第一時間人力投入,防止火勢向北延燒,
控制火場範圍。
位置: 利用第38林班之溪谷闊葉樹林本身阻絕 林火能力,向西延長約80公尺,可整建 新防火林帶(80公尺×50公尺),海拔 高2,080公尺,可連接至第37林班,將火 場區隔南北二大區塊(如圖5),稱「第
一防線」(Control Line),原有B防火林帶則 為第二防線。
方法: 以往之造林方式係全面積整地新植規定 造 林 株 數 , 此 方 法 雖 有 益 於 造 林 木 生 長,但也易使雜草蔓生。因此,本防火 林帶建議以減少產生輕質燃料為目標,
施作方式如下:
1. 維護栓皮櫟、木荷、青剛櫟等闊葉樹之上層 林木。
2. 維護下層灌木,抑制雜草生長。
3. 空隙地實施點狀造林。
4. 每年勘查地表燃料累積情形,必要時實施清 除。
( 二 ) 整建新直升機臨時起降平台
目標:快速運送物資、人力及供水。
位置: 於火場最高點「馬武佐野山」旁建立直 升機臨時起降平台
整建程序:
1. 地面初勘:由於直升機起降平台應著重平 坦,且附近無突出之障礙物(如山丘、林 木、架空纜線等),避免影響進/離、繞 場空域之飛行安全。經勘查發現第 38 林 班馬武佐野山三角點旁,地勢平坦,腹地 有 80×40 公尺,海拔高 2,360 公尺,足夠 UH-60M 黑鷹直升機臨時起降空間。此平台 之原有林木遭大火嚴重燒毀,現地多為芒 草及樹頭(0 ~ 1 公尺高)(如圖 6、7),
但為安全起見仍需砍除數株臺灣二葉松。
▲圖5、第一防線之林況
升機識別標線,H 之橫線與進場方向垂直;
(6)設置簡易風向指示器。
4. 試停降作業:由直升機進行試停降並提出 改善意見。
5. 維護作業:平台完成後,恐因下雨有所塌 陷,因此要重複補土壓實工作,估計每年 1 次,直到地表穩定。
6. 強化作業:停降區可規劃粗碎石級配進行 地面鋪設,將使起降平台更為穩定。以厚 度 10 公分計算,約需 70 立方碎石,總重 超過百噸,在空中運送時將耗費相當大的 能量。建議可採植草磚模式,先穩固停降 區周圍或排列井字形,強護地表強度避免 土壤流失。未來視狀況穩固或擴大停降區,
亦有利國軍 CH-47 雙螺旋漿型直升機停降。
( 三 ) 建立空中支援水線
自民國 91 年的武陵森林火災開始,首次引 進空中直升機吊掛水袋,從溪流、水庫取水後,
對火場進行空中灑水,其目的是透過持續性灑 水,能夠減緩火勢、控制火場範圍,爭取地面 部隊的時間與空間,但單憑空中灑水是無法將 林火熄滅的,如此,在民國 98 年間八仙山事業 區之紅香地區森林火災搶救過程中,發展出一 種「空中水線」的概念(如圖 8),它是一種 新型的森林火災搶救模式,與地面消防水線最 大區別,就是利用直升機吊掛水袋,取水後投 注入火場附近臨時架設之開口水袋(如圖 9),
以提供地面部隊消防幫浦使用,這是一種克服 高山深遠地區的缺乏水源救災模式。
2. 空中勘查平台可行性:請空中勤務總隊派 遣直升機對此平台進行空勘,提供整建意 見。
3. 整地作業:平台為 80×40 公尺範圍,其中 地面停降區設定為 30 公尺直徑之圓形,但 因為該地點步行需 3 小時,怪手機具無法 到達,故將依下列方式施作:(1)採用人 力進行除草及挖除樹頭之整地作業,達到 表面平整;(2)協調直升機載運小型機具
(例如:夯土機)進場,壓實地面;(3)
清除碎石或其他鬆動物體(例如枝條),
避免因直升機旋翼轉動產生之下沖氣流而 捲起;(4)清除地面尖銳之物,保護直升 機機輪安全;(5)設置白色字母「H」直
▲圖6、預定直升機臨時起降平台
▲圖7、火災後之樹頭
在此模式下,未來可於直升機臨時起降平 台旁鄰近高點處(海拔高 2,380 公尺),設置 鋁製「21 噸消防蓄水塔」(直徑 3 公尺,高度 3公尺。內部加強支撐架。取水口及排水口)(如 圖 10),座底穩固基礎,塔頂開口供直升機注
水,平時藉雨水補充,乾燥季節或火災發生時 商請內政部空中勤務總隊直升機注滿水位,供 救火水源。又考量枯水期取水不易,也無法從 七家灣溪就近取水,應於附近交通便利之處設 置蓄水池,或商借武陵農場內之農用水池,以 利縮短空中取水時間。
( 四 ) 多重防護效果
「救災視同作戰」,前述「第一防線」除 有闊葉樹林之防火林帶保護外,透過空中水線 模式事先佈置水線,更能有效控制火勢,或增 加救火隊員安全。因此,可建置管線(距離約 1,200 公尺,高低差 280 公尺)及壓力調節設 施,使水塔水源第一時間送至第一防線(如圖 11),可利用水壓自動噴灑,或人力抵達後加 裝高壓幫浦管線延長供水,或使用個人式背負 式水袋,再加上空勤總隊直升機對本防線重點 投水,發揮多重效果,假若防線有被林火突破 危機,可退至下一個山頭之第二防線防火林帶 固守,以此類推,全力控制火場在山頭之間的 範圍。
▲圖8、空中水線示意圖
▲圖9、臨時開口水袋投水操作訓練
▲圖10、消防水池示意圖 ▲圖11、消防水塔與第一防線
五、結語
透過實例的探討,發現一些與過去不同的 想法。包括:1、防火林帶位置的選擇可參照 林火的歷史資料,配合天然阻隔,達到更好效 果;2、空中水線的建置,跳脫直接對團火投 水的滅火模式,使地面部隊有水可用,有助於 樹頭火及殘火處理;3、事先擬定火災好發地 區之防救措施,只要火災發生,各部隊都瞭解 防線位置及功能,縮短應變時間。
「高山森林救火」是最困難的災害搶救
之一,它位處深山,缺水缺電缺糧食,不僅要 面對火災的危險,更要克服寒冷氣候及鮮少人 跡的困難地形,真非一般人所能承擔。有鑑於 此,東勢林區管理處於 105 年底提出「事先 整備防線」新的概念,使得救災更有條理、應 變更能迅速、人員更加安全,俾使森林火災的 防範工作進入新層次的事前審慎規劃,事中有 效運用階段。
參考文獻 (請逕洽作者)
附表、武陵地區兩次火災對照
發生日期 91/05/11(第1次大火) 105/04/09(第2次大火)
被害地點 東 勢 林 區 管 理 處
大 甲 溪 事 業 區 第 3 7 、 3 8 林 班 ( 武 陵 地 區 )
林相 人 工 針 闊 混 交 造 林 地
發現時間 91/05/11 10:40 1 0 5/0 4 /0 9 1 6 : 0 0 熄滅時間 91/05/17 05:50 1 0 5/0 4 /1 1 1 7 : 3 0
救火天數 5天19小時 2 天 1 小 時
救火指揮官 處 長 處 長
發生原因 燃料累積、天氣乾燥,引火整地不慎。 燃料累積、天氣乾燥,人為遺留火種不慎。
被害情形
(延燒狀況)
空照判釋結果,火災波及範圍127公頃,被害面積 101.28公頃;臺灣二葉松、青剛櫟及其他闊葉樹林。
空照判釋結果,火災被害面積13.88公頃;臺灣二葉松、
櫧櫟類及造林地。
動員情形
動員本局、東勢處、南投處、嘉義處、屏東處、羅東 處、新竹處、花蓮處、消防隊、警察、雪霸國家公園 管理處、國軍特種部隊、森林保育處、民眾,合計 1,486人。
動員林務局本局、東勢處、南投處、羅東處、消防隊、森 林保育處、武陵農場、空勤總隊、國軍特種部隊,合計 117人。
搶救困難因素
一、 乾燥季節雜草、臺灣二葉松易燃,稍有疏失即引 燃,不易防範。
二、 因海拔高氣溫低且枯枝落葉富含松脂精油不易腐 爛,形成大量燃料累積且連續分布,往往大面積 迅速延燒,不易撲滅。
一、 因前次火災後造成原有林木消失,林地裸空芒草居 多,加上季節乾燥,稍有疏失即引燃,不易防範。
二、 因多屬輕質燃料,致迅速延燒,火強度瞬間提高,人 員無法接近。
復育方式 人 工 造 林 自 然 復 育 、 人 工 造 林