Лесной пожар

Лишая почву растительного покрова, лесные пожары приводят к серьезному и долговременному ухудшению состояния водосборных бассейнов, снижают рекреационную и научную ценность ландшафтов.

Лесные пожары ведут к уменьшению стока рек. Лесной пожар приводит к снижению общего уровня грунтовых вод. Экологический ущерб принимает особенно крупные масштабы, когда на больших площадях гарей происходит смена хвойных лесов на производные мелколиственные. В этом случае изменяется гидрологический режим природных комплексов. Снижение водорегулирующей функции лесов вследствие появления больших площадей гарей является одной из главных причин наводнений.

3. Расчетная часть

3.1 Расчет времени тушения участка кромки крупного лесного пожара рабочими с ручными инструментами

При составлении оперативного плана тушения крупного лесного пожара (КЛП) необходимо в короткий срок определить количество сил и средств пожаротушения, время их доставки к пожару, способы и приемы тушения, продолжительность локализации пожара, как на отдельных участках так и в целом. После утверждения общего плана тушения пожара дальнейшая детализация операций производится по формулам, номограммам и таблицам, что значительно ускоряет составление документов. Рассчитывается время начала и окончания работ на разных участках пожара, число занятых людей и технических средств, виды, последовательность и объемы выполняемых работ и т.д. Кроме того, можно оперативно рассчитывать мероприятия по привлечению дополнительных сил и средств и маневрированию ими в процессе тушения. В связи с тем, что обстановка на пожаре часто непредвиденно меняется, тактические расчеты помогают в разные периоды тушения своевременно корректировать действия по борьбе с пожаром. Тактические расчеты являются необходимым инструментом для получения руководителем тушения информации, позволяющей оперативно оценить обстановку на пожаре, принимать правильные решения в быстро меняющейся обстановке. При выполнении тактических расчетов следует учитывать параметры условий среды и пожара (лесоводственные, метеорологические, тактико-технические данные средств тушения и т.д.) и параметры управления (способы тушения, количество технических средств, время начала и возможного окончания работ по тушению, ширина и направление заградительных полос и т.д.). Всe тактические расчеты по характеру решаемых вопросов подразделяются на прямые и обратные. Первые позволяют получить количественные данные для определения ожидаемого результата при использовании привлекаемых сил и средств одного из вариантов действий. Например, локализация пожара осуществляется заранее установленным количеством технических средств, и прямой расчет производят с целью определения времени локализации, размера выгоревшей площади, затрат на выполнение работ, т.е. оценивается эффективность данного варианта тушения. Вторые делают в тех случаях, когда при принятии решения необходимо определить, какое количество сил и средств потребуется для достижения заданного результата (например, локализовать пожар в течение суток).Особую роль в выполнении тактических расчетов играет прогнозирование параметров развития пожаров, устанавливающее вид, интенсивность, скорость распространения, которыми будет характеризоваться пожар в период его локализации. Тактические расчёты помогают руководителю тушения пожара в сложной обстановке принять правильное решение в короткий промежуток времени. Поэтому методика расчетов должна обеспечивать точность и быть простой и быстро выполнимой.

Моделирование распространения лесных пожаров и их локализации на современных ЭВМ позволяют передать функции планирования операций по борьбе с пожаром вычислительной машине. Сложность математических моделей, высокая точность выполнения расчетов на ЭВМ не всегда соответствуют точности исходной информации. Это одна из причин того, что математические модели распространения и тушения лесных пожаров пока не нашли широкого применения в практике охраны лесов.

Использование в практике простых методов расчетов, которые выполняются непосредственно специалистами, участвующими в тушении пожара, с применением простейших вычислительных средств позволяют более оперативно оценивать обстановку и составлять оперативные планы тушения.

Расчет скорости локализации пожара. При выполнении тактических расчетов можно выделить два типа операций по локализации пожара, которые обусловливают специфику их выполнения:

- непосредственное взаимодействие с кромкой пожара (активное тушение, а также создание заградительных полос на заданном расстоянии от кромки);

- использование естественных и искусственных рубежей для остановки пожара отжигом.

Принципиальное различие этих двух типов локализации заключается в том, что в первом случае силы и средства локализации находятся на кромке пожара или на некотором расстоянии от нее, а линия локализации определяется соотношением скорости продвижения кромки и производительности работ по локализации. Во втором - линия локализации в меньшей степени зависит от контура распространяющегося пожара. Единственное условие - чтобы работы на выбранных рубежах были закончены к подходу пожара, и ширина заградительных полос соответствовала необходимым требованиям. Различаются эти типы также тем, что в первом случае протяженность локализованной части пожара непрерывно увеличивается в процессе выполнения работ, а во втором это происходит по мере приближения пожара к подготовленным рубежам. К этому времени работы по локализации могут быть закончены, и в дальнейшем проводится дотушивание и окарауливание.

Для этой группы методов локализации основой расчетов является сопоставление времени работ на исходных рубежах и времени достижения их пожаром при соблюдении необходимых требований к создаваемым заградительным барьерам.

Более сложными методами проводятся тактические расчеты для первого случая. Это связано с тем, что процесс характеризуется постоянным взаимодействием сил и средств локализации с кромкой пожара, в результате чего линия локализации как бы постоянно отклоняется в сторону от пожара. Причем это отклонение тем существеннее, чем меньше разрыв между производительностью средств тушения и скоростью продвижения кромки. Очевидно, что при скорости кромки, превышающей производительность технического средства или рабочего с ручным инструментом, локализация пожара на данном участке невозможна.

Для упрощения тактических расчетов вводится понятие эффективной скорости локализации (Vэф), которая определяется для элементарного участка кромки пожара по формуле:

где: Vлок - производительность технического средства (или рабочего при тушении ручным инструментом);

Vкр - скорость распространения кромки пожара (время, в течение которого будет локализован весь участок, равно 100:1,3 = 77 мин).

Если на некотором однородном участке кромки пожара, распространяющегося со скоростью Vкр, работают несколько технических средств или несколько тушилыциков с ручным инвентарем, имеющих одинаковую производительность Vлок одновременно, то общая эффективная скорость локализации на данном участке равна сумме эффективных скоростей локализации каждого технического средства, т.е.

Продолжая приведенный выше пример для случая пяти тушилыциков с ручными орудиями, получаем, что их общая эффективная скорость локализации равна 1,3 м/мин х 5 = 6,5 м/мин. Неправильно было бы сначала найти суммарную производительность всех тушильщиков: 2 м/мин х 5 = 10 м/мин, а затем воспользоваться формулой. Это допустимо только в том случае, когда производительность 10 м/мин, обеспечивается одним техническим средством:

Предполагая, что условия распространения периметра пожара или участка его кромки однородны, процесс локализации можно однозначно описать, если известны (или определены) следующие параметры,

Где:

фсв - время свободного распространения пожара (до начала локализации);

Vп- скорость нарастания периметра пожара (изменение протяженности за единицу времени);

Vэф - общая эффективная скорость локализации.

Для того чтобы локализация пожара была осуществлена за время ф, необходимо обеспечить эффективную скорость локализации

Для КЛП эти формулы следует применять для отдельных участков кромки пожара, где условия распространения более однородны. При произведении расчетов для участка кромки берется средняя скорость продвижения данного участка, что обеспечивает удовлетворительную точность.

При нарушении однородности условий распространения пожара, в формуле вместо времени свободного распространения фсв рекомендуется использовать отношение протяженности кромки на данном участке (Рнач) к периметрической скорости пожара на этом участке, т.е.

Это обусловлено тем, что для локализации важно не время свободного распространения пожара само по себе, а протяженность кромки и периметрическая скорость к началу тушения. При распространении пожара в однородных условиях выполняется соотношение. Однако в действительности условия распространения со временем существенно изменяются, например, при увеличении скорости ветра периметрическая скорость возрастает. Кроме того, не редки ситуации, когда время возникновения пожара вообще трудно установить. Поэтому физический смысл параметра фсв - это время свободного распространения пожара в предположении, что скорость его распространения была такая же, как в момент начала тушения.

Например, протяженность кромки в зоне пожара на момент начала тушения 1 км, периметрическая скорость 0,2 км/ч. Возможны различные варианты поведения пожара в предшествующий период:

- пожар распространяется с такой же скоростью ф1 = 1 : 0,2 = 5 ч;

- пожар распространяется при слабом ветре (Vп = 0,1 км/ч) ф2 = 1 : 0,1 = 10 ч;

- пожар распространяется при сильном ветре (Vп = 0,3 км/ч) ф3 = 1 : 0,3 = 3,3 ч.

При проведении расчетов во всех трех случаях необходимо принять фсв = 5 ч, так как это значение соответствует параметрам распространения пожара в зоне в настоящий момент.

Для расчетов маневра силами и средствами или привлечения дополнительных ресурсов для борьбы с пожаром необходимо определить величину периметрической скорости распространения кромки в различных зонах или пожара в целом, которая изменяется в процессе локализации.

Периметрическая скорость пожара (Vп) может определяться несколькими способами:

1. В момент времени ф1 и ф2 определяется протяженность горящей кромки, соответственно Р 1 и Р 2, и периметрическая скорость определяется по формуле:

2. Для пожаров, распространяющихся при сильном ветре или по склону, рекомендуется формула:

Расчеты организационных параметров управления производятся с целью определения общего количества требуемых трудовых и материальных ресурсов пожаротушения, средств доставки и затрат времени на ее осуществление.

Расчет общего количества сил и средств для борьбы с КЛП производится на основе информации о размерах пожара и его параметрах, условиях тушения, типах и количестве технических средств. В качестве управляющего параметра можно принять общую эффективную скорость локализации. Непосредственный расчет производится следующим образом. Планируется время, в течение которого требуется локализовать пожар. По формуле находится общая эффективная скорость локализации, по которой затем подбирается необходимое количество людей и технических средств с учетом их производительности в данных условиях. По производительности техники и времени локализации определяется общий объем работ и число рабочих, необходимое для дотушивания и окарауливания пожара.

Отметим, что эти расчеты носят укрупненный характер и предназначены для обоснования мероприятий по привлечению сил и средств и их доставки на пожар.

В виду отсутствия патрульных полетов (из-за сильного ветра) пожар был обнаружен на площади свыше 200 га. Периметр его составлял около 8 км. Ветер к тому времени прекратился, и пожар распространялся в разных направлениях со средней скоростью Vкр = 1м/мин (Vп = 0,38 км/ч). Поскольку пожар действовал в отдаленном районе и использовать технические средства не было возможности, было принято решение направить на пожар рабочих с ручными инструментами с целью локализации пожара в течении 10ч.

Для определения числа рабочих определена эффективная скорость локализации по формуле, где при значениях Vп = 0,38 км/ч, флок = 10 ч, ф = 21 ч. Полученное значение Vэф = 0,97 км/ч. Учитывая, что производительность одного рабочего 1,5 м/мин при Vкр = 1 м/мин, эффективная скорость локализации одного рабочего равна 1,1 м/мин, или 66 м/ч, т.е. число рабочих для локализации не должно быть менее 0,97:0,066 = 15 чел. С учетом перерывов в работе его нужно увеличить до 20-25 чел. Периметр локализованной кромки за 10 ч составил 1,5 х 60 х 10 х 15 = 13500 м, т.е. необходимо еще 27 чел. на окарауливание и дотушивание. На основании приведенных расчетов было принято решение направить на пожар 50 чел.

Расчет доставки на пожар сил и средств воздушным транспортом. При доставке людей и средств воздушным транспортом учитывается грузоподъемность летательных аппаратов, габариты и масса транспортируемых грузов, расстояние перевозки, а также время, необходимое на техническое обслуживание, заправку и отдых экипажей между рейсами.

Продолжительность одного рейса фр:

где: D - расстояние перевозки, км;

V - средняя скорость полета, км/ч;

фпас - пассивное время (среднее время, необходимое для погрузки, разгрузки, техобслуживания и т.п. на один рейс), ч.

Требуемое количество рейсов (Nр):

где: Р - общая масса перевозимых грузов, т;

k - коэффициент транспортабельности груза (отношение полезной грузоподъемности к массе вмещаемых грузов);

q - полезная грузоподъемность самолета или вертолета в данных условиях, т.

Количество рейсов, которое может сделать самолет (вертолет) за установленное время (Kp):

где: фп - установленное для перевозки время, ч.

Требуемое количество самолётов (вертолётов) для перевозки грузов в установленный срок (N):

При планировании работ по доставке следует стремиться доставить силы и технические средства в возможно короткий срок, но при борьбе с КЛП в отдалённых и труднодоступных районах требуется большое количество летательных аппаратов. В этом случае необходимо решать обратную задачу: зная количество аппаратов, определять время перевозки данного количества сил и средств.

Время доставки сил и средств (фд):

где: Nр - требуемое количество рейсов;

N - количество летательных аппаратов, использованных для доставки;

фр - продолжительность одного рейса.

В случае использования летательных аппаратов необходимо предварительно распределить всю массу грузов и людей между аппаратами и расчет производить отдельно для каждого типа, а в качестве общего времени доставки можно взять его максимальное значение.

Например, определить время доставки грузов на пожар вертолетом Ми-8 при следующих исходных данных: D = 150 км, V = 200 км/ч, фпас = 1 ч, k = 1,5, q = 4 т, Р = 8 т. По формулам находим продолжительность одного рейса фр = 2,5 ч; необходимое количество рейсов Nр = 3; время доставки фд = 7,5 ч.

При доставке к месту пожара людей и техники наземным транспортом устанавливается, прежде всего, маршрут следования, выделяются типы дорог и условия передвижения по бездорожью (по лесу).

Протяженность маршрута

где: lм - протяженность участков маршрута, соответствующих разным типам дорог, км;

n - количество разных участков маршрута.

Время следования сил и средств к месту пожара (фсл):

где: Vi - скорость движения на i-м участке маршрута, км/ч.

Средняя скорость движения

Требуемое количество машино-рейсов для перевозки людей и техники на пожар (Nр):

где: Р - общая масса перевозимых грузов, т;

К - коэффициент транспортабельности грузов;

q - грузоподъемность транспортного средства.

Продолжительность одного рейса

где: фсл - время движения по маршруту до пожара, ч;

фпас - пассивное время (погрузка, выгрузка, заправка, техобслуживание, отдых водителей).

Количество рейсов, которое необходимо сделать каждому транспортному средству, (Кр):

где: N - имеющееся количество транспорта.

Общая продолжительность перевозки сил и технических средств на пожар:

- с возвращением транспорта (фобщ)

Например, определить время доставки на лесной пожар грузов автомобилем ЗИЛ-131 при следующих условиях: маршрут следования состоит из 3 участков: 25 км гравийной дороги, 12 - грунтовой, 8 - автозимник; скорость автомобиля на этих участках соответственно 35, 25, 10 км/ч; фпас = 1 ч; q = 3,5 т; k = 2; D = 4,5 т.

По формулам находим: протяженность маршрута D = 45 км; время следования к пожару фсл = 2 ч, средняя скорость движения V = 22,5 км/ч; продолжительность одного рейса фр = 5 ч; необходимое число рейсов Nр = 3; общая продолжительность доставки фобщ = 15ч.

Заключение

Приведены общие статистические сведения о лесных пожарах. Перечислены страны, в которых традиционно фиксируется значительное число пожаров.

Рассмотрена классификация лесных пожаров. Они подразделяются на низовые, верховые и подземные. В свою очередь низовые и верховые пожары могут быть устойчивыми и беглыми. Указана классификация лесных пожаров по скорости распространения (для низового и верхового пожара) и по глубине выгорания (для подземного пожара). Приведена также классификация в зависимости от площади возгорания.

Выявлены причины возникновения лесных пожаров: большая часть лесных пожаров возникает по вине населения (72%), значительный вклад в возникновение пожаров вносят грозовые разряды (14%) и 7% лесных пожаров происходит из-за сельхозпалов. Возникновению лесных пожаров во многом способствуют засухи, также причиной возникновения пожаров могут стать и метеорологические условия.

Проанализированы тактики и приемы локализации лесных пожаров, а также приемы их ликвидации. Указаны последовательно осуществляемые стадии (этапы) тушения лесного пожара. Приведены тактические способы локализации пожаров. Проанализированы способы и технические средства, применяемые при тушении лесных пожаров. Приведены основные меры защиты населения от лесных пожаров.

Проанализированы экологические последствия лесных пожаров. Приведена различная классификация экологических последствий лесных пожаров. Рассмотрены экологические последствия лесных пожаров в зависимости от продолжительности последствий (краткосрочные и отдаленные): все краткосрочные последствия носят негативный характер, отдаленные же могут быть как позитивными, так и негативными. Произведен расчет времени тушения участка кромки КЛП рабочими с ручными инструментами, бригадой численностью n. Показан расчет суммарной производительности бригады тушильщиков. Выполнен расчет экологического ущерба от общего числа возникших пожаров.

Литература

1. Теребнев, В.В. . Противопожарная защита и тушение пожаров/ В.В. Теребнев, В.В. Артемьев, А.В. Подгрушный.-- М. : Пожнаука, 2007-. Кн. 5: Леса, торфяники, лесосклады.-- 2007 .-- 356 с.

2. http://ru.wikipedia.org/wiki/Лесной_пожар

3. Барановский, Н.В. Информационно-прогностическая система определения вероятности возникновения лесных пожаров / Н.В. Барановский, А.М. Гришин, Т.П. Лоскутникова // Вычислительные технологии.-- 2003 .-- Т. 8., N2 .-- С. 16-26

4. ГОСТ Р 22.1.09-99 Безопасность в чрезвычайных ситуациях. Мониторинг и прогнозирование лесных пожаров

5. http://ephf.ispu.ru/Классификация_пожаров

6. Нестеров, Л.И. Что мы знаем о лесах и пожарах в них? / Л.И. Нестеров // Вопросы статистики.-- 2006 .-- N 4 .-- С. 91-93

7. http://www.fire.nad.ru/ Лесные_пожары:_классификация,_ прогнозирование,_организация тушения

8. Безопасность и защита населения в чрезвычайных ситуациях: Учебник для населения /Под общей редакцией зам. министра МЧС России Г.Н. Кириллова. - М.. 2001;

9. Гришин, А.М. О влиянии негативных экологических последствий лесных пожаров / А.М. Гришин // Экологические системы и приборы.-- 2003 .-- N4 .-- С. 40-43

10. http://www.skitalets.ru/books/taiga/Вызывание_осадков

11. http://www.temadnya.ru/spravka/Лесные_и_торфяные_пожары:_ причины_и_последствия

12. Сапожников А.П. Роль огня в формировании лесных почв / А.П. Сапожников // Экология, 1976. № 1.

Приложение А.

Поражающие факторы лесных пожаров

Приложение Б.

Экологическая опасность различных видов лесных пожаров

Размещено на Allbest.ru