Параметры лесных пожаров

1. Тактические части лесного пожара

Динамичной стороной лесных пожаров является скорость их распространения, рисунок 1.

Данные о площади и величине периметра кромки пожаров используются при предварительных расчетах необходимых средств пожаротушения. Параметры скорости распространения пожаров находят на основе моделирования происходящих процессов, сведения о которых получают по непосредственным наблюдениям.

Рисунок 1. Схема классификации лесных пожаров (А) и схема развития типичного лесного пожара (Б) [7].

Процесс горения при верховых пожарах, как правило, скрыт от наблюдателя плотным шлейфом дыма и до настоящего времени мало изучен. Наиболее распространены и реально осуществляемы наблюдения за низовыми пожарами. Однако проведение непосредственных замеров и экспериментов связано с большим риском и поэтому проводятся в очень ограниченных масштабах. Наибольшее распространение получили модельные расчеты происходящих процессов. Для определения скорости распространения низовых пожаров, предложено несколько формализованных моделей. Расчет площади, скорости распространения и периметра лесного пожара лесного пожара. Найдено, что площадь лесных пожаров (S) пропорциональна цифровому выражению природной пожарной опасности (к), погодным и сезонным условиям года (n), периоду времени от момента возникновения (t) и выражается соотношением:

(1).

Для удобства расчетов закономерность преобразована в следующий вид:

(2).

где v₁, v₂, v₃ — соответственно скорости пожара по фронту, флангу и тылу, t-время от момента возникновения пожара, мин. С учетом взаимосвязей между скоростями пожаров аналитическое выражение упрощается:

Скорость распространения пожаров при скорости ветра 3−5 м/с в среднем по фронту для сосновых типов леса по классам природной пожарной опасности составляет:

• 1 весной 2,5−4,0; летом и осенью — 2,0−4,0(м/мин);
• 2 «2,5 «2,0;
• 3 «2,0 «1,5;
• 4 «1,0 «0,5;
• 5 «0,5 «0,25.

Распространение огня по фронту, флангу и тылу пожара взаимозависимо и аналитически отражается следующими взаимосвязями (по Г. П. Телицину):

; (4).

; (5).

; (6).

; (7).

; (8).

где v₀ Ї скорость распространения огня в равнинных условиях в безветренную погоду, м/мин;

v₄ Ї скорость ветра, м/с;

К Ї коэффициент, учитывающий раздувающее влияние пламени;

С Ї удельная теплоемкость горючих материалов, кДж/кг градС;

По формулам определяется скорость распространения огня на любой из кромок пожара, если известна скорость на одной из них, и оценивается опасность развития пожара на любом участке.

Обнаружена также зависимость скорости фронтального распространения огня от скорости ветра под пологом леса, площади и влажности горючего материала, черноты пламени (Н. П. Курбатский, Г. П. Телицын):

; (9).

где Е — коэффициент черноты пламени;

v — скорость ветра под пологом леса на высоте 2 м, м/с;

Р — плотность сложения горючего материала, кг/м³

W — влажность горючего материала, %.

Наиболее близкие к реальным показатели скорости фронтального распространения огня в зависимости от перечисленных факторов наблюдаются при следующих их значениях:

Е — 0,14 -0,45; Р — 1,7−5,0 кг/м³; W — 20−50%; v — 1−5 м/с.

3. Лабораторная работа

Цель: определение показателей распространения пожара.

Материалы и оборудование: данные замеров параметров пожара, калькуляторы.

Ход работы Задание 1.

По данным таблицы 1 и приведенным формулам 1−3 определить площадь распространения низового пожара.

Задание 2.

• — По данным таблицы 1 и приведенным формулам 4−6 определить скорость распространения низового пожара по тактическим частям очага распространения огня.
• — Определить скорость распространения низового пожара по зависимости 9, устанавливающей регрессионную связь между скоростью распространения пожара по фронтальному направлению, скоростью ветра под пологом леса, плотностью и влажностью горючего материала, представленным в таблице 2.

Задание 3.

— Используя найденную скорость и формулы 7, 8 рассчитать скорость распространения огня по флангам и в тылу очага возгорания, таблица 3.

Задание 4.

• — Определить протяженность периметра низового пожара по заданным значениям линейной скорости распространения фронта пожара и времени с момента возникновения пожара, таблица 3.
• — По данным расчетов скорости распространения пожара выполнить:
  • а) схему распространения пожара лесного пожара на момент обнаружения, начала тушения и конец локализации пожара;
  • б) тактическую схему тушения (обозначить на рисунке), учитывая вероятный прирост периметра пожара;

Таблица 1 — Варианты данных.

Таблица 2. Варианты данных к заданию 3.

Таблица 3. Варианты данных к заданию 4.

• 1 Гусев, В. Г. Физико-математические модели распространения пожаров и противопожарные барьеры в сосновых лесах: монография / В. Г. Гусев. — СПб.: ФГУ «СПбНИИЛХ», 2005, 200с.
• 2 Коровин, Г. Н. Таблицы предельных значений площадей и периметров лесных пожаров к началу тушения: временные нормативы по тушению лесных пожаров / Г. Н. Коровин, М. А. Шешуков, С. И. Душа-Гудым. — М., ЦБНТИлесхоз, 1986, 27с.
• 3 Мелехов, И. С. Лесная пирология: учеб. пособие / И. С. Мелехов, С. И Душа-Гудым, Е. П. Сергеева. — М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007. 296 с.
• 4 Мельников, В. С. Лесная пирология: учеб. пособие / В. С. Мельников, А. П. Смирнов. — СПб: 2005. — 48 с.
• 5 Мурахтанов, Е. С. Основы лесохозяйственной радиационной экологии: курс лекций / Е. С. Мурахтанов, Н. А. Кочегарова. — Брянск: 1995. — 345 с.
• 6 Переволоцкий, А. Н. Основы ведения лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения: конспект лекций / А. Н. Переволоцкий, И. М. Булавик. — Мн.: Белгослес, 2003. — 144 с.
• 7 Рихтер, И. Э. Лесная пирология с основами радиоэкологии: учебн. пособие / И. Э. Рихтер. — Мн.: БГТУ, 1996. -290 с.
• 8 Усеня, В. В. Лесные пожары, последствия и борьба с ними: монография / В. В. Усеня. — Гомель: ИЛ НАН Беларуси, 2002. — 205с.