Опасные природные процессы 1
Раздел № 5. Природные пожары и защита от них Лекция № 16. Природные пожары и защита от них Вопросы 1. Леса Калининградской области и России. 2. Пожары. Поражающие факторы, причины, последствия природных пожаров. Лесные пожары 3. Классификация природных пожаров 4. Степени пожарной опасности лесов 5. Профилактика, тушение природных пожаров. 2
1. Леса Калининградской области и России
В России сосредоточено 25% всех лесов планеты. Лесистость Калининградской области - 18%, на одного жителя области приходится 0, 3 га лесов. Лесистость в среднем по Европе - 38%; лесистость в Литве и Польше - 28%. 4
Карта лесов Калининградской области 5
Основные лесообразующие породы лесного фонда 6
Торф - горючее полезное ископаемое, используется как топливо, удобрение, теплоизоляционный материал и др. Содержит 50 -60% углерода. Торфяные месторождения в Калининградской области занимают более 7 % территории. Общая площадь торфяников - свыше 100 тыс. га, Мировые запасы - 500 млрд т (186 - в России); запасы в области - более 310 млн. т (2, 5 – 3 млрд. м 3). 7
2. Пожары. Поражающие факторы, причины, последствия природных пожаров. Лесные пожары
Пожар - неконтролируемое горение вне специального очага, сопровождающееся уничтожением ценностей и представляющее собой опасность для жизни людей. Горение - физико-химический процесс с выделением тепла, света, дыма. Для возникновения горения необходимы: q горючий материал; q окислитель; q источник зажигания. Зона пожара - пространство, в котором происходит пожар. Зона горения - пространство, в котором протекает процесс горения. Зона задымления - пространство, примыкающее к зоне горения, заполненное дымом. 9
Пожары в условиях природы – ландшафтные (природные) пожары. В зависимости от места возникновения они подразделяются на: q лесные, q болотные (торфяные), q тундровые, q степные (травяные), q кaмышовые, q полевые. 10
Природные пожары Источник ЧС природного характера Пожар ландшафтный Наименование ПФ источника ЧС природного характера Характер действия, проявления ПФ источника ЧС природного характера Теплофизический Пламя. Нагрев тепловым потоком. Тепловой удар. Помутнение воздуха. Опасные дымы Химический Загрязнение атмосферы, почвы, грунтов, гидросферы 11
Причины возникновения природных пожаров: q естественные факторы – v разряд молнии (7 – 8% случаев пожаров), v трение, v падение космического тела; q нарушения человеком требований пожарной безопасности (до 90% случаев пожаров). q q q Последствия природных пожаров: уничтожение лесных массивов, растений; гибель животных, растений, людей; загрязнение атмосферы; нарушение теплового баланса; эрозия почвы. 12
В продуктах горения идентифицировано более 50 легколетучих соединений: q метан и другие алканы, q алкены, q бензол и его гомологи, q спирты, q карбонильные соединения, в том числе непредельные альдегиды и кетоны. 13
Состав продуктов горения при лесных и торфяных пожарах Концентрация, кг/м 3 Низовой пожар Пожар па торфянике Повальный верховой пожар Оксид углерода (СО) 0, 135 Диоксид углерода (СО 2) 0, 094 0, 000405 Сажа (С) 0, 0062 0, 011 0, 0014 Дым (ультрадисперсные частицы Si. O 2) 0, 0345 0, 055 0, 014 Метан (СН 4) 0, 075 Непредельные углеводороды 0, 011 Озон (О 3) 0, 001 14 0, 001 Загрязнитель Оксиды азота (NOх)
На одном га горящего леса образуется: q 80 -100 т дымовых частиц и q 10 -12 т оксидов углерода, серы и азота. Дым состоит из: q смолистых веществ, паров воды - более 50 %; q газов и сажи - 25 %; q золы - 20 %. 15
Для всех видов пожаров характерно: q взаимодействие в слое пламени горючего вещества с окислителем; q выделение в зоне горения тепла, света, продуктов сгорания. Лесной пожар – стихийное (неуправляемое) горение, распространившееся на лесную площадь, окруженную негорящей территорией. Целевой пал - возникшее по воле человека, для достижения определенных хозяйственных целей, управляемое горение с заданной силой, не выходящее за границы намеченного участка лесной площади. 16
Характер горения при лесном пожаре: q наибольшая интенсивность – на кромке пожара; q внутри пройденной огнем площади (пожарище) - догорают отдельные пни, дуплистые деревья и. т. п. ; q продвигающаяся наиболее быстро и горящая наиболее сильно кромка - фронт пожара; q противоположная – с наименьшей скоростью – тыл пожара; q части кромки между тылом и фронтом – левый и правый фланги. На равнине фронт пожара движется по ветру, тыл - против ветра. В горах фронтальная кромка - поднимается вверх по склону. 17
18
Пожары с 7 по 16 ноября 2009 года 19
3. Классификация природных пожаров
Лесные пожары подразделяются на: низовые, верховые, почвенные, пятнистые. 21
22
Низовые пожары - горят нижние части деревьев, трава, валежник, подлесок, выступающие корни (98 % от годового количества пожаров и охватывают 81, 4 % площади). Подразделяются на: q напочвенные, q подлесокустарниковые ; q валежниковые пожары. Различают: q Слабые - высота пламени до 0, 5 м; q Средние - высота пламени 0, 5 – 1, 5 м; q Сильные - высота пламени 1, 5 м и выше; Скорость распространения - 2. 5 -3, 0 м/мин. 23
Температура в почве достигает: q 250 -300 °С на поверхности; q 150 °С на глубине 2 см; q 50 °С на глубине 5 см. По характеру распространения разделяются на: q беглые - горит верхняя, более сухая часть напочвенного покрова; q устойчивые - покров прогорает до почвы; за счёт увеличения ее ширины горение длится дольше, сопровождаясь тлением (во 2 -й половине лета). 24
Устойчивый низовой пожар 25
Беглый низовой пожар 26
27
28
Верховые пожары - при сильном ветре, характеризуются быстрым продвижением огня по кронам деревьев (1, 5 % от общего количества, и охватывают 11. 6 % площади). Скорость достигает 400 -500 м/мин. Ветер разносит горящие ветви и искры, которые поджигают лес на десятки (сотни) метров вперед, создавая новые очаги пожара. Различают: q повальные - горят одновременно все ярусы леса; q вершинные - когда горение по кронам на короткое время, скачком, вырывается вверх, опережая фронт низового пожара. 29
В зоне сплошных пожаров может наблюдаться огненный шторм – особо интенсивный пожар, в центре которого возникает восходящая вверх конвекционная колонка в виде огненного вихревого столба. К ней устремлены от периферии площади пожара сильные ветровые потоки. Потушить огненный шторм практически невозможно. Зона сплошных пожаров характеризуется: q быстрым развитием и распространением пожаров, q высокими температурой, задымленностью, загазованностью, опасными для жизни. Проезд через неё - невозможен или сопряжен с проведением специальных противопожарных мероприятий. 30
Верховой устойчивый пожар 31
32
Верховой беглый пожар 33
34
35
36
К крупным лесным пожарам (КЛП) относят пожары площадью: q более 200 га - в Азиатской части России; q более 25 га — в Европейской части России. КЛП чаще бывают смешанными — низовыми и верховыми одновременно. Для возникновения КЛП с переходом в верховые необходимо: q большое количество очагов (участков) низовых пожаров, q сухая жаркая погода (III—V классы пожарной опасности), q усиление ветра от умеренного до сильного или штормового. Наиболее часто КЛП возникают в Сибири и на Дальнем Востоке, в экстремальные погодные условия - в засуху. Критическое условие возникновения: q весной — 10 -дневный период без дождя, q летом — 20 -дневный, q осенью — 30— 40 -дневный. 37
Классы лесных пожаров, в зависимости от площади, охваченной огнём Классы лесных пожаров, в зависимости от площади охваченной огнём 38
Почвенные пожары - когда беспламенное распространяется q в слое подстилки или q торфа (0, 5 % от общего количества, площадь - 0, 02 %). горение В зависимости от горючего материала делятся на: q подстилочные; q дерновые; q торфяные: v одноочаговые – возникают от костра или удара молнии, v многоочаговые - в результате прохождения через заболоченный участок низового пожара. 39
Торфяные пожары (ТП) - возникают в местах нахождения торфяных полей и месторождений торфа. При возгорании огонь быстро распространяется по поверхности поля, при сильном ветре горящие частицы торфа перебрасываются на значительные расстояния, образуя новые очаги пожара. При проникновении огня в глубь торфяного массива, возгораются нижние слои торфа. Скорость распространения - несколько м/сутки. Пламя из подземного очага пожара прорываясь наружу, становится причиной возникновения наземных пожаров в населенных пунктах, лесных массивах, с/х угодьях, штабелях и караванах торфа. 40
Особенность ТП - выделение большого количества дыма с задымлением значительных территорий. 41
ТП возникают: q из-за неправильного обращения с огнем; q от разрядов молнии; q из-за самовозгорания, при t 0 > 500 (в летнюю жару почва в средней полосе может нагреваться до 52 – 540) ; q как развитие низового лесного пожара, с заглублением огня у стволов деревьев, которые из-за подгорания корней падают, образуя завалы. Торф горит медленно, на всю глубину залегания, во всех направлениях, независимо от направления и силы ветра. Под почвенным горизонтом он горит и во время умеренного дождя и снегопада. ТП охватывают большие площади и трудно поддаются тушению. 42
Пятнистые пожары – горение – по напочвенному покрову, пологу древостоя и кустарников, по воздуху - за счет разбрасывания перед кромкой пожара горящих частиц: от них возникают пятна новых возгораний, которые затем быстро соединяются друг с другом, образуя обширную горящую площадь (самые страшные).
Степные пожары - следствие возгорания сухой травы или зрелых посевов сельскохозяйственных культур, распространяются в ветреную погоду со скоростью до 120 км/ч. Камышовые пожары возникают по причине возгорания сухого камыша и надводной растительности. Характерные особенности: q высокая плотность огня, q быстрое распространение, q большое количество дыма. 44
45
4. Степени пожарной опасности лесов
Степень пожарной опасности в лесу по условиям погоды определяется по принятому в лесном хозяйстве комплексному показателю В. Г. Нестерова, который вычисляется на основе данных о: q температуре воздуха (в град), - определяется по сухому термометру психрометра; q температуре точки росы (в град), - по психрометрическим таблицам на основании отсчетов по сухому и смоченному термометрам; q количестве выпавших осадков (в мм), - определяется по осадкомеру. . где t 0 - температура воздуха в 12 ч по местному времени; τ° - точка росы в 12 ч (дефицит влажности); n - число дней последнего дождя. 47
Шкала пожарной опасности в лесу по условиям погоды Класс пожарной опасности по Значение комплексного условиям погоды показателя Степень пожарной опасности I До 300 — II От 301 до 1000 Малая III От 1001 до 4000 Средняя IV От 4001 до 10000 Высокая V Более 10000 Чрезвычайная 48
49
5. Профилактика и тушение природных пожаров
Мероприятия, составляющие основу профилактики леса : 1) повышение пожароустойчивости леса (разрежение леса лиственными породами, санитарные мероприятия, рубки ухода); 2)дифференциация леса на отдельные блоки, разделенные различными преградами для распространения огня (минерализованные полосы, противопожарные разрывы, канавы и заслоны); 3)создание условий для оперативного тушения возможного пожара (противопожарные водоемы, дороги специального назначения). 51
Тушение лесных пожаров (ТЛП) организуется в зависимости от их вида, размера и интенсивности. ТЛП включает: q остановку распространения огня; q прекращение процесса горения; q предотвращение возможности его возобновления. Для организации ТЛП необходимо: q провести разведку очага пожара; q определить: v вид пожара, v его характеристики, v основные направления распространения, v возможные естественные преграды, v места, могущие способствовать его распространению, v необходимые силы и средства для тушения. 52
Тушение пожара состоит из стадий : 1) остановка распространения пожара, 2) локализация пожара - прекращение возможности его дальнейшего распространения; 3) дотушивание пожара - ликвидация очагов горения, оставшихся на пройденной огнем площади; 4) окарауливание пожарища - предотвращение возможности загорания от невыявленных очагов. По характеру воздействия на процесс горения различают: q метод непосредственного тушения - используется при ликвидации низовых пожаров средней и слабой интенсивности; q косвенный метод тушения, основанный на создании заградительных полос и барьеров на пути распространения огня. 53
Способы ТЛП: q захлестывание огня по кромке пожара; q засыпка кромки пожара грунтом; q устройство на пути распространения пожара заградительных и минерализованных полос; q пуск отжига (встречного огня); q тушение горящей кромки водой и химическими веществами; q искусственное вызывание осадков из облаков. 54
Отжиг применяется при крупных пожарах и недостатке сил и средств для пожаротушения. Начинается с опорной полосы (реки, ручья, дороги, просеки), на краю которой, обращенном к пожару, создают вал из горючих материалов (сучьев валежника, сухой травы). Когда начнет ощущаться тяга воздуха в сторону пожара, вал поджигают. Ширина выжигаемой полосы д. б. не менее 10— 20 м, а при сильном низовом пожаре— 100 м. Верховой пожар тушат: q созданием заградительных полос шириной не менее высоты деревьев; q применяя отжиг - перед фронтом: не менее 150— 200 м, перед флангами—не менее 50 м; q используя воду. 55
56
Способы тушения подземных пожаров: 1) вокруг пожара в 8— 10 м от его кромки роют траншею (канаву) глубиной до минерализованного слоя грунта (уровня грунтовых вод) и заполняют ее водой; 2) вокруг пожара устраивают с помощью мотопомп, оснащенных специальными стволами-пиками (иглами) длиной до 2 м, полосу, насыщенную растворами химически активных веществсмачивателей (сульфанол, стиральный порошок и др. ), которые в сотни раз ускоряют процесс проникновения влаги в торф. Нагнетание осуществляют на расстоянии 5— 8 м от предполагаемой кромки подземного пожара, через 25— 30 см друг от друга. 57
Конец лекции
Основу борьбы с пожарами составляет удаление условий автокаталитического горения, т. е. vостановка пожара, vего локализация и vдотушивание с последующим окарауливанием. Способы достижения: 1) прекращение доступа кислорода к очагу горения путем сбивания пламени, засыпания грунтом и полива водой, пенами и огнегасящими химикатами; 2) лишение огня питательной среды, т. е. горючих материалов, путем вырубки или выжигания полос леса на пути огня или создания минерализованных полос с учетом естественных преград для огня (озер, рек и др. ). 59
Главный способ тушения подземного ТП - окапывание горящей территории торфа оградительными канавами. Канавы: ширина 0, 7— 1, 0 м, глубина - до минерального грунта или грунтовых вод. q q q На земляных работах используют специальную технику: канавокопатели, экскаваторы, бульдозеры, грейдеры, другие машины, пригодные для этой работы. Окапывание начинается со стороны объектов и НП, могущих загореться от торфа. Пожар тушат путем перекапывания горящего торфа и заливки его очень большим количеством воды (торф почти не намокает). Водой заливают места горения торфа под землей и на 61 поверхности земли.
62
Классы пожарной опасности лесных участков и цвета закраски Класс пожарной опасности лесных участков I II IV V Степень пожарной опасности Высокая Выше средней Средняя Ниже средней Низкая Цвет закраски на картах Красный Оранжевый Желтый Зеленый Голубой 65
Наиболее крупные по числу жертв лесные пожары 66
Лесные пожары в России 67
Причины лесных пожаров • • • По вине населения. До 80% пожаров возникает из-за нарушения населением мер пожарной безопасности при обращении с огнём в местах труда и отдыха, а также в результате использования в лесу неисправной техники. Грозовые разряды. Сельскохозяйственные палы. В отдельных районах в весенний период основной причиной возникновения пожаров являются сельскохозяйственные палы, которые проводятся с целью уничтожения прошлогодней сухой травы и обогащения почвы зольными элементами. По вине других организаций. Лесные пожары могут являться следствием недостаточно налаженной службы наблюдения за состоянием леса и несвоевременного оповещения соответствующих органов о возникших в лесу очагах пожара. Отдельные небольшие очаги могут превратиться в массовые пожары при резком изменении погодных условий и непринятии оперативных мер по их тушению. По невыясненным причинам 68
69
70
Поражающие факторы лесных пожаров • Основные поражающие факторы лесных пожаров: • Тепловое воздействие, вызывающее возгорание предметов и поражение людей • Задымление больших районов, оказывающее раздражающее действие на людей, вызывающее отравление угарным газом, потерю ориентировки и затрудняющее борьбу с пожаром • Отрицательное психическое действие на людей 71
Классификация лесных пожаров Лесные пожары классифицируются по характеру возгорания, скорости распространения и размеру площади, охваченной огнем. В зависимости от характера возгорания и состава леса пожары подразделяются на низовые, верховые и подземные. В зависимости от скорости распространения фронта пламени пожары могут быть слабыми, средней силы и сильными. По скорости распространения огня низовые и верховые подразделяются на устойчивые и беглые. По площади, охваченной огнем, лесные пожары подразделяются на шесть классов: • Загорание • Малый пожар • Небольшой пожар • Средний пожар • Крупные пожар • Катастрофический пожар 72
73
74
75
76
Параметры лесных пожаров 77
Прогнозирование обстановки при лесном пожаре Для оценки состояния пожарной опасности в лесу используется комплексный показатель К, который учитывает совокупность метеорологических элементов, влияющих на изменение влажности горючих материалов: температуры воздуха, количество выпавших осадков и т. п. . В зависимости от значений К существуют следующие классы пожарной опасности погоды: I (К<300); II (300<К<1000); III (1000<К<4000); IV(4000<К<12000); V(К>12000). По комплексному показателю определяется очерёдность возгорания различных лесных участков и травяного покрова. 78
Классификация пожарной опасности Общероссийская шкала имеет пять классов пожарной опасности в лесу по условиям погоды: • Отсутствие опасности. • Малая пожарная опасность. • Средняя пожарная опасность. • Высокая пожарная опасность. • Чрезвычайная опасность. Для отдельных регионов разработаны региональные шкалы пожарной опасности в лесу по условиям погоды, учитывающие местные особенности и те, в которых значения комплексного показателя по классам отличаются от значений общероссийской шкалы 79
80
Прогнозирование возможных последствий лесных пожаров • Скорость распространения лесного пожара определяется скоростью распространения пожара на равнине в безветренную погоду V 0, скоростью ветра Vф и удельной теплоёмкостью горючих материалов. • Определение приращения периметра пожара Приращение периметра пожара за время t: 81
Определение периметра пожара 82
Исходные данные для прогнозирования возможных последствий лесных пожаров Перечень исходных данных для прогнозирования последствий пожаров: • вид пожара (верховой или низовой) • класс горимости лесных насаждений (хвойные или лиственные насаждения) • класс пожарной опасности погоды (I-V) • скорость и направление ветра • начальная площадь или начальный периметр пожара (П 0 или S 0) Для прогнозирования степени повреждения древостоя также должны быть заданы: • средний диаметр древостоя • средняя высота нагара 83
84
Мероприятия по предупреждению и ликвидации последствий делят на: • Мероприятия по защите населения и территорий, проводимые заблаговременно в режиме повседневной деятельности • Мероприятия по защите населения и территорий, проводимые заблаговременно в режиме повышенной готовности. • Мероприятия по защите населения и территорий, проводимые при возникновении природных пожаров и их ликвидации в чрезвычайном режиме 85
Мероприятия по защите населения и территорий, проводимые заблаговременно в режиме повседневной деятельности Организационные мероприятия • Прогнозирование пожарной обстановки. Планирование предупреждения и ликвидации природных пожаров и мер по защите населения распространения огня. • Обеспечение населения средствами индивидуальной защиты • Организация пожарного наблюдения, которое ведется путем наземного и воздушного патрулирования пожароопасных участков. • Подготовка населения к действиям в условиях лесных пожаров. 86
Инженерно-технические мероприятия Размещение и обеспечение пожаростойкости населенных пунктов и объектов экономики в лесных районах с соблюдением противопожарных мер Инженерное оборудование пожароопасных территорий (регионов) осуществляется путем создания противопожарных барьеров, минерализованных полос и дорог пожарного назначения на наиболее опасных участках леса и поддержание их в надлежащем состоянии; устройство пожароустойчивых колонок водоисточников и артезианских скважин. Инженерное обеспечение защиты населения должно предусматривать оснащение средств коллективной защиты системами регенерации либо фильтровентиляции с защитой от угарного газа. 87
Мероприятия по защите населения и территорий, проводимые заблаговременно в режиме повышенной готовности Режим повышенной готовности вводится руководителем исполнительной власти данного уровня (председателем КЧС) при возникновении значительного количества возгораний в лесу (на торфяниках, в степи), создающих угрозу перерастания их в массовые пожары, а в населенном пункте (на объекте) — при опасном приближении к нему фронта пожаров. Органы управления ГОЧС и силы ликвидации ЧС приводятся в повышенную готовность и принимают участие в предупредительных 88
Мероприятия по защите населения и территорий, проводимые при возникновении природных пожаров и их ликвидации в чрезвычайном режиме • ОШ (ОГ) ГОЧС проводится оценка фактической обстановки и прогнозирование её развития. • Принятие решения. • Постановка задач спасательным формированиям. • Организация спасательных работ. • Ликвидация пожара. 89
90
91
92
Тактические способы тушения пожара • Окружение пожара (для небольших пожаров); • Охват с фронта (если в течение 1 часа невозможно окружение пожара); • Охват с флангов; • Охват с тыла 93