Опасные природные процессы 1
Тема № 6. Природные пожары и защита от них Вопросы 1. Пожары. Поражающие факторы, причины, последствия природных пожаров. Лесные пожары 2. Классификация природных пожаров 3. Степени пожарной опасности лесов 4. Профилактика, тушение природных пожаров. Мониторинг лесных пожаров 5. Отдел (центр) тушения лесных пожаров ГУ «Отряд ГПС и обеспечения мероприятий ГО Калининградской области» (Лесопожарный центр) 2
1. 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. 4
1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 Число лесных пожаров, тыс. ед. 25, 8 18, 4 20, 3 26, 0 32, 8 31, 3 26, 7 36, 7 22, 4 23, 7 43, 4 33, 1 27, 2 19, 2 32, 5 17, 8 26, 3 23, 2 34, 8 21, 1 Лесные земли, пройденные пожарами, тыс. га 691, 5 748, 6 536, 8 360, 1 1853, 5 726, 7 2497, 0 751, 7 1328, 6 896, 8 1369, 5 2352, 8 543, 3 845, 3 1493, 5 1036, 1 2069, 8 2111, 6 2026, 9 1804, 9 Сгорело леса на корню, млн. м 3 11, 1 22, 3 10, 2 8, 5 55, 9 21, 8 143, 0 21, 9 39, 6 16, 5 32, 4 68, 4 15, 7 12, 3 34, 5 16, 5 30, 1 25, 4 93, 1 28, 7
Зона пожара - пространство, в котором происходит пожар. Зона горения - пространство, в котором протекает процесс горения. Зона задымления - пространство, примыкающее к зоне горения, заполненное дымом. 7
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. 8
Источник ЧС природного характера Пожар ландшафтный Природные пожары Наименование ПФ Характер действия, источника ЧС проявления ПФ источника ЧС природного характера Пламя. Теплофизический Нагрев тепловым потоком. Тепловой удар. Помутнение воздуха. Опасные дымы Загрязнение Химический атмосферы, почвы, грунтов, гидросферы 9
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 аномальная жара. q q q Последствия природных пожаров: уничтожение лесных массивов, растений; гибель животных, растений, людей; загрязнение атмосферы; нарушение теплового баланса; эрозия почвы. 10
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. 11
Состав продуктов горения при лесных и торфяных пожарах Концентрация, кг/м 3 Загрязнитель Повальный Низовой Пожар па верховой пожар торфянике 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 12 0, 001 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 %. 13
2010 г. : из-за аномальной жары - 34800 возгораний лесов и торфяников в 23 регионах страны (введён режим ЧС). Результаты: q уничтожено 2 500 домов, 127 населенных пунктов (больше, чем сгорело за последние 50 лет по всей России, вкл. 1972 г. - сгорело 19 деревень) ; q непосредственно пожарами убито 53 человека; q в июле-августе рост смертности от всех сопутствовавших факторов составил 17, 5%; q ущербы - 85, 5 млрд рублей; q уничтожено более 2, 0 млн га леса. Всемирный фонд дикой природы (WWF): российские пожары 2010 года ускорят процесс глобального потепления. 14
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. 15
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. 16
17
Пожары с 7 по 16 ноября 2012 года 18
2. Классификация природных пожаров
Лесные пожары подразделяются на: q низовые, q верховые, q подземные (почвенные), q пятнистые. 20
21
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. 22
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). 23
Устойчивый низовой пожар 24
Беглый низовой пожар 25
26
27
Верховые пожары - при сильном ветре, характеризуются быстрым продвижением огня по кронам деревьев (1, 5 % от общего количества, и охватывают 11. 6 % площади). 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. 28
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. 29
Верховой устойчивый пожар 30
31
Верховой беглый пожар 32
33
34
35
Подземные (почвенные) пожары - когда беспламенное горение распространяется q в слое подстилки или q торфа (0, 5 % от общего количества, площадь - 0, 02 %). 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. 36
Параметры пожара Значения показателей силы пожара Слабого Среднего Сильного Низовой пожар Скорость распространения огня, м/мин. До 1 1 – 3 более 3 Высота пламени, м до 0, 5 – 1, 5 более 1, 5 3 – 100 более 100 25 – 50 более 50 Верховой пожар Скорость распространения огня, м/мин. До 3 Подземный пожар Глубина прогорания, м До 25 37
К крупным лесным пожарам (КЛП) относят пожары площадью: q более 200 га - в Азиатской части России (зона Авиалесоохраны); q более 25 га — в Европейской части (зона наземной охраны). 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. 38
Классы лесных пожаров, в зависимости от площади, охваченной огнём (для зоны Авиалесоохраны) Классификация пожаров лесных Площадь, охваченная огнем, га Загорание Малый пожар 0, 1 – 0, 2 – 2, 0 Небольшой пожар Средний пожар 2, 1 – 20 21 – 200 Крупный пожар Катастрофический пожар 201 -2000 (в Европейской части России – более 25) Более 2000 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
Задымленность аэропорта Шереметьево от лесных пожаров 7. 08. 2010 г.
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. 43
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. 45
46
3. 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. 48
Шкала пожарной опасности в лесу по условиям погоды Класс пожарной опасности по Значение комплексного Степень пожарной условиям погоды показателя 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 49
50
4. Профилактика и тушение природных пожаров. Мониторинг лесных пожаров
Мероприятия, составляющие основу профилактики леса : 1) повышающие пожароустойчивость леса (разрежение леса лиственными породами, санитарные мероприятия, рубки ухода); 2) дифференцирующие леса на блоки, разделенные преградами для распространения огня (минерализованные полосы, противопожарные разрывы, канавы и заслоны); 3) создающие условия для оперативного тушения возможного пожара (противопожарные водоемы, дороги специального назначения). 53
Тушение лесных пожаров (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. 55
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. 56
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. 57
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. 58
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, при сильном низовом пожаре— 100 м. 59
60
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. 61
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. 62
4. 1 Мониторинг лесных пожаров 63
Система мониторинга леса для раннего обнаружения лесных пожаров и определения их координат «Лесной Дозор» - система распределенного видеонаблюдения. Информационный (аппаратно-программый) комплекс на основе технологий: q IP видеонаблюдения, q технологий ГИС, q клиент-серверных Интернет-технологий, q компьютерного зрения, q мобильных приложений, q беспроводной высокоскоростной связи.
На неспециализированных вышках q операторов сотовой связи, q провайдеров связи, q телевизионных, q радиовещательных, q вышках наземного мониторинга размещаются управляемые видеокамеры с широким диапазоном приближения изображения и возможностью дистанционного управления через сеть Internet (вращение, приближение удаление, запись). Оператор центра контроля через сеть Internet с помощью специального программного обеспечения управляет системой камер и обнаруживает пожар. Cистема позволяет распределять нагрузку по нескольким операторам (повышается качество обнаружения).
Элементы системы: q распределенная система управляемых видеокамер; q каналы связи, соединяющие видеокамеры с сетью Интернет; q сервер системы «Лесной Дозор» ; q оборудование автоматизированного рабочего места оператора (обычный ПК с выходом в Интернет); q программное обеспечение «Лесной Дозор» АРМ.
Характеристики системы: q радиус обзора одной точки мониторинга: ~ 30 км. q точность определения направления на объект: ~ 0, 50. q точность определения местоположения очага возгорания: + - 250 м. q время, требуемое на обзор одной точки мониторинга: ~ 10 мин. q количество точек мониторинга на одного оператора: до 15 шт. (в перспективе до 50 -ти шт. ). q количество точек в системе: не ограничено q может формировать дозорные маршруты в лесу - в одном окне компьютера можно создать до четырех маршрутов. 68
Калининградская область: система «Лесной дозор» включает 13 видеокамер с радиусом обзора каждой камеры - до 20 км, что позволяет контролировать почти 100% территории лесного фонда. Центр контроля системы – п. Космодемьянский, в Отделе тушения лесных пожаров ГУ «ОГПС и ОМГО Калининградской области» (Лесопожарный центр). Результаты видеонаблюдения – многофункциональны кроме решения основных задач, их можно использовать для: q мониторинга окружающей среды, q контроля ситуации на отдельных участках автомобильных дорог и др. 69
5. Отдел (центр) тушения лесных пожаров ГУ «Отряд ГПС и обеспечения мероприятий ГО Калининградской области» (Лесопожарный центр) 70
Центр (отдел) тушения лесных пожаров (ЦТЛП) - структурное подразделение ГУ «ОГПС и ГО» , созданный для: q организации наземного и авиационного обнаружения ЛП, q профилактики и тушения ЛП а) на территориях земель лесного фонда (в т. ч. при условии заключения договоров и на лесных участках, переданных в аренду), б) в лесах, находящихся в собственности Калининградской области и муниципальных образований на договорных условиях. 71
Основные функции ЦТЛП: q мониторинг пожарной опасности в лесах (ПОЛ) и ЛП, включающий: v наблюдение и контроль за ПОЛ и ЛП; v организацию системы обнаружения и учета ЛП, системы наблюдения за их развитием; v патрулирование лесов; v прием и учет сообщений о ЛП, оповещение населения и противопожарных служб о ПОЛ и ЛП специализированными ДДС; q представление в уполномоченный ФОИВ данных о ПОЛ и ЛП; q подготовка предложений о маневрировании лесопожарными формированиями (ЛПФ), пожарной техникой и оборудованием; далее: 72
q сбор данных по выполнению подготовительных профилактических мероприятий и их анализ; и q создание команд пожаротушения и их обучение; q проведение регламентных работ на пож. технике, ТСУ по тушению ЛП; q резервное хранение средств пожаротушения формирование запасов ГСМ на период ПОЛ; q противопожарная предотвращению ЛП; пропаганда и (СПТ), профилактика по q информирование о ЛП заинтересованных органов. 73
Структура ЦТЛП: Начальник ЦТЛП РАДЮШИН Вячеслав Валерьевич q Региональная группа диспетчерского управления (РГДУ) q Пожарно-химические станции РГДУ осуществляет работы по охране лесов, расположенных на землях лесного фонда и землях иных категорий на территории Калининградской области, от пожаров. Численность 10 чел. постоянного и дежурного персонала. 74
Основные функции РГДУ: q руководство, координация и контроль за работой ЛПФ; q организация системы связи и оповещения о ЛП; q сбор, обработка и анализ лесопожарной информации; q оценка пожарной опасности; q прогнозирование развития обстановки и угроз ЛП; q приём сообщений о ЛП, лесонарушениях и переадресация их; q предоставление отчетов согласно заключенным соглашениям; q подготовка предложений и решений по ограничению доступа в леса и введению особого противопожарного режима (ЧС); q учет ресурсов для борьбы с ЛП; q назначение режимов работы ЛПФ; q организация маневрирования Си. С пожаротушения; q контроль за выжиганием напочвенных горючих материалов; q организация межведомственного взаимодействия и информационного обмена в области охраны лесов от пожаров. 75
Пожарно-химические станции (08 ПХС-1, 01 ПХС-3)
Пожарно химическая станция (ПХС) - специализированное подразделение, оснащенное лесопожарной техникой, транспортными средствами, средствами тушения и специально подготовленными командами (бригадами) лесных пожарных. ПХС организуют для ликвидации пожаров в лесах, имеющих повышенную природную пожарную опасность и сеть транспортных путей для своевременной доставки сил и средств пожаротушения к лесным пожарам. По целевому назначению, уровню оснащения, структуре, порядку комплектования создаются 3 типа ПХС. 77
ПХС - 1 - для ликвидации в течение суток до двух одновременно действующих пожаров, а также участия с др. противопожарными формированиями (ППФ) в тушении ЛП на обслуживаемой территории. Обслуживаемая площадь лесов – 25 -30 тыс. га. ПХС-2 - для ликвидации в течение суток до четырех одновременно действующих пожаров и участия совместно с др. ППФ в тушении ЛП на обслуживаемой территории. Обслуживаемая площадь лесов - 40 -50 тыс. га. ПХС-3 создается на территориях, где высокая пожарная опасность сохраняется ≥ 5 мес. пожароопасного сезона. Действует как межрайонная лесопожарная служба. Оснащена мощной противопожарной техникой, имеет постоянный персонал (команда из 15 --30 чел. ). 78
Конец лекции
Функциональные возможности системы «Лесной дозор»
85
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%. 87
Карта лесов Калининградской области 8
Основные лесообразующие породы лесного фонда 89
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). 90
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. ). 91
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 93 поверхности земли.
94
