 |
Классификация пожаров и их основные характеристики
|
|
|
|
Пожар – стихийно развивающееся горение, не предусмотренное технологическими процессами. С точки зрения производства работ, связанных с локализацией, тушением пожара, спасением людей и материальных ценностей, классификация пожаров проводится по трем зонам: зона отдельных пожаров, зона массовых и сплошных пожаров и зона пожаров и тления в завалах. Природные пожары могут быть лесные, торфяные, степные (полевые).
Все лесные пожары представляют чрезвычайную опасность, поскольку к началу их локализации они успевают охватить большие площади и средств борьбы не хватает. При этом возникает угроза уничтожения огнем населенных пунктов и объектов народного хозяйства, расположенных в лесных массивах, а также сильное задымление и загазованность населенных пунктов, удаленных от лесных массивов.
Зона отдельных пожаров представляет собой район, на территории которого пожары возникают на отдельных участках и в отдельных зонах. Такие пожары рассредоточены по району, поэтому есть возможность быстрой организации их массового тушения с привлечением имеющихся сил и средств.
Зона массовых и сплошных пожаров – территория, где возникло так много загораний и пожаров, что невозможен проход или нахождение в ней соответствующих подразделений (формирований) без проведения мероприятий по локализации или тушению, ведение спасательных работ практически исключено. Возникновение таких зон возможно при наличии: сплошной застройки лесного массива, большого количества горючих материалов и др.
Особая форма сплошного пожара – огненный шторм. Он характеризуется наличием возможных потоков, возникших в результате горения большого количества материалов, и образовавших конвекционный поток (столб), к которому устремляются воздушные массы со скоростью более 15 м/с. Образование огненного шторма возможно при следующих условиях:
|
|
|
– наличии застройки или растекании горючих жидкостей на площади не менее 100 га;
– относительной влажности воздуха менее 30 %;
– наличии определенного количества сгораемых материалов на соответствующей площади, в пересчете на древесину 200 кг/м2 на площади 1 км2.
Зона пожаров и тления в завалах характеризуется сильным задымлением и продолжительным (свыше 2 суток) горением в завалах. Применение соответствующих подразделений ограничивается опасностью для жизни людей в связи с тепловой радиацией и выделением токсических продуктов сгорания.
Опасным задымлением на открытой местности считается такое, при котором видимость не превышает 10 м. Концентрация оксида углерода в воздухе около 0,2 % вызывает смертельные отравления в течение 30–60 мин, а 0,5–0,7 % – в течение нескольких минут.
Причиной гибели людей может быть общее повышение температуры задымленной среды. Вдыхание продуктов сгорания, нагретых до 60 °С, даже при 0,1 %-ном содержании оксида углерода в воздухе, как правило, приводит к смертельным случаям.
В зависимости от характера возгорания и от того, в каких элементах леса (состава леса) распространяется огонь, пожары подразделяются на низовые, верховые и подземные (почвенные).
По интенсивности лесные пожары подразделяютсяна слабые, средние и сильные. Интенсивность горения зависит от состояния и запаса горючих материалов, уклона местности, времени суток и особенно силы ветра.
Скорость распространения пожара под влиянием теплового излучения (радиации) пламени увеличивается, когда фронт пожара движется вверх по склону. По скоростираспространения огня низовые и верховые пожары делятся на устойчивые и беглые. Скорость распространенияслабого низового пожара не превышает 1м/мин, среднего – 1–3 м/мин, сильного – свыше 3 м/мин. Слабый верховой пожар имеет скорость до 3 м/мин, средний – до 100 м/мин, а сильный – свыше 100 м/мин.
|
|
|
Средняя скорость перемещения подземного пожара невелика – 0,1 м/мин, а иногда и меньше. Высота слабого низового пожара – до 0,5 м, среднего – 1,5 м, сильного – свыше 1,5м.
Слабым почвенным (подземным) пожаром считается такой, у которого глубина прогорания не превышает 25 см, средним – 25–50 см, сильным – более 50 см.
По площади, охваченной огнем, лесные пожары подразделяются на шесть классов:
– загорание – 0,2–0,1 га;
– малый пожар – 0,2–2,0га;
– небольшой пожар – 2,1–20 га;
– средний пожар – 21–200 га;
– крупный пожар – 201–2000га;
– катастрофический пожар – более 2000 га.
Особенности крупных лесных пожаров:
– возникновение во время засушливых периодов, чаще всего при сильном ветре;
– проходят на фоне массовой вспышкималых и средних пожаров;
– продолжаются несколько суток;
– распространяются с высокой скоростью;
– характер горения на кромке отличается большим разнообразием;
– легко преодолевают различные преграды и препятствия (минерализованные полосы, дороги, реки);
– вызывают сильную задымленность обширных районов, затрудняющую действия авиационныхи наземных сил тушения.
Низовые лесные пожары развиваются при сгорании хвойного подлеска, мертвого надпочвенного покрова (опавшие хвоя, листья, кора, а также валежник, пни) и живого надпочвенного покрова (мхи, лишайники, трава, кустарники). Фронт низового пожара продвигается при сильном ветре со скоростью до 1 км/ч, высота пламени достигает 1,5–2 м. Низовые лесные пожары могут быть беглыми и устойчивыми. Беглые пожары характеризуются быстро продвигающейся кромкой пламени и дымом светло–серого цвета, при этом быстро сгорает опад, подрост, подлесок.
Низовой беглый пожар характеризуется горением лесной подстилки, порубочных остатков, растительного покрова, коры нижней части деревьев, обнаженных корней, кустарника и подроста; скорость этого вида пожара, в зависимости от силы ветра, колеблется от нескольких сотен метров до 1,5 км/ч; высота пламени зависит от характера горючих материалов и достигает 0,1–2,0 м; основное горение – пламенное.
|
|
|
Устойчивые низовые пожары распространяются медленно; они отличаются полным сгоранием живого и мертвого надпочвенного покрова; горение – беспламенное. При таких пожарах горят не только почвенный покров, лесной хлам, подлесок и подрост, но и деревья с низко опущенными сучьями. Надпочвенный покров сгорает полностью; участков, не тронутых огнем, внутри пожара не остается. Более глубоко и сильно обгорают кора и обнаженные корни деревьев.
Верховые лесные пожары характеризуются сгоранием надпочвенного покрова и полосы древостоя. Эти пожары возникают из низовых как дальнейшая стадия их развития, причём низовой огонь – составная часть верхового пожара. Верховые пожары, как и низовые, имеют ясно выраженную кромку, а при ветре, кроме того, тыл, фланги и фронт. Фронт пожара продвигается в виде верхового огня. Кромка верховых пожаров в тыловой части представляет собой низовой огонь. Скорость их распространения достигает 25 км/ч. Развиваются они обычно из низовых пожаров в густых хвойных лесах, когда засуха сочетается с ветром. Верховые пожары, как и низовые, также могут быть беглыми и устойчивыми. При устойчивых верховых пожарах огонь движется сплошной стеной от надпочвенного покрова до крон деревьев со скоростью до 8 км/ч, при этом кроны деревьев сгорают по мере продвижения кромки низового пожара. При таких пожарах образуется большая масса искр и воспламенённого материала, летящих перед фронтом огня. При верховом устойчивом пожаре огнь, если нет ветра, распространяется в толще горючего материала (торфа), который частично или полностью сгорает до минерального слоя; деревья вываливаются и могут тоже сгорать полностью или частично, травяной покров иногда сохраняется и может желтеть.
Для беглых верховых пожаров характерен отрыв горения по пологу от кромки низового пожара, при этом огонь распространяется со скоростью до 25 км/ч. При верховом беглом пожаре в условиях сильного ветра горят кроны деревьев хвойных пород; огонь распространяется скачками, с огромной скоростью, образуя длинные, вытянутые вперед, языки пламени; скорость распространения беглого пожара по ветру достигает 8–25 км/ч. При беглых пожарах распространение горения может опережать продвижение кромки низового пожара. Это происходит за счёт переноса ветром горящих искр и головней и образования новых очагов горения впереди фронта пожара.
|
|
|
Подземные (почвенные) лесные пожары являются дальнейшей стадией развития низового пожара. Такие пожары возникают на участках с мощным слоем подстилки (более 20 см) или с торфяными почвами. Огонь распространяется в почву обычно у стволов деревьев. Горение происходит медленно, беспламенно. При сгорании корней деревья беспорядочно падают, образуя завалы. Глубина прогорания при сильном подземном пожаре – более 0,5 м, среднем – до 0,5 м и слабом – до 0,25 м.
Торфяные пожары – это подземные пожары. Они охватывают огромные площади. Торф горит медленно, на всю глубину залегания; в выгоревшие места проваливается почва, техника, люди, дома. Характерной особенностью торфяных пожаров является беспламенное горение торфа с накоплением большого количества тепла. Огонь пожара на поверхности почвы, как правило, отсутствует, лишь кое-где пробивается наружу и вскоре исчезает, но зато выделяется стелющийся дым.
Степные (полевые) пожары возникают на открытой степной местности с сухой растительностью. При сильном ветре фронт огня перемещается со скоростью до 25 км/ч. Если горят хлебные посевы, то огонь распространяется медленно.
Конфигурация любых крупных пожаров неустойчива и зависит от направления и силы ветра, наличия участков с горючим материалом, водных рубежей, т. е. имеет вероятностный характер. В районах лесных пожаров возникают обширные зоны задымления, резко снижается видимость, нередки случаи отравления людей и животных окисью углерода. Природные пожары могут быть настоящей чрезвычайной ситуацией, особенно когда они парализуют коммуникации и задевают населенные пункты.
Приведём краткое описание распространения пожара с использованием модели, в которой принято два механизма, определяющих развитие пожара: тепловая радиация; разброс горящих частиц.
Определяющими параметрами развития пожара на большой площади является средняя линейная скорость его распространения в преобладающем направлении и скорость выгорания материалов в зависимости от скорости приземного ветра при определенной влажности материалов. Обычно для расчетов принимают среднее значение их влажности в зависимости от относительной влажности воздуха. На основе анализа параметров реальных пожаров на больших площадях (горение древесных материалов, деревянных зданий и т. п.) получена формула определения линейной скорости распространения пожара при условии, что его фронт уже сформировался и занимает 5–6 м (время от начала пожара 10 мин):
|
|
|
V л= 0,55 V 0,7(2.106)
где V – скорость ветра, м/с.
Линейную скорость распространения пожара по нормали к направлению ветра рассчитывают в зависимости от его скорости (фланговое развитие пожара) по формуле
V фл = 0,488 · V 0,37. (2.107)
Среднюю линейную скорость распространения фронта пожара при ветре рассчитывают по формуле
V = 3,333 K г · С · Vn, (0 < K г < 0,9), (2.108)
где K г – плотность распределения горючих материалов.
Зависимость коэффициентов n и C от продолжительности пожара (времени развития с момента возникновения) при 0,5–20 м/с
| t, мин | … | t < 10 | 10 < t < 20 | 20 < t < 30 | t > 60; |
| n | … | 0,7 | 0,73 | 0,76 | 0,84; |
| C | … | 0,55 | 0,72 | 0,84 | 0,87. |
В полевых условиях горение торфа происходит на поверхности расстила или караванов с медленным углублением в залежь или караван. Если ветра нет или он слабый, торф горит медленно. Однако уже при скорости ветра более 3 м/с горящие частицы торфа переносятся по направлению ветра на значительные расстояния. Линейная скорость распространения горения, м/с, и дальность переброски горящих частиц, м, определяются по эмпирическим формулам:
; (2.109)
. (2.110)
Формулы (2.108) и (2.110) справедливы для фрезерного торфа влажностью до 31 % и скорости ветра от 4 до 14 м/с. В результате пожаров на торфяных полях получена эмпирическая формула для определения линейной скорости распространения горения по направлению ветра:
. (2.111)
Скорость распространения фронта лесного пожара зависит отеговида, типа леса, класса пожарной опасности погоды, силы ветра и др. Средние скорости распространения фронта лесного пожара в зависимости от типа насаждений и вида пожара даны в табл. 2.52.
Таблица 2.52
|
|
|
