Контрольная работа по «Лесная пирология»

Министерство образования РФ

Уральский государственный лесотехнический университет

Кафедра лесоводства

Контрольная работа по курсу «Лесная пирология»

Выполнил

Студент ЗФ

4 курса (3,5)

Специальность 250201

Мамонов К.В.

Шифр №70753

г. Екатеринбург 2008 г.

КОНТРОЛЬНАЯ  РАБОТА

ПО ЛЕСНОЙ ПИРОЛОГИИ

Вариант 3

1. Конвекционные колонки и их значение. Пятнистые и крупные по­жары.

2.  Мероприятия по предупреждению возникновения пожаров в лесу. Влияние хозяйственных мероприятий на пожарную опасность в лесу.

3. Разведка пожара. Основные стадии тушения лесного пожара. Так­тические приемы тушения лесных пожаров.

1.       Конвекционные колонки и их значение

Под конвекцией понимается движение отдельных масс внутри жидкости или газа, возникающее из-за разной плотности (в атмосфере – из-за разности температур) и приводящее к перемешиванию. Конвекция проявляется в виде потоков – движений  воздуха с большой вертикальной составляющей. Конвекционные потоки, образующиеся у поверхности земли, могут возникать в результате каких-либо начальных возмущений в поле температуры или ветра и под влиянием источников тепла. Особенно сильными источниками тепла являются лесные пожары. Как известно, интенсивность горения определяется скоростью окислительного процесса. Поскольку в атмосфере кислород содержится в смеси с другими газами, то даже при высокой интенсивности пожара обычно не сгорает 10-20% горючих газов. Смесь несгоревших мелкодисперсных частиц углерода, водяного пара и других газов конвекцией уносится в атмосферу, образуя над лесными пожарами дымовые шлейфы. Мощные конвекционные потоки способны увлекать также тлеющие частицы лесного горючего на значительную высоту, откуда они разносятся ветром на различные расстояния. Чем мощнее источник тепла, тем больше скорость и высота конвекционного потока, развивающегося над ним и, следовательно, тем больше вероятность подъема горящих частиц. Так, при лесных пожарах в шелкопрядниках за счет выделения большого количества тепла образуются мощные восходящие потоки высотой 1,5-2 км, захватывающие и поднимающие вверх горящую кору, мелкие ветви и т.п., которые переносятся ветром на расстояние до 4 км. Известны случаи, когда при пожарах большой силы создавались воздушные потоки, способные повернуть самолет. Э. Н. Валендиком установлено, что при увеличении интенсивности пожара от 0,2 до 7,0 тыс. кДж/(м • с) скорость газового потока пожара возрастает от 1,8 до 6,1 м/с. Иными словами, при увеличении интенсивности пожара в 2 раза скорость конвекции повышается на 15-30 %.

Зона активной конвекции образуется даже при слабых низовых пожарах, однако при скорости выгорания менее 1 кг/мин с 1 пог. м кромки образуются лишь невысоко поднимающиеся пульсирующие клубы дыма. В целом конвекционный поток формируется из множества колонок, которые возникают на 10-20-метровых интенсивно горящих отрезках кромки пожара. Если скорость выгорания горючих материалов достигает нескольких килограммов в минуту с 1 пог. м кромки, то формируются конвекционные колонки высотой до 1000-1500 м. При дальнейшем увеличении скорости выгорания соответственно возрастает и высота конвекционной колонки. Пламя в середине колонки может подниматься на высоту до 120 м. Если в верхних слоях атмосферы скорость ветра выше, чем у поверхности земли, ось колонки проходит перед фронтом и его продвижение значительно ускоряется.

Развитие конвекционной колонки, а следовательно, и скорость распространения пожара значительной степени зависит от состояния атмосферы. Наблюдающиеся летом пожары «взрывного» характера являются в основном следствием неустойчивого состояния атмосферы, когда в нижних слоях воздуха наблюдаются нисходящие и восходящие потоки (рис.1).

Если очаг пожара оказывается в зоне вос­ходящего потока (ди­вергенция), то происхо­дит сложение кинетической энергии самого пожара и восходящих потоков воздуха. Конвекционная колонка до­стигает большой высоты (до 5,0 км), а горящие угли поднимаются на высоту до 1,2 км. Разви­тие такого пожара по­добно взрыву. Его распространение определя­ется не скоростью про­движения горящей кромки, а дальностью переноса и количеством частиц, от которых возникают многочисленные мелкие очаги горения, вскоре сливающиеся с основным. Напротив, если конвекционная колонка окажется в зоне нисходящего потока (конвергенция), рост ее прекращается и интенсивность горения снижается.

Рис.1. Зависимость конвекционной колонки от состояния атмосферы

Пятнистые пожары

При высокоинтенсивных лесных пожарах конвекционными потоками поднимаются частицы различных размеров и форм, что и обусловливает выпадение их на поверхность земли на различном расстоянии от кромки пожара. Естественно, что время нахождения частиц горючего в воздухе сильно различается. Значительная часть мелких горящих частиц после поднятия их конвекционным потоком успевает сгореть или погаснуть до опускания на землю, но более крупные продолжают гореть и после падения.

Многочисленные возникающие на различном расстоянии от фронта основного пожара новые очаги загорания превращаются в самостоятельные пожары, соединяются с основным или, сливаясь, образуют так называемые ложные фронты, которые длительное время могут двигаться впереди основного фронта. Иными словами, развивается пятнистая форма распространения пожара.

При благоприятных условиях новые очаги горения возникают на широкой полосе перед фронтом основного пожара, что увеличивает скорость распространения последнего и усложняет работы по тушению. Тушение пятнистых пожаров требует повышенного внимания к вопросам обеспечения безопасности проведения работ, так как постоянно существует вероятность возникновения очагов пожара поз; опорной полосы, а следовательно, и окружения работающих на ней пожарных огнем.

Крупные пожары

Крупными считаются лесные пожары, распространившиеся на значительных площадях, для тушения которых, как правило, недостаточно сил и средств самих лесхозов и оперативных отделений баз авиационной охраны лесов. Такие пожары в большинстве случаев возникают в засушливые периоды, ветреную погоду и обычно носят смешанный характер, т.е. на отдельных участках распространяются как верхо­вые, а частично носят характер низовых. Иными словами, следует согласиться с г.Н. Валендиком (1990), который относит к крупным пожар, охвативший площадь не менее ландшафтного урочища, носящий смешанный характер распространения, способный к саморазвитию и требующий специальной организации для тушения. В районах авиационной охраны к крупным относятся пожары площадью более 200 га, а в наземной – 25 га и более. В США критерием разделения лесных пожаров по крупности является объем работ, который необходимо выполнить при тушении. В частности, к крупным причисляют лесные пожары площадью 120 га и действующие не менее одних суток. Пожары, близкие к стихийным бедствиям, для ликвидации которых требуются силы и средства провинции или штата, относятся в США к катастрофическим. В Западной Европе к катастрофическим относятся пожары площадью более 100 га. Несмотря на срав­нительно небольшое количество крупных пожаров (1-2% от общего числа в обычные годы и 10-15% в засушливые), на их долю приходится 50-70, а иногда даже 90-95% пройденной огнем площади.

Именно крупные пожары приводят к глобальным изменениям в лесном фонде и окружающей среде: значительным потерям древесного сырья; образованию не покрытых лесом земель; снижению биологического разнообразия и устойчивости лесных экосистем; выбросам в атмосферу углекислого газа, усилению парникового эффекта и в конечном итоге к изменению климата.

Развитие крупных пожаров обусловлено рядом природных факторов (характе­ром растительности, рельефом и погодными условиями) и организационно-технических причин (отсутствием тех или иных средств пожаротушения, а также возмож­ности их применения, несвоевременностью обнаружения и начала тушения и т.п.). Преобладающее количество крупных пожаров возникает в светлохвойных насаждениях. Исключение составляют лишь дальневосточные районы, где пожары распрост­раняются больше в насаждениях твердолиственных пород в весенний и осенний пожароопасные периоды.

Основной причиной появления крупных пожаров является накопление большого числа локализованных пожаров, которые при критических атмосферных условиях выходят из-под контроля и быстро достигают крупных размеров.

Чаще всего крупные пожары возникают при смене погоды в конце продолжительной засухи вблизи фронтальных зон. Особенно это проявляется при прохождении холодных фронтов на фоне барического поля повышенного давления, вызывающего сильные ветры. В то же время нельзя исключить развитие крупных пожаров и при других типах погоды.

Э. Н. Валендик выделяет четыре типа атмосферных процессов, вызывающих интенсивное развитие крупных пожаров.

1. Обширный антициклон (давление в центре более 1025 мбар) с проходящим по периферии тепловым фронтом.

2. Глубокий циклон (давление в центре 985 мбар и менее) с фронтом акклюзии в теплом секторе.

3. Прохождение тепловых фронтов при малоградиентных барических полях пониженного давления.

4. Прохождение холодных фронтов при малоградиентных полях повышенной давления.

В Сибири крупные пожары обычны в весенний и летний пожароопасные сезоны, реже осенью, в сентябре. В весенний период крупные пожары распространяются в травяных типах леса. Основным объектом горения является прошлогодняя высохшая трава, что обеспечивает быстрое продвижение пожаров и почти полную зависимость контуров крупных пожаров от скорости ветра и крутизны склонов. Древесно-травяные, осоковые и осоково-тростниковые болота, а также заросшие травой мелкие ручьи, осушительные и магистральные канавы на осушенных площадях не являются препятствием для распространения пожара. В то же время неоднородность горючих материалов по запасу, структуре и влажности способствует образованию протяженных выступов на фронтальной кромке пожара.

При распространении крупных пожаров на участках с болотно-низинными торфяно-перегнойно-глеевыми и болотно-верховыми торфяно-глеевыми почвами с мощностью органического слоя до 70 см развиваются обычно двухфазовые почвенно-торфяные пожары. Первой фазой является быстрое сгорание травяной ветоши, а второй – горение гумусово-торфяного слоя уже на пройденной пожаром площади. Форма контура такого пожара чаще всего напоминает эллипс с ответвлениями в виде выступов.

В летний период объектами горения при крупных пожарах в Западной Сибири обычно являются леса, произрастающие на гривах, расчлененных грядово-мочажинными кустарниково-сфагновыми и бугристыми болотами. Последние остаются негоримыми практически в любую засуху, чем и объясняется разнообразие форм контуров пожаров.

Анализ большого количества гарей, образовавшихся в результате крупных пожаров, позволил Э. Н. Валендику установить условия распространения и основные формы их контуров в зависимости от характера растительности (табл.1).

Материалы таблицы наглядно свидетельствуют, что крупные пожары могут быть как низовыми, так и верховыми и иметь самую разнообразную форму контуров. В северной подзоне тайги крупные лесные пожары могут развиться с третьей декады июня и в засушливые годы действовать до первой декады сентября. В южно-таежных сосновых, сосново-лиственничных и лиственничных лесах крупные пожары возможны с третьей декады мая и до начала октября.

Рядом специфических особенностей отличаются крупные пожары в горных лесах. Обычно они возникают с конца июня и действуют до выпадения дождей. Весной и осенью они развиваются в травяных типах сосново-березовых и лиственничных лесов, а летом в период длительных засух во всех остальных типах леса. Конфигурация пожаров в горах отличается тем, что фронт имеет форму вытянутых пальцев или выступов. В широких ложбинах из-за наличия большого количества горючих материалов интенсивность горения высокая, а на склонах и вершинах ложбин низовые пожары переходят в верховые. Очень часто крупные пожары представлены отдельными участками, не связанными общей кромкой, аналогично второй фазе почвенно-торфяных пожаров в заболоченных лесах Западной Сибири.

Таблица 1

Условия распространения крупных пожаров и их основные контуры