5.3. Прогноз поведения и последствий пожара
Прогнозирование поведения пожара осуществляется в несколько этапов [11]. Вначале оценивается состояние готовности к горению участков растительности вокруг очага пожара (по уровню горимости – см. пункт 5.2.3). Затем в соответствии с метеопрогнозом в процессе моделирования распространения контура пожара прогнозируются скорость распространения и интенсивность горения на этих участках. После этого, с учётом таксационной характеристики древостоя и прогнозируемой интенсивности пожара, на каждом участке оцениваются возможные последствия. В заключение принимается решение о целесообразности тушения пожара, а также в зависимости от его площади и скорости распространения на каждой стадии определяется оптимальное число рабочих и техники.
Для начала процесса прогнозирования поведения пожара необходимо наличие подготовленной карты текущей природной пожарной опасности (см. пункт 5.2.3).
На карту текущей природной пожарной опасности наносится контур действующего пожара. Из центра пожара указывают четыре направления ветра, по которым возможно распространение огня: фронтальное, тыловое, право- и левофланговое. От контура крупного пожара проводится нужное количество направлений, перпендикулярных кромке, и определяется их характер по отношению к направлению ветра. Для системы наземного обнаружения прогнозирование распространения ведётся от места его возникновения.
Прогнозирование пожара осуществляется по выбранным временным этапам, контур пожара рассчитывается на конец каждого из них. Это время свободного распространения пожара: от момента обнаружения до расчётного времени прибытия сил тушения.
На весь период прогнозирования поведения пожара необходимо иметь прогнозы ветрового режима (направления и скорости ветра) и динамики относительной влажности воздуха по срокам.
Расчёт вероятной скорости распространения низового пожара и его силы (интенсивности кромки) проводится в пределах каждого временного этапа прогнозирования: сначала в направлении продвижения фронта пожара, затем по флангам и тылу. Для прогноза скорости распространения кромки пожара (Vx, м/мин) используется эмпирическая формула, включающая переменные коэффициенты относительного влияния факторов
(1)
где V0 – базовая (штилевая) скорость, м/мин; K, Kr и Kw – коэффициенты влияния
соответственно уклона поверхности, относительной влажности воздуха и ветра.
Базовая скорость (V0) определяется по таблице согласно типу основного проводника горения и лесопожарному показателю засухи данного дня; при этом учитываются условия высыхания основных проводников горения на участке. Значения для некоторых типов проводников горения представлены в таблице 6.
Таблица
Характеристика типов основных проводников горения (в числителе – базовая (штилевая) скорость V0, м/мин, в знаменателе – поверхностная теплота сгорания слоя Qсл, Дж/м2)
Лесопожарный показатель засухи, ед.
|
Типы основных проводников горения
|
+
|
Тип.
|
-
|
лишайниковый
|
сухомшистый
|
влажномшистый
|
рыхлоопадный
|
плотно-опадный
|
трав.-ветош.
|
40
|
100
|
300
|
0,20/4,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
70
|
200
|
600
|
0,25/5,0
|
-
|
-
|
-
|
-
|
-
|
100
|
300
|
900
|
0,32/6,5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
0,30/(9,0)
|
130
|
400
|
1200
|
0,40/7,5
|
-
|
-
|
-
|
-
|
0,33/(10,0)
|
160
|
500
|
1500
|
0,46/8,5
|
0,14/3,5
|
-
|
-
|
-
|
0,35/(10,0)
|
200
|
700
|
2000
|
0,54/9,0
|
0,16/5,3
|
-
|
0,10/4,0
|
-
|
0,38/(10,0)
|
300
|
1000
|
3000
|
0,60/9,5
|
0,19/10,0
|
0,15/2,3
|
0,20/7,5
|
0,20/3,0
|
0,40/(10,0)
|
600
|
2000
|
6000
|
0,64/10,0
|
0,25/16,0
|
0,22/8,8
|
0,30/10,0
|
0,23/19,0
|
0,40/(10,0)
|
1000
|
3000
|
9000
|
0,64/10,0
|
0,27/20,0
|
0,27/12,0
|
0,40/11,0
|
0,26/12,0
|
0,40/(11,0)
|
1300
|
4000
|
12000
|
0,64/10,0
|
0,29/22,0
|
0,30/13,2
|
0,44/11,5
|
0,29/13,5
|
0,40/(11,0)
|
1600
|
5000
|
15000
|
0,64/10,0
|
0,30/24,0
|
0,33/14,4
|
0,50/12,0
|
0,32/15,0
|
0,40/(11,0)
|
«Тип» – условия высыхания соответствуют типовым (горизонтальный участок, средняя полнота древостоя, облиственное состояние); «+» – условия высыхания на участке лучше типовых настолько, что критический класс засухи меньше класса, типичного для данного типа ОПГ; «-» – условия высыхания на столько же хуже типовых. Болотно-моховой и «беспроводниковый» типы практически негоримы, поэтому они не включены в таблицу.
Коэффициент K находится в зависимости от уклона (), экспозиции склона и направления распространения горения (вверх по склону – углы положительные, вниз – отрицательные, поперёк склона – нулевые). Значения коэффициента K представлены в таблице 7.
Таблица
Зависимость от распространения горения
|
-40
|
-30
|
-20
|
-10
|
0
|
10
|
15
|
20
|
25
|
30
|
35
|
40
|
K
|
0,7
|
0,7
|
0,7
|
0,9
|
1,0
|
1,2
|
1,5
|
2,0
|
2,5
|
4,0
|
6,0
|
12,0
|
Коэффициент Kr должен соответствовать величине прогнозируемой относительной влажности воздуха (r) по срокам. Значения коэффициента Kr представлены в таблице 8.
Таблица
Зависимость от относительной влажности воздуха
r, %
|
20
|
25
|
30
|
35
|
40
|
45
|
50
|
55
|
60
|
70
|
80
|
90
|
Kr
|
1,7
|
1,5
|
1,3
|
1,1
|
1,0
|
0,9
|
0,8
|
0,7
|
0,7
|
0,6
|
0,5
|
0,3
|
Коэффициент Kw устанавливается на основе скорости и направления ветра по отношению к кромке пожара (фронт, фланг, тыл). Значения коэффициента Kw представлены в таблице 9.
Таблица
Зависимость от силы ветра
W, м/с
|
0,0
|
0,4
|
0,8
|
1,2
|
1,6
|
2,0
|
2,4
|
2,8
|
3,2
|
3,6
|
4,0
|
5,0
|
Kw
|
1,0
|
1,2
|
1,4
|
1,7
|
2,1
|
2,6
|
3,2
|
4,0
|
5,0
|
6,0
|
7,0
|
10,0
|
K’w
|
1,0
|
1,0
|
1,0
|
1,1
|
1,1
|
1,2
|
1,2
|
1,3
|
1,4
|
1,5
|
1,6
|
1,8
|
K’’w
|
1,0
|
1,1
|
1,2
|
1,4
|
1,6
|
1,8
|
2,0
|
2,2
|
2,5
|
3,0
|
3,5
|
4,5
|
W – ветер на высоте 2 метра; Kw – для фронта; K’w – для тыла и фланга; K’’w – для фланга при интенсивном горении.
Расчёт по каждой тактической части пожара (или направлению) ведётся до конца первого этапа прогнозирования. Чтобы определить до какой точки распространится кромка пожара в последнем участке к намеченному времени, необходимо учесть длительность распространения пожара по последнему участку
, (2)
где Ln – расстояние, которое пройдёт кромка пожара по последнему участку до конца намеченного этапа прогнозирования, м; (Vx)n – расчётная скорость распространения кромки в последнем участке, м/мин; Пр – время окончания этапа прогнозирования; Пр-1 – время окончания распространения пожара по предпоследнему выделу.
На пути распространения пожара в каждом направлении могут встречаться преграды (не горимые на данный момент участки) и барьеры (дороги, ручьи, реки). Если преграда шире поперечника пожара, то распространение его в данном направлении прекращается. Если пожар шире преграды, то он обходит её с одной или двух сторон. Чтобы оценить поперечник пожара в направлении преграды, следует вначале спрогнозировать распространение пожара в соседних направлениях. Если путь пожару преграждает барьер, то тыловая и фланговые кромки обычно останавливаются, фронтальная же способна преодолевать барьеры шириной до пятидесяти метров.
Прогнозирование интенсивности кромки пожара (Iкр, кВт/м) необходимо для оценки силы пожара и определения возможных последствий. Интенсивность кромки вычисляется по формуле
, (3)
где Qсл – поверхностная теплота сгорания слоя, МДж/м2.
Значения Qсл для основного проводника горения в соответствии с его типом и уровнем засухи приведены в таблице.
Силу низовых пожаров на практике обычно оценивают по высоте пламени на фронтальной кромке: слабые – до 0,5 м, средней силы – 0,5–1,5 м, сильные – более 1,5 м.
Высота пламени на кромке является внешним выражением его интенсивности, поэтому силу пожара на участке можно оценивать ещё и по прогнозируемой интенсивности: слабые – до 35 кВт/м, средней силы - 35–120 кВт/м, сильные – более 120 кВт/м.
Для составления оптимального плана тушения пожара в конце каждого временного этапа прогнозирования необходимо также установить периметр (П, м или км) и скорость увеличения периметра (кромки) пожара (П, м/ч). Периметр пожара на расчётное время вычисляется следующим образом: на карте через точки, которые пожар должен достигнуть по каждому направлению, следует провести прогнозируемый контур пожара, измерить его длину и умножить на коэффициент извилистости, равный в среднем 1,5. Скорость увеличения периметра пожара (П) зависит не от площади, а от скорости распространения его кромки (Vфр – скорость распространения фронтальной кромки). Эта зависимость иллюстрируется таблицей 10.
Таблица
Скорость увеличения периметра пожара
Vфр, м/ч
|
25
|
40
|
70
|
120
|
200
|
Vфр, м/мин
|
0,4
|
0,7
|
1,2
|
2,0
|
3,3
|
П, м/ч
|
200
|
300
|
400
|
700
|
1000
|
|
