Лесной пожар и его основные элементы

Лесной пожар - это стихийное неуправляемое распространение огня по лесной площади. При разработке мер борьбы с пожарами, а также прогнозировании и моделировании их развития и распространения необходим единый подход к названиям отдельных элементов пожара, облегчающий взаимопонимание всех задействованных на тушении лиц. На рис.6 показаны основные элементы лесного пожара.

После возникновения очага загорания начинается развитие и распространение лесного пожара. Непрерывно продвигающаяся полоса горения, на которой сгорание основного горючего материала происходит с максимальной для данного пожара плотностью тепловыделения, носит название кромки пожара. В ней различают внешнюю и внутреннюю границы. Внутренняя граница кромки обращена к площади, пройденной горением, а внешняя - к не охваченной горением площади. Внешняя граница ограничивает контуры лесного пожара и при сгорании наземных и надземных горючих материалов визуально определяется довольно просто. При продвижении кромки пожара внутри торфяной залежи или по нижним слоям лесной подстилки, а также при сильной задымленности для определения кромки пожара применяются специальные приборы, принцип работы которых основан на фиксировании теплового излучения (переносной инфракрасный прибор «Кромка» или тепловизоры типа «Тайга», устанавливаемые на воздушных судах). В зависимости от запаса горючих материалов, их влажности, структуры и ряда других факторов кромка пожара имеет разную ширину (расстояние между внешней и внутренней границами). Увеличение ширины кромки пожара обычно сопровождается усилением интенсивности горения и приводит к более существенным послепожарным изменениям.

Скорость продвижения кромки пожара относительно сторон света также не одинакова. Часть кромки, распространяющаяся с наибольшей скоростью, носит название фронт лесного пожара, а продвигающаяся в противоположную сторону - тыл. Части движущейся кромки между фронтом и тылом пожара называются флангами.

Поскольку количество и влажность лесных горючих материалов характеризуются большим разнообразием даже на сравнительно небольшой площади, то скорость движения различных частей фронта пожара также не одинакова. Нередко при наличии легковоспламеняющихся горючих материалов (например куртин хвойного подроста и подлеска) отдельные участки фронта пожара продвигаются вперед, образуя выступы (языки, клинья); а при наличии пожароустойчивых участков (мочажины, куртины огнестойкой растительности) наблюдается образование впадин (карманов). При тушении крупных пожаров недоучет различий в скорости отдельных участков фронта пожара может привести к окружению огнем рабочих, занятых на тушении.

Пространство, обрамленное кромкой, называется площадью лесного пожара. На пройденной огнем площади остаются характерные признаки воздействия огня на растительность, степень которых может существенно различаться. Так, при крупных лесных пожарах нередко на пройденной пожаром площади имеются как участки не поврежденные, так и полностью лишенные растительности.

Важнейшей характеристикой лесного пожара является его интенсивность. В зависимости от вида пожара в качестве критериев для определения интенсивности использовались высота пламени, скорость распространения огня, глубина прогорания торфа, высота нагара на стволах, виды сгорающих горючих материалов при определенном классе пожарной опасности погоды, степень повреждения огнем древостоя и другие показатели.

Необходимость количественной оценки интенсивности горения при пожаре несомненна. Существует мнение (Davis и др., 1959), что интенсивность горения определяется количеством тепла, выделяющимся в единицу времени с единицы площади. Американскими и канадскими лесопирологами термин интенсивность горения заменяется термином интенсивность тепловой реакции, или интенсивность тепловыделения (Alexander, 1980). С.М.Вонский (1957) ввел понятие «интенсивность кромки», под которым понимал количество тепла, выделяемое с единицы длины кромки пожара в единицу времени на данном участке.

Интенсивность кромки и тепловыделения рассчитывается по формулам (Волокитина, 1984):

J_e = mcV, (4)

J_s = mc/t, (5)

где J_e - интенсивность кромки, кДж/(м • с);

J_s - интенсивность тепловыделения, кДж/(м • с);

m - запас горючего в абсолютно сухом состоянии, кг/м²;

с - теплотворная способность горючего, кДж/кг;

V - скорость распространения кромки, м/с;

t - время горения точечного участка покрова (постоянная сгорания), с.

Поскольку t=b/v, где b - ширина кромки, м,

то J_t=J_s/b. (6)

Теплотворная способность горючего зависит от его влагосодержания;

C = C₀-0,01Wg, (7)

где С - теплотворная способность абсолютно сухого горючего, кДж/кг;

W влагосодержание горючего, %;

g - удельная теплота испарения воды из горючего, кДж/кг.

Основная сложность определения интенсивности кромки заключается в неоднородности как видового состава, так и влажности горючих материалов. Обычно при лесных пожарах сгорает не весь запас напочвенных горючих материалов, а лишь верхняя, наиболее сухая их часть. В зависимости от влажности, плотности и ряда других характеристик горючих материалов недожог составляет 20-80% их общего запаса до пожара.

При отсутствии ветра и равнинном рельефе скорость распространения горения по напочвенному покрову определяется интенсивностью тепловыделения и практически не зависит от вида напочвенного покрова (Волокитина, 1984).