Местные шкалы пожарной опасности

Особенности природно-экономических условий отдельных регионов определяют специфику горимости лесов и формирования пожароопасного сезона в них. Например, в заболоченных и болотных лесах Западной Сибири высыхание и увлажнение напочвенных горючих материалов зависит не от атмосферных осадков, а прежде всего от уровня грунтовых вод, снижение которого ниже отметки 30-60 см является критическим и сигнализирует о чрезвычайной пожарной опасности (Софронов и др., 1985). Между экстремальными отклонениями уровня грунтовых вод в январе и июне существует тесная связь (коэффициент корреляции 0,6-0,9). Учет этой взаимосвязи позволяет обеспечить заблаговременное прогнозирование высокой пожарной опасности предстоящего пожароопасного сезона.

Шкала В.Г.Нестерова является единой (генерализированной) для всей территории страны. Но она не позволяет учитывать особенности возникновения и распространения лесных пожаров, обусловленных рельефом местности, породным составом и строением насаждений, фазами вегетации растительности в конкретном регионе и в конкретный период года. Не вызывает сомнения, что в середине лета формируется разная степень пожарной опасности в сосняках лишайниковом и разнотравном. В сосняке разнотравном весной после таяния снега и в середине лета даже при одинаковой величине комплексного показателя вероятность возникновения пожаров неодинакова. Другими словами, использование единой шкалы может привести к необъективной оценке пожарной опасности. Для сглаживания вероятных ошибок на основании анализа фактической горимости лесов за последние 10-15 лет рассчитываются поправочные коэффициенты для шкалы В.Г.Нестерова или составляются местные шкалы пожарной опасности. В настоящее время такие шкалы разработаны для большинства регионов страны, в частности, для лесов Западной Сибири (Скворецкий, 1955), Дальнего Востока (Стародумов, 1961), Средней Сибири и Забайкалья (Курбатский, 1963а,б), Архангельской области (Львов, Орлов, 1984), центральной Эвенкии (Цикалов, 1991).

Комплекс работ по составлению местных шкал состоит из нескольких стадий. На стадии лесопожарного районирования вычленяются однородные в пожарном отношении участки с учетом лесорастительной зоны, рельефа, климата, растительности и т.п. Н.П.Курбатский (1954) предложил при составлении местных шкал ограничиваться четырьмя классами пожарной опасности, так как излишняя детализация затрудняет применение шкал на практике. В пределах лесопожарного района величина комплексного показателя каждого класса пожарной опасности рассчитывается обычно для весеннего, летнего и осеннего периодов. Количество и продолжительность периодов определяются в зависимости от местных условий. Границы классов устанавливаются для каждого пожароопасного периода с таким расчетом, чтобы при I классе лесные пожары были исключением и их количество не превышало 5% от общего количества, а при II, III и IV - соответственно 15-20, 35-40 и 40-45%. Допускается составление местных шкал и с меньшим числом классов пожарной опасности (табл.11).

Составление местных шкал пожарной опасности производится не только на основе вычисления комплексного показателя В.Г.Нестерова. Сотрудниками ЛенНИИЛХа предложена (Составление...,1975; Определение...,1981) методика оценки пожарной опасности в лесу по условиям погоды, которая предусматривает установление границ классов пожарной опасности по величине показателя влажности напочвенного покрова (ПВ-1) и подстилки (ПВ-2). ПВ-1 и ПВ-2 рассчитываются на основе тех же метеорологических элементов, что и комплексный показатель В.Г.Нестерова. Данные, полученные с одной метеорологической станции, позволяют определить пожарную опасность в радиусе 50 км. Местные шкалы, построенные на основе данных ПВ-1 и ПВ-2, дают возможность определить вероятность возникновения лесных пожаров в насаждениях различных классов природной пожарной опасности, а также регламентировать весь комплекс лесоохранных работ.

Таблица 11 - Шкала пожарной опасности для лесов Западной Сибири (Скворецкий, 1955)

Зона	Периоды года	Комплексный показатель по классам пожарной опасности
		I	II	III
Лесостепная     Равнинной тайги   Горнотаежная	Весенний Летний Осенний Весенний Летний Осенний Весенний Летний Осенний	До 100 До 300 До 300 До 100 До 500 До 300 До 300 До 1000 До 300	101-300 301-1000 301-500 101-500 501-2000 301-1000 301-500 1001-4000 301-1000	301 и выше 1001 и выше 501 и выше 501 и выше 2001 и выше 1001 и выше 501 и выше 4001 и выше 1001 и выше

 

Местные шкалы пожарной опасности, разработанные с учетом фактической горимости лесов лесопожарного района, отражают потенциальную горимость как по состоянию горючих материалов, так и по наличию источников огня. Применение местных шкал позволяет получить объективную картину пожарной опасности, а следовательно, повысить эффективность работы служб обнаружения и тушения лесных пожаров.

Вопросам составления местных шкал пожарной опасности посвящено значительное количество работ (Курбатский, 1954; Жданко, 1965; Составление...,1975; Определение..., 1981; Матвеев, Матвеев, 1994 и др.), а разработанные шкалы широко применяются на практике. Однако и местные шкалы не лишены недостатков. Основным из них является несопоставимость фактической пожарной напряженности и условий борьбы с огнем при конкретном классе пожарной опасности, определенном по различным шкалам. Последнее обстоятельство затрудняет работу лесопожарных служб и маневрирование силами и средствами, особенно на территории авиационной охраны лесов, где одно авиаотделение может обслуживать несколько лесничеств, имеющих местные шкалы пожарной опасности. М.А.Софронов (1985) предложил методику составления шкал с сопоставимыми классами пожарной опасности. Критерием для составления таких шкал является плотность действующих пожаров, под которой понимается количество пожаров, действующих на единице площади охраняемого объекта в конкретный день (включая и возникшие в этот день). Шкалу составляют с таким расчетом, чтобы плотность действующих пожаров возрастала от класса к классу приблизительно в 2 раза.

Для регламентации лесопожарных служб выделяются 5 классов пожарной опасности (КПО) со следующими градациями средней плотности действующих пожаров (Матвеев, Матвеев, 1994): I КПО - менее 0,1; II - 0,1-0,4; III - 0,4-1,6; IV - 1,6-6,4; V - более 6,4 пож./млн га.

Унифицирование границ классов пожарной опасности по величинам комплексного показателя пожарной опасности и плотности действующих пожаров облегчает использование типовых шкал при разработке автоматических систем управления пожарной охраны.

 

6.4. Приборы для определения пожарной опасности в лесу

Расчет комплексного показателя на основе метеорологических факторов, замеренных с помощью осадкомера и психрометра, нельзя считать совершенным. Комплексный показатель В.Г.Нестерова не учитывает гигроскопичности лесных горючих материалов, не может применяться при отрицательных температурах воздуха, требует определенных затрат времени, навыков работы с психрометром, осадкомером и психрометрическими таблицами. Главный недостаток - это необходимость ежедневного наблюдения за изменениями метеорологических факторов в течение всего пожароопасного сезона. Отсутствие показаний приборов даже одного дня делает невозможной точную оценку комплексного показателя. Для оперативного определений пожарной опасности многие исследователи предлагали использовать смоченную хлоридом кобальта и высушенную фильтровальную бумагу. Колебание влажности воздуха вызывает изменение цвета бумаги, что дает основание для определения степени пожарной опасности. При понижении величины относительной влажности воздуха ниже 50% бумага становится розовой, при повышении - синей.

Аналогичный принцип используется в штате Техас (США), где применяются петрографические карточки. На карточке размером 52x146 мм нанесены шесть окружностей, покрытых химическими растворами различных концентраций, которые позволяют при 5-минутной экспозиции в течение 6 месяцев определять величину относительной влажности воздуха (в пределах от 20 до 70%). Известны и другие способы быстрого установления пожарной опасности (Стародумов, Телицын, 1972), но их главным недостатком является учет только одного метеорологического фактора.

Для комплексного определения пожарной опасности в Австралии был разработан летний долгосрочный регистратор, одновременно учитывающий осадки, скорость ветра, а также влажность и температуру воздуха. Линзы в приборе вмонтированы так, что собранные в фокус солнечные лучи каждый полдень прожигают отверстие в ленте. Вместо самописца применяют заостренное перо, которое делает проколы в ленте. Прибор работает на энергии от электробатарей и в течение года не требует обслуживания. Перфорированную запись данных легко перевести в пригодную для анализа на ЭВМ форму.

В Швеции применяют прибор конструкции Б.Орре. Устанавливаемый на открытом месте прибор размером 20x15x15 см показывает класс пожарной опасности, который определяется с учетом совокупного влияния осадков, солнечной радиации, ветра, температуры и влажности воздуха.

Электронным центром лесной службы США разработан электронный вычислитель пожарной опасности. Прибор учитывает относительную влажность и температуру воздуха, скорость ветра и осадки, а также фенофазу травянистой растительности. Три положения стрелки измерителя отображают на шкале показатель засухи, степень влажности горючих материалов и индекс скорости распространения огня.

Из отечественных приборов можно выделить индикационный прибор ИПЛ-2 М.А.Шешукова и указатель степени пожароопасности погоды УСП-1 Г.П.Телицына.

ИПЛ -2 состоит из индикаторного стенда и измерительного блока. Степень пожарной опасности горючего материала определяется по величине изменения электропроводности индикатора. После схода снега весной индикаторы, имеющие различные размеры, а следовательно, и влагоемкость, смачивают дистиллированной водой до полной влагоемкости. Стенд выставляют на открытое место на высоте 0,5 м от поверхности почвы и соединяют с измерительным блоком, который находится в служебном помещении. Дальнейшее смачивание индикаторов осуществляется выпадающими осадками, а быстрота высыхания зависит от температуры, влажности воздуха, силы ветра и солнечной радиации. Для установления зависимости между показаниями прибора и загораемостью производятся опыты с поджиганием различных видов горючих материалов.

Прибор УСП -1 автоматически регистрирует осадки, температуру воздуха и дефицит влажности. На шкале отображается непосредственно величина комплексного показателя в любой текущий момент времени, т.е. значительно упрощаются наблюдения за пожарной опасностью. Принцип устройства этого прибора показан на рис.13. Прозрачный сосуд 1 со шкалой 2 имеет воронку для сброса осадков, которые поступают в сосуд через отверстие в крышке. Внутри воронки на уровне ее верхнего среза расположен пустотелый шарик из пористой керамики (селикагель, вулканит). Шарик сообщается с сосудом трубкой, доходящей почти до дна сосуда. В верхней части сосуд 1 сообщается с сосудом 5 большего сечения и большей вместимости. Этот сосуд имеет отверстие и шкалу, являющуюся продолжением первой. Сосуд 5 сообщается в нижней части с сосудом 1 через наплавочный клапан таким образом, что вода при ее полном испарении в малом сосуде начинает поступать в него из большого, но никогда - в обратном направлении.

Прибор УСП-1 помещается в кожух, имеющий форму и размеры стандартного осадкомера, и устанавливается на открытом месте. Воронка прибора имеет диаметр 160 мм при водосборной площади 200 см². Маленький сосуд с объемом 50 мл заполняется водой до нулевой отметки при осадках 2,5 мм. При большем количестве осадков избыточная влага перетекает в сосуд 5, заполнение которого происходит при выпадении осадков 42,5 мм, а затем начинает выливаться из прибора через сливное отверстие в большом сосуде.

Перед установкой прибора внутреннюю полость шарика и стеклянной трубки наполняют дистиллированной водой, чтобы ни в шарике, ни в трубке не осталось пузырьков воздуха. До полной влагоемкости насыщается и сам шарик. Прибор с заполненным малым и большим сосудами устанавливается вертикально на метеоплощадке на высоте 1,8 м так, чтобы на него не падала тень от окружающих предметов. Уровень воды в приборе должен соответствовать фактическому комплексному показателю. При несоблюдении этого условия прибор будет давать правильные показания лишь после выпадения дождя более 2,5 мм.

Работа прибора основана на прямо пропорциональной связи количества испарившейся с поверхности шарика воды и величины комплексного показателя. Размер шарика подобран так, что каждые 5 мл испаряемой с шарика влаги соответствуют 100 единицам комплексного показателя. Поступление новых порций влаги к шарику происходит по стеклянной трубке из малого сосуда. Следовательно, испарение сопровождается снижением уровня воды в сосуде. При длительных засухах, когда величина комплексного показателя превышает 1000, уровень воды в малом сосуде прибора опускается до нижней отметки шкалы. Дальнейшее испарение влаги с шарика приводит к открытию поплавочного клапана, и влага начинает поступать из. большого сосуда, а следовательно, начинает опускаться уровень воды в нем. Объем большого сосуда рассчитан на увеличение комплексного показателя до 13000.

При выпадении незначительного количества осадков вода поступает в малый пустой сосуд, а прибор показывает низкий класс пожарной опасности. Однако пополнения большого сосуда не произойдет, и поэтому через очень небольшой промежуток времени вода из малого сосуда испарится и прибор снова покажет высокую пожарную опасность согласно уровню воды в большом сосуде.

Прибор УСП-1 почти сразу же был модернизирован и получил название УСП. Новая модификация отличалась от предыдущей лучшим дизайном и некоторыми другими несущественными особенностями. Пористый шарик был заменен на фильтр из пористого стекла. Принципиальные особенности работы прибора остались без изменений.

 

7. КОНЦЕНТРАЦИя ИСТОЧНИКОВ ОГНЯ и ЕЕ ВЛИЯНИЕ НА ПОЖАРНУЮ ОПАСНОСТЬ В ЛЕСУ

Показатели количества возникших пожаров и пройденной огнем площади на отдельных участках леса могут существенно отличаться даже при близких лесоводственно-таксационных показателях составляющих их насаждений и сходных условиях погоды. Главной причиной такой ситуации чаще всего являются различия в количестве и характере размещения по лесной территории потенциальных источников огня. Поскольку антропогенные причины являются основными при возникновении лесных пожаров, последние концентрируются вдоль дорог, вокруг населенных пунктов, по берегам рек и озер, в местах отдыха, в районах лесозаготовок, проведения изыскательских и строительных работ, местах сбора грибов, ягод, орехов и т.п. Иными словами, подавляющее число пожаров возникает в местах постоянного пребывания или интенсивного посещения людьми.

В довоенные годы основным источником пожаров в ряде леспромхозов являлась железная дорога (Николаев, 1932)-. Доля пожаров от искр паровозов составляла 69,7% всех лесных пожаров. Четко прослеживается повышение горимости лесов в связи с развитием нефте- и газодобычи, а также проведения изыскательских работ (Цикалов, 1991). В зеленых зонах больших городов, а также в местах отдыха населения концентрация источников огня бывает настолько высока, что этот фактор становится определяющим при прогнозе пожарной опасности.

При организации охраны лесов от пожаров нельзя не учитывать также изменение количества потенциальных источников огня на одном и том же участке в различные периоды пожароопасного сезона. Так, в период созревания кедровых орехов посещаемость кедровников резко возрастает, а следовательно, увеличивается и опасность возникновения пожаров. Для весеннего периода характерны пожары вблизи сельскохозяйственных угодий, вызываемые сельхозпалами.

Определить количество потенциальных источников огня на конкретной лесной территории довольно трудно, а подчас и невозможно. В качестве косвенного фактора, определяющего количество потенциальных источников огня, используют плотность населения. Исследования показали, что, несмотря на довольно тесную прямую связь числа лесных пожаров с плотностью населения, она не всегда является решающим фактором частоты лесных пожаров (Мелехов, Душа-Гудым, 1979). Более правильным является прогноз количества загораний с учетом: степени пожарной опасности территории лесного фонда, плотностей населения и дорожной сети (протяженности дорог на единице площади).

В «Рекомендациях...» (1978) предложена для оценки пожарной опасности по наличию источников огня следующая формула:

i = к M,                                                                  (10)

где i - плотность источников огня на данной территории, шт./млн га;

к - коэффициент, учитывающий местные особенности населения и эффективность противопожарной пропаганды (от 0,10 до 0,17 для разных районов); А - плотность населения, чел./км²;

М - плотность природных источников огня, шт./млн га (от 0,006 до 0,037 шт./млн га для разных районов).

Несмотря на то, что формула далеко не совершенна, она может быть использована при проектировании мероприятий по охране лесов от пожаров, особенно в малонаселенных и труднодоступных районах.

Освоение удаленных районов, а также наличие у населения современных средств транспорта отражаются и на пожарной опасности. Наблюдается постепенное снижение зависимости числа пожаров от расстояния до населенного пункта. При этом сохраняется большая опасность возникновения лесного пожара в местах концентрации населения в лесу. Не случайно действующая «Шкала оценки лесных участков по степени опасности возникновения в них пожаров» (Сборник..., 1995) не учитывает концентрацию источников огня, в то время как действовавшая до 1963 г. «Шкала оценки пожарных выделов по степени пожарной опасности» (Наставление..., 1956) предусматривала разделение каждого класса пожарной опасности на три подкласса в зависимости от удаленности потенциальных источников огня (населенных пунктов, постоянных лесных промыслов).