Лесоводство. Экологические факторы в жизни леса
 Скачать 0.97 Mb.
|
|
Тема: Лесные пожары и борьба с ними. Горимость лесов и современное положение с лесоохраной в разных странах. горимость леса – это показатель, определяемый количеством лесных пожаров и площадью, пройденной огнем за год (пожароопасный сезон, квартал, месяц) в лесном фонде и лесах, не входящих в лесной фонд, или на определенных участках лесного фонда. Этот показатель на основе учетных данных о количестве или площади земель лесного фонда, пройденных пожарами, раскрывает фактическое состояние горимости (фактическая горимость леса). В литературных источниках встречается понятие «относительная горимость леса» - показатель, определяемый отношением количества или площади лесных пожаров ко всей охраняемой площади земель лесного фонда и лесов, не входящих в лесной фонд. Показатели горимости леса в основном используют при проведении проектных противопожарных и др. работ. Для эффективной охраны лесов и борьбы с пожарами созданы пожарно-химические станции (ПХС), оснащенные средствами пожаротушения, транспорта и связи. ПХС являются специализированными лесопожарными подразделениями лесохозяйственных предприятий. Основная работа на ПХС осуществляется в пожароопасный период, регламентация работы зависит от степени пожарной опасности в лесах на текущий момент. Важнейшим структурным звеном лесоохраны являются авиабазы, работающие по договорам с лесохозяйственными предприятиями - держателями лесного фонда. Авиабазы арендуют авиатехнику в местных подразделениях авиапредприятий. Основной задачей авиабаз является своевременное обнаружение пожаров, передача информации наземным службам, при необходимости - ликвидация пожаров на обслуживаемой территории силами своих специалистов-пожарны. Авиабазы обслуживают преимущественно малонаселенные и многолесные районы, где применение наземных средств обнаружения лесных пожаров и борьбы с ними затруднено отсутствием дорог и людских ресурсов. Природа лесных пожаров. Лесной пожар - стихийное, неуправляемое распространение огня по лесной территории. Лесные пожары возникают при наличии горючих материалов, условий, способствующих загоранию этих материалов, источника огня. Они начинаются обычно с момента загорания опада, живого напочвенного покрова, лесной подстилки и других горючих материалов. Под влиянием климатических (засухи) и лесорастительных особенностей в весенний и осенний периоды возникает больше пожаров, чем в летний. Ветер способствует распространению огня. Источники пожаров бывают природными (молнии, самовозгорание) и антропогенными (искры, непотушенный костёр, осколки стёкол в виде линз, взрывы). На 10 километровую зону вокруг жилых массивов приходится большинство пожаров. В слабо заселённых местностях (Архангельская область, Коми, Сибирь, Дальний Восток) 50% пожаров возникают из-за молний. Обочины дороги, зоны авиабаз - это коридоры повышенной опасности. Во влажных тропических лесах, где происходит равномерное выпадение осадков, опасность возникновения пожара меньше. По мере удаления от тропиков периоды без дождей выражены чётче. Периодичность пожаров в том или ином регионе связана с типом леса, с филогеническими и фитоценотическими изменениями леса во времени, с деятельностью человека, с изменениями погоды. Пожароопасный сезон в лесу устанавливается с того момента, как исчезает снежный покров и лесные горючие материалы высыхают до состояния загораемости. Основное число пожаров в нашей стране происходит с апреля по сентябрь - октябрь. Основы теории горения. Горение — химическая реакция (окисление горючего вещества), которая сопровождается выделением тепла и света. Для осуществления горения необходимы: окислитель (например, кислород); источник возгорания (горючее вещество, напрмер, древесина); источник пламени (искра или выделение тепла при химических реакциях, трении, коротком замыкании). Если одно из 3-х условий отсутствует, то горение не возможно. Горючим веществом может быть твёрдое, жидкое и газообразное вещество, у которого при определённых условиях могут возникнуть химические реакции с выделением теплоты. Горючие вещества подразделяются на: богатые смеси в которых имеется избыточное количество горючего вещества, чем это требуется для горения; бедные смеси- меньше горючего вещества, чем требуется для горения, стехиометрические- при которых происходит наиболее полное горение. Поэтому богатые и бедные смеси горят менее интенсивно, чем стехиометрические. Неконтролируемое горение- это пожар. К трём условиям горения добавляется четвёртое: путь распространения огня. При неполном горении веществ образуется дым, в котором могут быть ядовитые вещества: оксид углерода (угарный газ), пары кислот, спиртов, альдегидов и пр. Например, при горении целлулоида образуется синильная кислота. Пожар опасен для человека недостатком кислорода, взрывами, разрушениями и паникой. Газовый и тепловой баланс горения лесных материалов. При лесных пожарах в основном горят клетчатка и лигнин, составляющие стенки клеток растений, а также смолы и эфирные масла. В результате нагрева горючего материала (древесины) до 100 - 150°С ускоряется испарение воды, а при дальнейшем повышении температуры начинается процесс его разложения. При этом выделяются летучие вещества, которые, смешиваясь с воздухом, образуют горючую смесь и легко воспламеняются. Чем быстрее происходит подогрев, тем выше концентрация газов и при достижении порога происходит воспламенение. Хвоя вспыхивает при 200°С. Но при замедлении подогрева температура воспламенения может повыситься до 400°С. Если подогрев ещё больше замедлить, то хвоя обуглится, но не загорится. Минимальная температура пламени при горении - 500°С. Стадии горения древесины: 1) 0 - 100°С - процесс нагревания древесины за счет горения соседних объектов; 2) 100 - 150°С - испарение влаги (свободной, капиллярной, абсорбированной); 3) 150 - 300°С - нарастающий процесс разложения древесины, с выделением газов, начало обугливания; 4) 300 - 500°С - постепенное замедление процесса разложения в обугленных частицах; 5) 500 - 1000°С - горение углей с выделением СО и СО2. Существуют 2 типа горения: пламенное и беспламенное. Пламенное - это горение продуктов пиролиза древесины и твёрдой фазы (угля). Оба типа взаимозаменяемы. Если высота пламени не менее 2-кратного диаметра (толщины) горящей частицы, то горение пламенное, а если меньше - беспламенное. Распространение горения по территории происходит при условии взаимного соприкосновения горючих материалов или при минимальном расстоянии между ними, т.е. при наличии сплошного ковра из горючих материалов с достаточно рыхлым их расположением. Горение может распространяться внутрь при достаточном нагреве внутренних слоёв и их горючести. Мелкий опад и живой напочвенный покров, а также живая хвоя деревьев и мелкие сучья горят низким пламенем. При проникновении горения во внутренние слои горючих материалов (лесной подстилки, торфа, внутренних частей валежника, стволов, пней) обычно наблюдается беспламенное горение. Физические принципы прекращения горения. Прекращение горения в зоне пожара основано на следующих принципах: охлаждении горящего вещества до температуры, меньшей температуры воспламенения. Это достигается введением в зону горения веществ с низкой температурой и высокой теплоемкостью (воды, твердой углекислоты) и перемешиванием самих горящих жидкостей и сыпучих материалов; разбавлении среды в горящем объеме негорючими газами в целях уменьшения концентрации кислорода в нем до значения, при котором горение прекращается (до 15% и ниже). Разбавление эффективно при заполнении 30—40% объема помещения негорючими газообразными веществами (водяным паром, углекислым газом, азотом, тонкораспыленной водой); изоляции зоны горения от горючего вещества или окружающей среды. С этой целью поверхность горящего вещества покрывают негорючим слоем (огнегасительными пенами, покрывалами — асбестовой тканью, брезентом, одеждой и т.п.), который прекращает выход горючих паров в зону горения. Изоляция зоны горения от поступления кислорода из окружающей среды достигается также герметизацией горящего помещения; химическом торможении реакции горения путем ввода в зону горения легкоиспаряющейся жидкости (галлоидированного углеводорода), которая обрывает цепную реакцию горения; физическом торможении реакции горения (огнетушащие порошки). Виды лесных пожаров и их классификация. В зависимости от характера возгорания и от того, в каких элементах леса (состава леса) распостраняется огонь, лесные пожары подразделяются на: низовые - верховые подземные (почвенные) Низовым называется лесной пожар, распространяющийся по почвенному покрову. Низовой пожар бывает двух видов: беглый и устойчивый. Беглым называется пожар, при котором горят напочвенный покров, опавшие листья и хвоя.. Устойчивый пожар – это пожар, при котором после сгорания покрова горят подстилка, пни, валежник и т.д. Он развивается обычно летом, горение продолжается длительное время. Здесь могут развиваться условия для развития верховых пожаров. Для низового пожара характерна вытянутая форма пожарища с неровной кромкой. Цвет дыма при низовом пожаре – светло-серый. В ночное время скорость распространения пожара меньше, чем в дневное. Скорость распространения низовых пожаров во все стороны не одинакова и зависит от скорости и направлении ветра, неравномерности распределения горючих материалов, их влажности и др. факторов. Скорость ветра почти полностью определяет контур пожара. Чем сильней ветер, тем более вытянут будет контур пожара по его направлению. По скорости распространения и высоте пламени низовые и верховые пожары разделяются: сильные, средней силы и слабые. Верховые лесные пожары характеризуются сгоранием надпочвенного покрова и полосы древостоя. Эти пожары возникают из низовых как дальнейшая стадия их развития, причем низовой огонь является составной частью верхового пожара. Верховым пожарам наиболее подвержены густые хвойные молодняки. Возникновению их способствует сильный ветер и большая крутизна склонов, если низовой пожар распространяется в гору. Верховые пожары чаще происходят летом, когда засуха сочетается с ветрами. Различают беглые и устойчивые верховые пожары. При устойчивых пожарах кроны деревьев сгорают по мере продвижения кромки низового пожара. Самостоятельного продвижения горения по пологу не происходит. Такие пожары можно назвать повальными. При беглых верховых пожарах распространение горения по пологу может опережать продвижение кромки низового пожара. В ветреную погоду происходят преимущественно беглые верховые пожары, когда огонь распространяется по пологу леса и опережает низовой огонь. Верховые пожары сопровождаются выделением большого количества теплоты. Поэтому верховые пожары воздействуют на атмосферу значительно сильнее, чем низовые. Нагретый воздух и продукты горения вызывают восходящие потоки и образование конвективных колонок диаметром нескольких сотен метров. Их поступательное движение совпадает с направлением продвижения фронта пожара. Пламя в середине колонки может подниматься на высоту до 120 м . Конвективная колонка увеличивает приток воздуха в зону пожара и порождает ветер, который усиливает пожар. Эта особая форма сплошного пожара называется огненный шторм. Лесными почвенными (подземными) называют беспламенное горение верхнего торфянистого слоя почвы. Древостой полностью погибает вследствие обнажения и обгорания корней деревьев. Почвенные пожары наблюдаются на участках с торфянистыми почвами. Скопление торфа на определенной площади в виде однородных или различных по характеру и мощности слоев называется торфяной залежью. С точки зрения производства работ, связанных с локализацией, тушением пожара, спасением людей и материальных ценностей, классификацию пожаров проводят по трем основным зонам: отдельных пожаров массовых и сплошных пожаров пожаров и тлениях в завалах. Природные пожары бывают: лесные торфяные степные (полевые) Все лесные пожары представляют чрезвычайную опасность, поскольку к началу локализации они, как правило, успевают охватить большие площади, и средств борьбы не хватает. Особенно страшны массовые пожары, которые возникают в условиях засушливой погоды, и их суммарная площадь составляет сотни тысяч гектаров. При этом возникают угроза уничтожения огнем населенных пунктов и объектов народного хозяйства, расположенных в лесных массивах, а также сильное задымление и загазованность даже крупных населенных пунктов, удаленных от лесных массивов. Зона отдельных пожаров представляет собой территорию, где пожары возникают на отдельных участках. Такие пожары рассредоточены по району, поэтому есть возможность быстрой организации их массового тушения. Зона массовых и сплошных пожаров – территория, где возникло так много загораний и пожаров, что невозможен проход или нахождение в ней соответствующих подразделений без проведения мероприятий по локализации или тушению; а ведение спасательных работ практически исключено. Такие зоны возникают при определенных условиях: сплошной застройке лесного массива, большого количества горючих материалов и др. Особая форма сплошного пожара – огненный шторм. Он характеризуется потоками, возникшими в результате горения большого количества материалов и образовавшими конвекционный поток (столб), к которому устремляются воздушные массы со скоростью более 15 м/с. Образование огненного шторма возможно при следующих условиях: - наличии застройки или растекания горючей жидкости на площади не менее 100 га. - относительной влажности воздуха менее 30% - наличии определенного количества сгораемых материалов на соответствующей площади – в пересчете на древесину около 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 ограничено из-за опасности для жизни людей в связи с тепловой радиацией и выделением токсичных продуктов сгорания. Опасным считается такое задымление на открытой местности, при котором видимость не превышает 10 м. Концентрация окиси углерода в воздухе около 0,2% вызывает смертельные отравления в течение 30-60 минут, а 0,5-0,7% - в течение нескольких минут. Особенности крупных лесных пожаров: - возникают в засушливые периоды, чаще всего при сильном ветре - проходят на фоне массовой вспышки малых 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 авиации и наземных сил. Причины лесных пожаров. Причины возникновения лесного пожара неосторожное обращение человека с огнем; несоблюдение мер безопасности при разведении костров в лесополосе; детские шалости со спичками в лесопарковой зоне; сжигание мусора, сухой травы в непосредственной близости к лесном массиву; случайное попадание искр из выхлопных труб автомобиля или мотоцикла; попадание молнии в дерево; возгорание обтирочного материала, пропитанного маслом, бензином или другим самовозгорающимся составом; случайное фокусирование солнечных лучей бутылочным стеклом. Пожары могут возникать в результате возгораний зданий в населенных пунктах, от линий электропередач, складов нефтепродуктов и других горючих и легковоспламеняющихся веществ, что может повлечь за собой распространение огня на огромные территории, а также возможное массовое поражение людей и животных. Классы пожарной опасности по природным условиям и условиям погоды. Класс пожарной опасности по погодным условиям, признак возможности появления лесных пожаров в зависимости от погодных условий, влияющих на наличие влага в лесных легковоспламеняющихся материалах. В 1938 г. В. Г. Нестеров начал опыты по познанию зависимости между погодными условиями и горимостью напочвенного покрова в Омутнинском лесхозе Кировской обл. и в Семеновском лесхозе Горьковской обл. Вероятность загорания определяли поджиганием напочвенного покрова при многообразной влажности легковоспламеняющихся материалов в сосняках черничниках, брусничниках, мохово-лишайниковых и др. типах леса. Опыты показали, что нельзя по одному какому-либо метеорологическому фактору судить о возможности появления лесных пожаров. Так, на сырость легковоспламеняющихся материалов влияют не только количество, но и длительность осадков, температура воздуха, его относительная сырость, число дней, прошедших после ливня, и др. Необходим был комплексный подход, наиболее полно учитывающий факторы, влияющие на вероятность появления пожара. В 1941 г. была разработана и принята общая шкала В. Г. Нестерова для определения горимости лесного напочвенного покрова, согласно коей по комплексному признаку выделялось 5 классов пожарной опасности (КПО). Признак пожарной опасности в лесу обусловливается по комплексному признаку (КП) условий погоды по состоянию на 12-14 ч туземного времени как сумма произведения температуры воздуха (t) на разность температур воздуха и точки росы за число (n) суток без ливня (измеряется в мбар-град): После выпадения более 2,5-3,0 мм осадков расчет КП начинается с нуля, считая день выпадения осадков первым. Шкала КПО включает 5 классов |