Курсовая работа: Классификация лесных пожаров и причины их возникновения

Тактические расчёты помогают руководителю тушения пожара в сложной обстановке принять правильное решение в короткий промежуток времени. Поэтому методика расчетов должна обеспечивать точность и быть простой и быстро выполнимой.

Моделирование распространения лесных пожаров и их локализации на современных ЭВМ позволяют передать функции планирования операций по борьбе с пожаром вычислительной машине. Сложность математических моделей, высокая точность выполнения расчетов на ЭВМ не всегда соответствуют точности исходной информации. Это одна из причин того, что математические модели распространения и тушения лесных пожаров пока не нашли широкого применения в практике охраны лесов.

Использование в практике простых методов расчетов, которые выполняются непосредственно специалистами, участвующими в тушении пожара, с применением простейших вычислительных средств позволяют более оперативно оценивать обстановку и составлять оперативные планы тушения.

Расчет скорости локализации пожара. При выполнении тактических расчетов можно выделить два типа операций по локализации пожара, которые обусловливают специфику их выполнения:

- непосредственное взаимодействие с кромкой пожара (активное тушение, а также создание заградительных полос на заданном расстоянии от кромки);

- использование естественных и искусственных рубежей для остановки пожара отжигом.

Принципиальное различие этих двух типов локализации заключается в том, что в первом случае силы и средства локализации находятся на кромке пожара или на некотором расстоянии от нее, а линия локализации определяется соотношением скорости продвижения кромки и производительности работ по локализации. Во втором - линия локализации в меньшей степени зависит от контура распространяющегося пожара. Единственное условие - чтобы работы на выбранных рубежах были закончены к подходу пожара, и ширина заградительных полос соответствовала необходимым требованиям. Различаются эти типы также тем, что в первом случае протяженность локализованной части пожара непрерывно увеличивается в процессе выполнения работ, а во втором это происходит по мере приближения пожара к подготовленным рубежам. К этому времени работы по локализации могут быть закончены, и в дальнейшем проводится дотушивание и окарауливание.

Для этой группы методов локализации основой расчетов является сопоставление времени работ на исходных рубежах и времени достижения их пожаром при соблюдении необходимых требований к создаваемым заградительным барьерам.

Более сложными методами проводятся тактические расчеты для первого случая. Это связано с тем, что процесс характеризуется постоянным взаимодействием сил и средств локализации с кромкой пожара, в результате чего линия локализации как бы постоянно отклоняется в сторону от пожара. Причем это отклонение тем существеннее, чем меньше разрыв между производительностью средств тушения и скоростью продвижения кромки. Очевидно, что при скорости кромки, превышающей производительность технического средства или рабочего с ручным инструментом, локализация пожара на данном участке невозможна.

Для упрощения тактических расчетов вводится понятие эффективной скорости локализации (V_эф), которая определяется для элементарного участка кромки пожара по формуле:

где: V_лок - производительность технического средства (или рабочего при тушении ручным инструментом);

V_кр - скорость распространения кромки пожара (время, в течение которого будет локализован весь участок, равно 100:1,3 = 77 мин).

Если на некотором однородном участке кромки пожара, распространяющегося со скоростью V_кр , работают несколько технических средств или несколько тушилыциков с ручным инвентарем, имеющих одинаковую производительность V_лок одновременно, то общая эффективная скорость локализации на данном участке равна сумме эффективных скоростей локализации каждого технического средства, т.е.

Продолжая приведенный выше пример для случая пяти тушилыциков с ручными орудиями, получаем, что их общая эффективная скорость локализации равна 1,3 м/мин х 5 = 6,5 м/мин. Неправильно было бы сначала найти суммарную производительность всех тушильщиков: 2 м/мин х 5 = 10 м/мин, а затем воспользоваться формулой. Это допустимо только в том случае, когда производительность 10 м/мин, обеспечивается одним техническим средством:

Предполагая, что условия распространения периметра пожара или участка его кромки однородны, процесс локализации можно однозначно описать, если известны (или определены).

Для того чтобы локализация пожара была осуществлена за время ф, необходимо обеспечить эффективную скорость локализации

Для КЛП эти формулы следует применять для отдельных участков кромки пожара, где условия распространения более однородны. При произведении расчетов для участка кромки берется средняя скорость продвижения данного участка, что обеспечивает удовлетворительную точность.

При нарушении однородности условий распространения пожара, в формуле вместо времени свободного распространения ф_св рекомендуется использовать отношение протяженности кромки на данном участке (Р_нач) к периметрической скорости пожара на этом участке, т.е.

Это обусловлено тем, что для локализации важно не время свободного распространения пожара само по себе, а протяженность кромки и периметрическая скорость к началу тушения. При распространении пожара в однородных условиях выполняется соотношение. Однако в действительности условия распространения со временем существенно изменяются, например, при увеличении скорости ветра периметрическая скорость возрастает. Кроме того, не редки ситуации, когда время возникновения пожара вообще трудно установить. Поэтому физический смысл параметра ф_св - это время свободного распространения пожара в предположении, что скорость его распространения была такая же, как в момент начала тушения.

Например, протяженность кромки в зоне пожара на момент начала тушения 1 км, периметрическая скорость 0,2 км/ч. Возможны различные варианты поведения пожара в предшествующий период:

- пожар распространяется с такой же скоростью ф₁ = 1 : 0,2 = 5 ч;

- пожар распространяется при слабом ветре (V_п = 0,1 км/ч) ф₂ = 1 : 0,1 = 10 ч;

- пожар распространяется при сильном ветре (V_п = 0,3 км/ч) ф₃ = 1 : 0,3 = 3,3 ч.

При проведении расчетов во всех трех случаях необходимо принять ф_св = 5 ч, так как это значение соответствует параметрам распространения пожара в зоне в настоящий момент.

Для расчетов маневра силами и средствами или привлечения дополнительных ресурсов для борьбы с пожаром необходимо определить величину периметрической скорости распространения кромки в различных зонах или пожара в целом, которая изменяется в процессе локализации.

Периметрическая скорость пожара (V_п) может определяться несколькими способами:

1. В момент времени ф₁ и ф₂ определяется протяженность горящей кромки, соответственно Р₁ и Р₂, и периметрическая скорость определяется по формуле:

2. Для пожаров, распространяющихся при сильном ветре или по склону, рекомендуется формула:

Расчеты организационных параметров управления производятся с целью определения общего количества требуемых трудовых и материальных ресурсов пожаротушения, средств доставки и затрат времени на ее осуществление.

Расчет общего количества сил и средств для борьбы с КЛП производится на основе информации о размерах пожара и его параметрах, условиях тушения, типах и количестве технических средств. В качестве управляющего параметра можно принять общую эффективную скорость локализации. Непосредственный расчет производится следующим образом. Планируется время, в течение которого требуется локализовать пожар. По формуле находится общая эффективная скорость локализации, по которой затем подбирается необходимое количество людей и технических средств с учетом их производительности в данных условиях. По производительности техники и времени локализации определяется общий объем работ и число рабочих, необходимое для дотушивания и окарауливания пожара.

Отметим, что эти расчеты носят укрупненный характер и предназначены для обоснования мероприятий по привлечению сил и средств и их доставки на пожар.

В виду отсутствия патрульных полетов (из-за сильного ветра) пожар был обнаружен на площади свыше 200 га. Периметр его составлял около 8 км. Ветер к тому времени прекратился, и пожар распространялся в разных направлениях со средней скоростью V_кр = 1м/мин (V_п = 0,38 км/ч). Поскольку пожар действовал в отдаленном районе и использовать технические средства не было возможности, было принято решение направить на пожар рабочих с ручными инструментами с целью локализации пожара в течении 10ч.

Для определения числа рабочих определена эффективная скорость локализации по формуле, где при значениях V_п = 0,38 км/ч, ф_лок = 10 ч, ф = 21 ч. Полученное значение V_эф = 0,97 км/ч. Учитывая, что производительность одного рабочего 1,5 м/мин при V_кр = 1 м/мин, эффективная скорость локализации одного рабочего равна 1,1 м/мин, или 66 м/ч, т.е. число рабочих для локализации не должно быть менее 0,97:0,066 = 15 чел. С учетом перерывов в работе его нужно увеличить до 20-25 чел. Периметр локализованной кромки за 10 ч составил 1,5 х 60 х 10 х 15 = 13500 м, т.е. необходимо еще 27 чел. на окарауливание и дотушивание. На основании приведенных расчетов было принято решение направить на пожар 50 чел.

Расчет доставки на пожар сил и средств воздушным транспортом. При доставке людей и средств воздушным транспортом учитывается грузоподъемность летательных аппаратов, габариты и масса транспортируемых грузов, расстояние перевозки, а также время, необходимое на техническое обслуживание, заправку и отдых экипажей между рейсами.

Продолжительность одного рейса ф_р:

где: D - расстояние перевозки, км;

V - средняя скорость полета, км/ч;

ф_пас - пассивное время (среднее время, необходимое для погрузки, разгрузки, техобслуживания и т.п. на один рейс), ч.

Требуемое количество рейсов (N_р):

где: Р - общая масса перевозимых грузов, т;

k - коэффициент транспортабельности груза (отношение полезной грузоподъемности к массе вмещаемых грузов);

q - полезная грузоподъемность самолета или вертолета в данных условиях, т.

Количество рейсов, которое может сделать самолет (вертолет) за установленное время (K_p):

где: ф_п - установленное для перевозки время, ч.

Требуемое количество самолётов (вертолётов) для перевозки грузов в установленный срок (N):

При планировании работ по доставке следует стремиться доставить силы и технические средства в возможно короткий срок, но при борьбе с КЛП в отдалённых и труднодоступных районах требуется большое количество летательных аппаратов. В этом случае необходимо решать обратную задачу: зная количество аппаратов, определять время перевозки данного количества сил и средств.

Время доставки сил и средств (ф_д):

где: N_р - требуемое количество рейсов;

N - количество летательных аппаратов, использованных для доставки;

ф_р - продолжительность одного рейса.

В случае использования летательных аппаратов необходимо предварительно распределить всю массу грузов и людей между аппаратами и расчет производить отдельно для каждого типа, а в качестве общего времени доставки можно взять его максимальное значение.

Например, определить время доставки грузов на пожар вертолетом Ми-8 при следующих исходных данных: D = 150 км, V = 200 км/ч, ф_пас = 1 ч, k = 1,5, q = 4 т, Р = 8 т. По формулам находим продолжительность одного рейса ф_р = 2,5 ч; необходимое количество рейсов N_р = 3; время доставки ф_д = 7,5 ч.

При доставке к месту пожара людей и техники наземным транспортом устанавливается прежде всего маршрут следования, выделяются типы дорог и условия передвижения по бездорожью (по лесу).

Протяженность маршрута

где: l_м - протяженность участков маршрута, соответствующих разным типам дорог, км;

n - количество разных участков маршрута.

Время следования сил и средств к месту пожара (ф_сл):

где: Vi - скорость движения на i-м участке маршрута, км/ч.

Средняя скорость движения

Требуемое количество машино-рейсов для перевозки людей и техники на пожар (Nр):

где: Р - общая масса перевозимых грузов, т;

К - коэффициент транспортабельности грузов;

q - грузоподъемность транспортного средства.

Продолжительность одного рейса

где: ф_сл - время движения по маршруту до пожара, ч;

ф_пас - пассивное время (погрузка, выгрузка, заправка, техобслуживание, отдых водителей).

Количество рейсов, которое необходимо сделать каждому транспортному средству, (К_р):

где: N - имеющееся количество транспорта.

Общая продолжительность перевозки сил и технических средств на пожар:

- с возвращением транспорта (ф_общ)