Пчелинцева (1235564), страница 5

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

Верховой пожар ‒ это обычно завершающаяся стадия пожара. Область распространения имеет яйцевидно-вытянутую форму. Дым при верховом пожаре темно-серый. Верховые пожары, как и низовые, могут быть беглыми (ураганными) и устойчивыми (повальными):

Ураганный пожар возникает при сильном ветре и распространяется со скоростью от 7 до 30 км/ч. Он опасен высокой скоростью распространения.

При повальном верховом пожаре огонь движется сплошной стеной от надпочвенного покрова до крон деревьев со скоростью до 8 км/ч. Лес при таких пожарах выгорает полностью.

При верховых пожарах образуется большая масса искр из горящих ветвей и хвои, летящих перед фронтом огня и создающих низовые пожары за несколько десятков, а в случае ураганного пожара – иногда за несколько сотен метров от основного очага.

Почвенные (подземные) пожары в лесу чаще всего связаны с возгоранием торфа, которое становится возможным в результате осушения болот. Распространяются такие пожары со скоростью до 1 км в сутки.

Такие пожары могут быть малозаметны и могут распространяться на глубину до нескольких метров, вследствие чего представляют дополнительную опасность и крайне плохо поддаются тушению (торф может гореть без доступа воздуха и даже под водой). Деревья на площади пожара падают, создается сильная захламленность и усиливается общая угроза пожара в дальнейшем. Дым от подземного пожара едкий, с сильным запахом торфа.

Чаще бывают низовые пожары. Наиболее пожароопасны сосновые леса, за ними по пожароопасности идут лиственничные, затем пихтовые и еловые, далее смешанные и, наконец, лиственные.

Ежегодно в мире регистрируется несколько тысяч лесных пожаров. Возникают они в результате сочетания многих факторов. Причины лесных пожаров могут быть природные или антропогенные [1].

Основными природными причинами пожаров являются:

а) молнии;

б) извержения вулканов;

в) самовозгорание торфа.

Основными антропогенными причинами лесных пожаров являются:

а) рекреационная деятельность;

б) сельскохозяйственная деятельность;

в) промышленная деятельность;

г) железные дороги;

д) намеренные поджоги.

Около 95% пожаров в мире происходит вследствие деятельности людей, и только 5% пожаров возникает в результате естественных причин – экстремальных погодных условий (длительных периодов жары, засухи, сильного ветра), ударов молний, извержений вулканов. При этом природные условия могут лишь способствовать воспламеняемости ЛГМ.

Факторы же, в результате которых возникают лесные пожары, являются большей частью антропогенными.

В течение XX века количество лесных пожаров существенно увеличилось. Однако, пик количества лесных пожаров в мире за всю историю наблюдения пришелся на последнее десятилетие прошлого века. Этому способствовало расширение сельскохозяйственной деятельности, что привело к увеличению массы ЛГМ на единицу площади, а также к разрастанию количества человеческих поселений в непосредственной близости с участками леса. Учащение природных бедствий во всем мире эксперты связывают также с глобальным потеплением и его последствиями [15].

Что касается России, и как было сказано выше, лесной массив страны занимает около 45% площади страны. За счет этого лесные пожары являются очень острой проблемой, особенно для территорий с большой плотностью и с низкой плотностью населения, в частности для Хабаровского края.

За последние 50 лет XX века в крае зарегистрирована 31 тысяча пожаров. В среднем за 1960–2000 гг. ежегодно возникало 646–780 пожаров, а пройденная огнем площадь составляла 154–168,3 тыс. га. При высокой напряженности пожароопасного сезона в крае регистрировалось до 1200 пожаров ежегодно, пройденная огнем площадь оценивалась от 350 тыс. до 1 млн. га [16].

За 2000–2012 годы в крае возникло 7357 лесных пожаров на общей площади 2060,5 тыс. га. Средняя площадь одного пожара составила 280 га[17].

3.3 Вещества, выделяющиеся во время пожара

При лесных пожарах выделяются различные поллютанты или как их называют по-другому - загрязняющие вещества. Количество поллютантов определяется не только скоростью горения и размерами очага возгорания, но и коэффициентами эмиссии поллютантов, которые зависят от типа растительности и условий горения.

ЛГМ являются веществами, содержащими большое количество углерода и при нагревании примерно до 400 К происходит пиролиз - термическое разложение органической части с выделением реакционноспособных горючих (окись углерода , метан , водород ), и негорючих газообразных (двуокись углерода , пары воды ) продуктов и конденсированных частиц (дыма) и сажи [18].

Механизм лесного пожара в общих чертах таков: во фронте пожара происходит нагрев влажного материала (без испарения воды), затем сушка (испарение воды) и нагрев сухого материала до температуры начала разложения (пиролиза). Далее происходит разложение органической части с образованием реакционноспособных горючих ( , , ), и негорючих газообразных ( , ) продуктов и конечных продуктов горения (конденсированного продукта горения) – золы, дисперсных продуктов горения ‒ частиц сажи [19].

В элементарных объемах содержится газовая фаза, в которой происходит процесс смешения продуктов разложения твердой фазы и воздуха с образованием дымогазовой смеси, в которой начинают развиваться химические реакции окисления топлива кислородом. В результате химических реакций с выделением тепла возникает самовоспламенение и горение топлива.

Углеродосодержащие газы, такие как углекислый газ, метан и угарный газ выделяющиеся при пиролизе называются парниковыми газами, так как они являются главной причиной современного потепления климата и способствуют появлению парникового эффекта [20].

Под парниковым эффектом понимается явление увеличения температуры поверхностного слоя Земли и Мирового океана, вследствие роста в атмосфере Земли концентрации парниковых газов. Эти газы выполняют роль стекла теплицы, свободно пропуская солнечные лучи к поверхности Земли и задерживая тепло, покидающее атмосферу планеты.

3.4 Оценка эмиссии загрязняющих веществ

Используя данные о сгоревшей биомассе можно сделать оценку эмиссии различных загрязняющих веществ. Для этого необходимо знать количество сгоревшего материала, которое будет зависеть от типа топлива, его запаса и состояния, а также интенсивности пожара.

В зависимости от места возникновения пожара, его типа, метеорологических условий и других факторов, площадь пожара может иметь круговую, угловую или прямоугольную формы.

Такое деление является условным и применяется для упрощения расчетов при решении практических задач.

Таким образом, зная форму пожара можно оценить его площадь, используя следующие формулы [21]:

для круговой формы пожара

или , (3.1)

где

- длина пути, пройденная огнем (радиус пожара);

- длина пути, пройденная огнем (диаметр пожара), .

для угловой формы пожара

,

где - угол, внутри которого происходит развитие пожара, рад.

для прямоугольной формы пожара

,

где - ширина сторон фронта горения.

Подход к оценке общей эмиссии углерода основан на модели представленной в работе [22]:

(3.2)

– масса соединений углерода (т);

– площадь пожара (га);

– средний запас биомассы (т/га);

– доля углерода в биомассе.

– доля сгоревшей биомассы (определяется параметрами пожара (тип и интенсивность)) [23].

Также, в работе [22] была представлена оценка эмиссии конкретных загрязняющих веществ:

(3.3)

где - коэффициент эмиссии - вещества при пожаре:

где

- масса ЛГМ на единице площади лесной территории, сгоревшая при лесном пожаре;

- масса a-компонента, образованного при горении ЛГМ на той же единице площади лесной территории;

Ниже в таблице 1 приведены значения коэффициентов эмиссии для различных типов лесных пожаров.

Таблица 1 – Осредненные значения коэффициентов эмиссии для различных типов лесных пожаров

Таким образом, располагая данными о типе лесного фитоценоза, типе лесного пожара, данными о запасе ЛГМ и его влагосодержании, приведенными выше, можно оценить выбросы поллютантов в атмосферу в результате горения ЛГМ при различных лесных пожарах.

Характеристики

Список файлов ВКР