Прогнозирование распространения низового лесного пожара

Прогнозирование зоны пожара заключается в определении параметров зоны: площади – S, м^2,, периметра – Р, м, направления распространения в произвольный момент времени после его обнаружения. Определение параметров пожара позволяет принять оптимальные оперативные управленческие решения по эвакуации людей и локализации пожара, выбрать тактику его тушения, уменьшить материальные потери, избежать человеческие жертвы и экологический ущерб.

Скорость огня (м/мин), интенсивность (кг/с) и направленность горения леса зависят от метеорологических условий (скорости ветра, влажности и температуры воздуха) и горючести материала (состава, влажности, теплотворной способности и т.п.), а также от рельефа местности.

Эмпирическая зависимость скорости низового пожара - V_п от скорости ветра в лесном массиве – V_В при постоянной влажности горючих материалов (ГМ) определенного типа лесного массива определяется уравнением

где, V_0, м/мин – скорость распространения огня при отсутствии ветра;

а – коэффициент пропорциональности 0,76 >a>0,525 при влажности ГМ 10-20%, 0,545>a>0,342 при влажности ГМ 20-30%.

V_B, м/мин – скорость ветра в пологе леса (надпочвенная) в пределах от 0,5 до 4,0 м/мин.

Лесной пожар (ЛП) на практике распространяется во все стороны, рис.1.

Рис. 1. Схема распространения лесного пожара, где: V_фГ, V_Т, V_фл – скорости и направление распространения огня; а_Т, а_фр и в – полуоси эллипса.

Более полная зависимость скорости распространения пожара (фронтальная, тыловая и фланговая) от скорости ветра и характеристики ГМ имеет вид

ν_фр, м/мин – фронтальная скорость л.п. по направлению ветра; ν_Т, м/мин – тыловая скорость л.п. по направлению противоположная ветру; ν_ФЛ, м/мин – фланговая скорость; ν₀ – скорость лесного пожара в безветрии (ν₀ = 0,4-0,6 м/мин); К и С – коэффициенты горючести материалов при различных условиях влажности.

Форму зоны лесного пожара условно принимают в виде эллипса. Тогда для расчета площади пожара – S и периметра – Р в произвольный момент времени используются следующие зависимости.

где а и в – соответственно большая и малая полуоси эллипса, см. рис.1

Значения а и в в любой момент времени рассчитываются по формуле:

Значения а _фр, а_Т и в определяют расстояние от очага возгорания до границы кромки пожара в любой момент времени.

					Таблица 1
Оперативные пока-		Время распространения пожара
затели	t1 = 30 мин		t2 = 1 час		t3 = 2 часа
афр, м
аТ, м
а,м
в,м
Р,м
S, ГА

Рис. 2. План местности

где I – промышленная зона; II – участок работ в лесу (лесозаготовка, лесопосадки и др.); III –жилая территория (поселок)

Задача

Принимаем исходные данные: план местности рис. 2; очаг возгорания в районе по заданию варианта; направление ветра – по заданию; масштаб карты М 1:50. Наносим в масштабе от очага возгорания значения а_фр,, а_Т и в на отрезки времени 30 мин, 1 час и 2 часа. Контурно показываем зоны пожара на каждый временной интервал, см. рис 2.