CC BY
53
УДК 614.841.42
Г. И. Касперов, канд. техн. наук (БГТУ); П. Н. Гоман, преподаватель (ГУО «Командно-инженерный институт» МЧС Республики Беларусь)
ИССЛЕДОВАНИЕ ПОЖАРООПАСНЫХ СВОЙСТВ ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ СОСНОВЫХ НАСАЖДЕНИЙ
Рассматриваются методы определения пожарно-технических и теплофизических показателей лесных горючих материалов. Представлены результаты лабораторных исследований воспламеняемости лесных горючих материалов сосновых насаждений.
In the article are considered methods of fire-technical definition and thermal physic indicators of wood combustible materials. Results of laboratory researches of inflammability of wood combustible materials of pine plantings are presented.
Введение. Лесной фонд Беларуси составляет около 9394,3 тыс. га, или 45,3% территории республики, и уже более 200 лет является объектом хозяйственной деятельности, организованной на научной основе. В Беларуси ежегодно возникает около 2,5 тыс. лесных пожаров и сгорает по 3,5 тыс. га лесов (0,04% лесного фонда) [1]. На долю лесных низовых пожаров приходится около 80% от общего числа пожаров, остальную часть составляют верховые и торфяные пожары. Следует отметить, что подавляющее количество возгораний (до 98%) возникает по вине человека вблизи от населенных пунктов. Ущерб, нанесенный природе по вине населения, отдыхающего в лесу, собирающего недревесные продукты леса, рыбаков, охотников, лесозаготовителей, туристов исчисляется миллиардами рублей.
Повышенная пожароопасность лесного фонда республики во многом обусловлена преобладанием в их составе сосновых насаждений, которые занимают 50,2% площади всех лесов. Преобладающими типами соснового леса являются мшистый и вересковый, на долю которых приходится соответственно 40,4 и 20,2% площади всех сосняков [1]. Данные типы соснового леса к тому же являются и наиболее пожароопасными [1, 2]. Для повышения уровня пожарной безопасности в лесном фонде республики в соответствии с [3] проводится ряд противопожарных мероприятий, направленных на предотвращение возникновения лесных пожаров и лесонарушений, ограничение и минимизацию их отрицательного воздействия. Основу профилактических мероприятий составляет проведение массово-разъяснительной и воспитательной работы с населением, благоустройство территории лесного фонда с целью организации массового отдыха населения, контроль за соблюдением лесного законодательства и законодательства об охране окружающей среды, повышение пожароустойчивости лесов путем создания системы противопожарных барьеров, устройство сети дорог и водоемов
для обеспечения оперативной ликвидации возникающих пожаров, противопожарное устройство лесной территории, обеспечение своевременности обнаружения лесных пожаров. Следует отметить, что в результате лесных пожаров огневому воздействию подвергаются растения лесов, их морфологические части и растительные остатки разной степени разложения. Согласно исследованиям [2], огонь низового пожара в сосняке вересковом распространяется преимущественно по опаду из хвои, а в сосняке мшистом - по зеленым мхам и опаду из хвои. Таким образом, условия возникновения и распространения лесных низовых пожаров во многом будут определяться пожарно-техни-ческими (воспламеняемость, распространение пламени по поверхности и др.) и теплофизиче-скими (теплотворная способность, теплопроводность, теплоемкость и др.) характеристиками данных лесных горючих материалов (ЛГМ). Например, воспламеняемость ЛГМ будет оказывать непосредственное влияние на параметры противопожарных барьеров лесного пожара, в частности минерализованные полосы.
Основная часть. Порядок определения по-жарно-технических и теплофизических характеристик ЛГМ в лабораторных условиях регламентирован техническими нормативными правовыми актами [4-6]. Так, например, такие пожарно-технические характеристики, как воспламеняемость и распространение пламени по поверхности ЛГМ, определяются соответственно с использованием установки для испытаний на воспламеняемость [4] и установки для испытаний на распространение пламени [5]. Принципиальные схемы данных установок представлены на рис. 1, 2.
Нами в Командно-инженерном институте МЧС Республики Беларусь на установке [4] проведены лабораторные исследования по определению условий воспламенения наиболее распространенных видов ЛГМ сосновых насаждений (рис. 3, 4). Результаты проведенных лабораторных исследований представлены в таблице.
2
Рис. 1. Принципиальная схема лабораторной установки для испытаний на воспламеняемость: 1 - радиационная панель с нагревательным элементом; 2 - подвижная горелка; 3 - вспомогательная стационарная горелка; 4 - силовой кабель нагревательного элемента;
5 - кулачок с ограничителем хода для ручного управления подвижной горелкой; 6 - кулачок для автоматического управления подвижной горелкой; 7 - приводной ремень;
8 - втулка для подсоединения подвижной горелки к системе подачи топлива; 9 - монтажная плита для системы зажигания и системы перемещения подвижной горелки; 10 - защитная плита; 11 - вертикальная опора; 12 - вертикальная направляющая; 13 - подвижная платформа для образца; 14 - основание опорной станины; 15 - ручное управление; 16 - рычаг с противовесом; 17 - привод к электродвигателю
Рис. 2. Установка для испытаний на распространение пламени: 1 - испытательная камера; 2 - платформа; 3 - держатель образца; 4 - образец; 5 - дымоход; 6 - вытяжной зонт; 7 - термопара; 8 - радиационная панель; 9 - газовая горелка; 10 - дверца со смотровым окном
Рис. 3. Воспламеняемость ЛГМ под воздействием плотности лучистого теплового потока
Рис. 4. Активное выделение газообразных продуктов горения под воздействием плотности лучистого теплового потока
Лабораторные исследования воспламеняемости ЛГМ сосновых насаждений
Значение плотности лучистого теплового потока, кВт/м2 Время воспламенения образца с образованием устойчивого пламенного горения, с
мох вереск хвоя
45 5 11 11
4 13 10
6 12 12
40 10 27 18
11 29 22
12 25 26
35 12 43 27
10 40 33
14 37 30
30 21 58 42
15 64 44
18 52 40
25 36 124 93
34 140 107
38 132 100
20 124 нет 201
120 нет 195
116 нет 207
15 нет нет нет
нет нет нет
нет нет нет
Заключение. В результате проведенных исследований установлено, что критическим значением плотности лучистого теплового потока,
при котором происходит воспламенение хвои и мха, является 20 кВт/м2, вереска - 25 кВт/м2. Следует отметить, что при воздействии плотности
теплового потока менее 20 кВт/м2 наблюдалось активное выделение газообразных продуктов горения ЛГМ, но воспламенение образцов отсутствовало.
В условиях реального пожара воспламенение ЛГМ при недостаточном тепловом потоке может также произойти при внесении в горючую среду источника зажигания (открытого огня) путем перелета горящих частиц. Нами моделировалась следующая ситуация: в горючую среду вносился открытый источник пламени, и определялись зависимости времени воспламенения газообразных продуктов горения ЛГМ от плотности теплового потока. В проведенных исследованиях воспламенение образцов хвои, мха и вереска наблюдалось при 15 кВт/м2.
Литература
1. Усеня, В. В. Лесоводственно-пирологи-ческие основы охраны лесов от пожаров Республики Беларусь: дис. ... д-ра с.-х. наук: 06.03.03 / В. В. Усеня. - Гомель, 2003. - 284 л.
2. Диченков, Н. А. Пожары в лесах Беларуси и прогнозирование загораемости сосняков по условиям погоды: автореф. дис. ... канд. с.-х. наук: 06.03.03 / Н. А. Диченков; Моск. лесо-техн. ин-т. - М., 1976. - 23 с.
3. Устойчивое лесоуправление и лесопользование. Требования к мероприятиям по охране леса: СТБ 1582-2005. - Введ. 17.11.2005. - Минск: Бел-гипролес и ИЛ НАН Беларуси, 2005. - 14 с.
4. Материалы строительные. Метод испытания на воспламеняемость: ГОСТ 30402-96. -Введ. 30.04.97. - Минск: Межгос. науч.-техн. комиссия по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве, 1996. - 31 с.
5. Материалы строительные. Метод испытания на распространение пламени: ГОСТ 30444-97. Введ. 01.10.98. - Минск: Межгос. науч.-техн. комиссия по стандартизации, техническому нормированию и сертификации в строительстве, 1998. - 12 с.
Поступила 01.04.2010
