CC BY
18
Ключевые слова: природопользование, экономическое право, трансграничное эколого-экономическое право, трансграничное сотрудничество, трансграничная экологизация экономики, экологическая экономика, устойчивое развитие.
Dubovych I.A. Theoretical and methodological grounds for cross-border economic and legal regulation of the natural resource management
Attention is paid to the relevance of studies on natural resources protection, restoration and use in the surrounding to the Ukraine border areas. The basic regulations governing the conditions in Ukraine cross-border cooperation in environmental protection and natural resources use, and also for access to environmental information have been presented. It is proposed to introduce such direction as "transboundary environmental and economic law" into ecological-economic cycle of scientific fields. A cross-border environmental and economic law is in the focus of the analyses as the research direction.
Keywords: natural resource management, economic law, transboundary environmental and economic law, transboundary cooperation, cross-border greening of economics, ecological economics, sustainable development.
УДК 630*431 Доц. А.Д. Кузик - Львiвський ДУ БЖД
УМОВИ ТА СПОСОБИ ПЕРЕХОДУ НИЗОВО1 ПОЖЕЖ1 У ВЕРХОВУ
Проаналiзовано умови та способи переходу низово! пожежi у верхову. Описано основш способи та умови, яю сприяють такому переходу: займання полум'ям, юкри, теплопередача, вертикальне горшня стовбурiв та поширення вогню ярусами як всере-диш люу, так i узлюсям. Основними умовами е мала вщстань вщ поверхш грунту до крон та гшок, горючi властивосп наземного шару та мшро^матичш умови, яю впли-вають на переб^ низово! пожеж^ а також параметри деревостану
Ключов1 слова: лiсова пожежа, низова пожежа, верхова пожежа, горючi властивосп лiсу, мiкроклiмат, структура деревостану.
Низова пожежа е менш небезпечною для люового масиву, шж верхова, та легше л1квщовуеться. Верхова пожежа е бшьш нишдвною, мае значно бшьшу швидюсть поширення, становить загрозу для об'екпв, розташованих у люах або таких, що межують з люовими масивами та потребуе значних зусиль 1 засоб1в для боротьби з нею. Бшьш1сть люових пожеж виникають як низов1, окр1м таких, причинами яких е блискавки, техногенш авари та катастрофи (коротк замикання та обриви лшш електропередач, пожеж1 буд1вель та споруд, розташованих у ль сах та поблизу них, вибухи боеприпас1в на складах, авари л1тальних апарат1в та ш.). Проте за наявност певних сприятливих умов низова пожежа може перейти у верхову. У л1тератур1, присвяченш люовим пожежам, детально описано кожну з !х форм окремо, наведено !х основш характеристики, прогнозовано поведшку. Проте умовам та способам переходу вщ низово! до верхово! пожеж1 придшено недостатньо уваги.
Метою роботи е анал1з умов та способ1в переходу низово! пожеж у верхову.
У робот [1] 1.С. Мелехов зазначае, що небезпека виникнення верхово! по-жеж залежить вщ того, яку частку в деревосташ займають хвойш породи. На займання та горшня дерев хвойних порщ впливае наявшсть еф1рних олш та бага-товершиншсть, яка сприяе вловлюванню юкор вщ вогню кронами та сповшьнен-ню просування вогню, час дп якого зростае, внаслщок чого пожежа пертво-рюеться у сущльну. Рельеф мюцевосп, на думку 1.С. Мелехова, впливае на виникнення верхово! пожеж таким чином, що низова пожежа на сухих тдвищен-
няx пеpеxодить у веpxовy на кpони xвойниx насаджень, pозтaшовaниx у низови-rnx. 1.С. Mелеxов також зaзнaчae, що в ялинникax, якi xapaктеpизyються невисо-кою небезпекою виникнення пожеж1, пеpеxiд до веpxовоï e дуже легким чеpез низько опyщенi гiлки, а веpxовa пожежа - pyйнiвною. Для сосновж лiсiв бiльш xapaктеpними e низовi пожеж1, як за наявност зiмкнениx yгpyповaнь пiдpостy можуть пеpеxодити у веpxовi. Така ж небезпека e i в листянта лiсax за нaявностi у нижнix яpyсax деpев xвойниx поpiд. A.B. Волоктна [2] нaголошye на тому, що пеpеxiд вiд низово1' пожеж до веpxовоï, згiдно з канадською системою, залежить вiд тpьоx чинникiв: висоти до ^он, вологостi xвоï в кpонax та iнтенсивностi по-лум'яного кpaю фpонтy низово1' пожежi. Дичинами веpxовиx пожеж у бо-pax Л.В. Бypяк та iн. [3] вважають посyxy та низько опущеш гiлки. М.Г. Чеpвон-ний [11] ввaжae, що низова пожежа найчастше пеpеxодить у веpxовy у piзновi-ковиx лiсax з високоpослим простом, а також у гipськиx люак на сxилax. У мо-лоднякак пожежа завжди пеpеxодить у веpxовy. Пеpеxодy спpияe сильний вiтеp.
Кшька pобiт пpисвячено моделюванню виникнення веpxовиx пожеж вiд низовиx. У pоботax A.M. Гpишинa та В. А. Пеpмiновa [4, 5] описано тaкi матема-тичнi моделi. Пpоте вони e теоpетичними та залежать вiд бaгaтьоx пapaметpiв, pозглядaючи окpемi складники пожежi на piвнi нaвiть тaкиx частинок, як xвоïн-ка, а тому ïx викоpистaння з пpaктичною метою e складним. Огляд та ощнюван-ня експеpиментaльниx та теоpетичниx моделей займання кpон вiд низовиx пожеж здшснюють також М. ^уз та iн. у [б]. На основi моделей зpоблено висно-вок пpо те, що найосновшшими чинниками впливу на виникнення веpxовоï пожеж e висота вщ повеpxнi до нижньо1' частини ^он. Водночас так влaстивостi гоpючого мaтеpiaлy, як вiдношення площi повеpxнi до об^му та вмiст вологи у листкax, менше впливають на займання ^он. Не зважаючи на значну кiлькiсть пapaметpiв та piвнянь, вс моделi pозглядaють лiс як деяке гоpюче неодноpiдне сеpедовище, не вpaxовyючи стpyктypи та основниx xapaктеpистик насаджень, а тому ïx можна викоpистовyвaти лише для спpощениx дослiджень.
У pоботax як вiтчизняниx та зapyбiжниx aвтоpiв не наведено чiткоï класи-фiкaцiï способiв пеpеxодy низово1' пожеж у веpxовy, а також умов, як впливають на цей пеpеxiд.
На основi aнaлiзy лiтеpaтypниx джеpел, опису пожеж, свiдчень учасниюв лiквiдaцiï лiсовиx пожеж та з ypaxyвaнням стpyктypи лiсy можна видшити тaкi способи пеpеxодy низово1' пожеж у веpxовy: займання нижнix гшок кpон вiд по-лум'я низово1' пожежi, самозаймання кpон внaслiдок ^оцешв теплопеpедaчi, зок-pемa ïï конвективно:' та paдiaцiйноï склaдовиx, займання ^он iскpaми, якi пеpе-носяться висxiдними конвективними потоками, пошиpення гоpiння стовбypaми деpев, пошиpення гоpiння у веpтикaльномy нaпpямi яpyсaми лiсy (pис.).
Пpоaнaлiзyeмо способи пеpеxодy низовоï пожежi у веpxовy та чинники, як впливають на цей ^оцес. Biдповiдно до [V], низовi пожеж залежно вщ висоти полум'я та швидкост поступального pyxy фpонтaльноï кpaйки, клaсифiкyють як слабк (висота полум'я до 0,5 м i швидюсть ^айки до 0,5 м/xв), сеpедньоï сили (висота полум'я вiд 0,5 до 1,5 м швидюсть ^айки вщ 1 до 3 м/xв) та сильш (висота полум'я бшьша 1,5 м i швидюсть бшьша 3 м/xв), пpичомy у випaдкax, коли швидюсть кpaйки не пеpевишye 0,5 м/xв, низовi пожеж вважають стшкими, а понад 0,5 м^в - pyxливими.
Способи переходу низово'1 пожеж! у верхову
Займання крон полум'ям Займання крон ¡скрами
Самозаймання крон внаслщок тепло! 1ередач1 Вертикальне горшня стовбур]в
Послщовне займання яруав люу
Рис. Основш способи переходу низово'1 norn:eM:iу верхову
Висота полум'я низово1 пожежi залежить вщ ширини смуги поширення горшня та структури наземного ярусу. Ширина смуги горшня, своею чергою, залежить вщ запасу та горючих властивостей матер1алу, який характеризуеться масою, яка припадае на одиницю плошд та масовою швидюстю вигоряння. На повед1нку низово1 пожежi впливають м^октматичт чинники, зокрема вщносна волопсть та в1тер, який збшьшуе швидкiсть фронту та масову швидюсть вигоряння. Зрос-тання швидкост вигоряння зменшуе час гор1ння, проте збшьшуе його штенсив-шсть та висоту полум'я, яке, досягаючи нижшх гшок крон, запалюе ïx, спричиня-ючи виникнення верxовоï пожежг Низько розташоваш гшки е одшею з умов переходу вщ низовоï пожежi до верxовоï, яка характеризуеться вщстанню вщ поверхш до нижшх гшок та залежить вщ в1ку й з1мкненосп деревостану. Нижш гшки крон у процес росту, змикання деревосташв та конкуренцiï м1ж окремими деревами в1дмирають, спричиняючи очищення стовбурiв. Тому з вшом насадження зни-жуеться небезпека виникнення верxовоï пожежi. Лише поява на шляху низовоï по-жежi суxоï трави, куща або пщросту може спричинити пiдвищення висоти полум'я та наближення його до крон. Тому ц чинники е ще однiею умовою переходу низовоï пожежi у верхову внаслщок займання нижнix гiлок крон вщ полум'я.
До умов, якi сприяють переходу низовоï пожежi у верхову, варто ввести i рельеф. За умов зростання дерев на схилах ï^m гiлки, розташованi у напрямi зростання висоти рельефу, перебувають на ближчiй вiдстанi до земл^ нiж з ш-ших боюв. Вони можуть зайнятися швидше, що призведе до виникнення верхо-воï пожежi. Крiм того, низова пожежа вгору по поверхш схилу поширюеться значно швидше, шж в шших напрямах. При цьому висота полум'я та штенсив-нiсть низовоï пожежi будуть вищими, нiж для рiвнинного рельефу, що також сприяе переходу низовоï пожежi у верхову.
Пщ час низовоï пожежi видiляеться тепло, яке передаеться шшим лiсовим об'ектам за допомогою конвекцiï. - Випромшювання та теплопровiдностi. Теп-лопровiднiсть не вщграе великоï ролi пiд час лiсовоï пожежi, оскiльки повiтря е поганим провщником тепла, а грунт та рослини добре проводять тепло лише за умови високого вмюту вологи, яка швидко втрачаеться через висушування пiд час пожежi. Значна частка енерги передаеться випромiнюванням. Внаслщок теплового випромшювання вщ полум'я та продукпв горiння нагрiваеться розташо-ваний поруч горючий матерiал. Випромiнювання вiд полум'я характеризуеться тепловим потоком, який залежить вщ температури та форми полум'я. Розраху-нок теплового потоку, який виникае внаслщок випромiнювання вщ полум'я ко-нiчноï форми та потрапляе на горизонтальну поверхню, описано за допомогою математичноï моделi у [8], на вертикальну поверхню - у [9]. Дослщження випро-
2. Екологiя довкiлля
105
м1нювання вщ низово! пожеж описуеться також шшою моделлю [10], у якш вра-ховано також нахил полум'я вггром. Внаслщок випромшювання вщбуваеться нагр1вання матер1алу, яке штенсифшуе сушшня, шсля чого розпочинаеться шро-л1з та самозаймання. Проте тепловий рад1ацшний потш значно ослаблюеться з вщстанню та з в1дхиленням напряму його поширення вщ нормал1 до поверхш падшня чи випром1нювання. У зв'язку з цим його вплив е 1стотним при поширен-т як низово!, так { верхово! пожеж1, а при переход! вщ одше! форми до шшо! вь даграе меншу роль. Важлившим у такому переход! е конвективний складник теплопередача Конвективш висхщш потоки нагрггого вщ вогню та продукпв горшня повггря поширюються вертикально вгору (або пщ певним кутом за наяв-носп в1тру) !з значною швидюстю, яка залежить вщ температури. При цьому переноситься значна частка теплоти. Тому конвекщя вщграе бшьшу роль у пщсу-шуванш та нагр1ванш крон до температури самозаймання. Окр1м того, конвективш потоки переносять юкри, яю, потрапляючи у крони, запалюють !х. Конвективний теплообмш сприяе поширенню вгору значно! юлькосп нагр1того вщ низово! пожеж1 пов1тря, на шляху якого крони дерев створюють аеродинам1чний ошр продуктам горшня { зумовлюють пошук ним шлях1в з меншим опором. Такими шляхами е прогалини у кронах деревосташв та крони з невеликою густи-ною листя (хво!). У раз1 слабко з1мкнених деревостатв висх1дш потоки вщ пожеж мають змогу практично безперешкодно пщтматися вгору в атмосферу над люом, нагр1ваючи лише ту частину крон, яка знаходиться над вогнем або гшки на меж прогалини у намет поблизу мюця горшня. Тому тшьки тривалий вогонь, висока температура гор1ння та наявшсть значно! юлькосп юкор можуть призвести у такому насадженш до виникнення верхово! пожеж1. 1нша ситуащя виникае у деревос-таш з високим ступенем з1мкненост! Пщ час низово! пожеж практично вся конвективна складова теплопередач проходить через крони. А незначна частина тепла поширюеться пщ наметом високо з1мкнених деревосташв у горизонтальному нап-рям1 внаслщок процешв дифузи та пщ даею виру, сприяючи зростання температури повггря та нагр1вання дерев нижшх ярус1в поблизу вогнища пожеж1. Треба за-уважити, що займання внаслщок кожного з видав теплопередач1 вщбуваеться неод-наково для р1зних порщ дерев через в1дмшносп !х горючих властивостей.
Поширення горшня стовбурами дерев здшснюеться за умови тривало! ди тепла { вогню вщ низово! пожеж1 та залежить вщ !х вологосп, д1аметра, наявнос-т сучюв, яю легко займаються та сприяють вертикальному поширенню пожеж1. Горшня стовбур1в залежить вщ породи та в1ку дерев. У молодняках та жердняках гшки розташоваш низько, а стовбури мають малий д1аметр. Це сприяе швид-кому переходу вщ низово! пожеж до верхово!. З вшом кора стае товстшою, а стовбури очищаються вщ гшок, що попршуе умови переходу до верхово! пожежа За незначно! тривалост та штенсивносп низово! пожеж поблизу дерева вона не переходить у верхову, проте може спричинити обгоряння нижньо! частини стовбура та коренево! шийки. Таю пошкодження надал1 можуть призвести до за-гибел1 дерева. Особливу небезпеку стовбурового горшня становлять сух1 дерева, яю мають суху та пошкоджену кору. Окр1м того, вони можуть займати не верти-кальне, а похиле положення. Вогонь легко поширюеться такими стовбурами, спричиняючи верхову пожежу.
За умов значно! тривалост та високо! штенсивносп низово! пожеж у ба-гатоярусному лю1 поширюеться вогонь шдшском та пщростом з переходом на дерева верхшх ярус1в. Горшня наземного ярусу спочатку спричиняе займання
дерев нижшх ярушв, яю, своею чергою, запалюють верхнiй ярус. Тому у багато-ярусному лiсi вогонь поширюеться як у горизонтальному напрямi у межах кожного ярусу, так i у вертикальному, переходячи вiд нижшх до верхшх ярусiв. Вра-ховуючи те, що зiмкненiсть крон нижшх ярушв е меншою, нiж верхшх, у таких деревостанах бшьш ймовiрним е перехiд пожежi у верхш яруси, нiж ïï поширення вздовж кожного з нижшх ярушв. Зауважимо, що пiд час низовоï пожежi горш-ня дерев у нижшх ярусах може сповшьнюватися через недостатню юльюсть кис-ню, що також впливае на перехщ до верховоï пожежi таким способом.
Поширення пожежi у вертикальному напрямi ярусами люу залежить вiд порiд дерев, яю утворюють цi яруси. Хвойш дерева у нижнiх ярусах займаються швидше та горять iнтенсивнiше, шж листянi, спричиняючи займання крон верхшх ярушв та виникнення верховоï пожежi.
Висока iнтенсивнiсть горiння пщ час низово1' пожежi, як уже зазначалося, може зумовлюватися наявнiстю значних кiлькостей сухого палива: вiтровалу у сухому сташ, сухого гiлля, яким захаращена територiя, опаду, потужно1' люово1" пiдстилки, а також сухо1' трави та шших рослин наземного ярусу. Опалi та сухi рештки хвойних дерев становлять бшьшу небезпеку, шж листяних.
Пожежонебезпечний стан наземного ярусу визначаеться також юльюстю горючого матерiалу на одиницю площд та вологютю, якi, своею чергою, залежать вщ метеорологiчних i клiматичних умов i мають рiчний та добовий цикли. Пщ час вегетацiйного перiоду, який тривае у помiрних широтах близько 200 дшв, трав'яна рослиннiсть та шдлюок мiстять значну частину вологи. Вони важко займаються та горять лише внаслщок тривало1' ди штенсивного полум'я. Тому в цей перюд навiть пiсля займання процес горшня вщбуваеться з незначною штен-сивнютю та може самостiйно припинитися. Проте наприюнщ лiта та восени за вщсутносп опадiв, а також весною шсля сходження сшгу наземний ярус трав'яних рослин у сухому сташ легко займаеться та штенсивно горить. У цей перюд зростае небезпека виникнення i поширення низовоï пожежi та зростае ймовiрнiсть ïï переходу у верхову, осюльки вмiст вологи у деревах зменшуеться.
Спричиняти перехщ вщ низовоï пожеж до верховоï можуть також багато-яруснi узлюся. Однiею з причин виникнення люових пожеж упродовж останнiх роюв е сшьськогосподарсью пали, якi стаються восени. Якщо вогонь вiд них поширюеться у напрямку люу, то на його шляху стае узлюся. У вегетацшний перюд узлюся е перешкодою поширенню вогню, осюльки складаеться з листяних порщ дерев i кущдв, а також мае шдлюок у своему склада. Однак восени та пщ час три-валоï посухи рослини на узлюс втрачають вологiсть та висихають, створюючи сприятливi умови не лише для проникнення пожеж у лiс, а i для ïï переходу до верхово! Це стосуеться не лише зовтштх узлюь, а й внутршшх, а також тих, яю формуються вздовж протипожежних розривiв, дорiг, просiк, рiчок тощо. Висновки:
1. Перехiд вщ низовоï до верховоï пожежi вщбуваеться займанням вiд полум'я, самозайманням внаслiдок теплопередачi, внаслiдок вертикального поширення горшня стовбурами, ярусами дерев, узлюсям, а також займанням крон вщ юкор.
2. Для кожного зi способiв можна видiлити характерт умови, якi сприяють переходу вщ низовоï до верховоï пожежi. Найосновтшими серед них е параметри деревостану (породний склад, висота нижшх гшок крон, вш,
3iMKHyTicTb крон, наявтсть пiдлiску та пiдросту, ярустсть), горючi влас-тивост наземного шару, рельеф, погодн та мшроктматичт умови, зокре-ма, вiдносна вологiсть i вiтер, а також доглянутiсть люу. Бiльшiсть з умов змiнюються з часом та з рiчним перюдом.
Л1тература
1. Мелехов И.С. Природа леса и лесные пожары / И.С. Мелехов. - ОГИЗ : Архангельское Изд-во "Наука", 1947. - 59 с.
2. Волокитина А.В. Защита населенных пунктов от чрезвычайных ситуаций, связанных с природными пожарами : практические рекомендации / А.В. Волокитина. - Красноярск, 2002. - 63 с.
3. Буряк Л.В. Пожары и их последствия в ленточных борах юга Сибири / Л.В. Буряк, О.П. Каленская, Е.И. Пономарев, А.И. Сухинин // Хвойные бореальной зоны, 2007, XXIV. - № 4-5. - С. 398-404.
4. Гришин А.М. О математическом моделировании природных пожаров и катастроф / А.М. Гришин // Вестник Томского госуниверситета. - Сер.: Математика и механика. - 2008. -№ 2(3). - С. 105-114.
5. Перминов В.А. Численное решение задачи о возникновении верхового лесного пожара в трехмерной постановке / В. А. Перминов // Вестник Томского госуниверситета. - Сер.: Математика и механика. - 2009. - № 1(6). - С. 41-48.
6. Cruz M.G. Predicting the ignition of crown fuels above a spreading surface fire. Part II: model evaluation / M.G. Cruz, B.W. Butler, M.E. Alexander // International Journal of Wildland Fire. -2006. - № 15. - P. 61-72.
7. Правила пожежно'1 безпеки в люах Украши. Наказ Держкомлюгоспу № 278 вщ 27.12.2004 р.
8. Кузик А.Д. Моделювання теплового випромшювання вщ деяких малопотужних дже-рел / А.Д. Кузик // Вюник УкрНДШБ : зб. наук. праць. - К. : Вид-во УкрНДШБ, 2008. - № 1(17). - С. 91-100.
9. Мичко А.А. Математичне моделювання теплового випромшювання для випробування захисного одягу пожежниюв-рятувальниюв / А.А. Мичко, А.Д. Кузик, А.С. Лин // Пожежна безпека : зб. наук. праць. - Львiв : ЛДУ БЖД, 2009. - № 14. - С. 171-177.
10. Субботин А.Н. Математическая модель распространения низового лесного пожара по подстилке или слою опада хвои / А.Н. Субботин // Пожарная безопасность. - 2008. - № 1. -С. 109-116.
11. Свириденко В.С. Лкова тролопя / В.С. Свириденко, О.Г. Бабiч, А.Й. Швиденко. -К. : Агропромвидав Украши, 1999. - 172 с.
Кузык А.Д. Условия и способы перехода низового пожара в верховой
Проанализированы условия и способы перехода низового пожара в верховой. Описаны основные способы и условия, которые способствуют такому переходу: загорание пламенем, искры, теплопередача, вертикальное горение стволов и распространение огня ярусами как внутри леса, так и опушкой. Основными условиями является малое расстояние от поверхности почвы к кронам и ветвям, горючие свойства наземного слоя и микроклиматические условия, которые влияют на ход низового пожара, а также параметры древостоя.
Ключевые слова: лесной пожар, низовой пожар, верховой пожар, горючие свойства леса, микроклимат, структура древостоя.
Kuzyk A.D. Conditions and methods of transition from ground to crown fire
The paper analyzes the conditions and methods of transition from ground to crown fire. The basic methods and conditions which help a transition are: flame of fire, sparks, heat transfer, burning the trunks and vertical spread of fire inside layers of the forest and forest edges fire are described. The main conditions are: low distance from the ground to the crowns and branches, combustible surface layer properties and microclimatic conditions that affect the course of ground fire and stand parameters
Keywords: wildfire, ground fire, crown fire, forest combustibility, microclimate, stand structure.
