2019-1_Стр. 27-34

УДК 536.46

А.О. ЖДАНОВА, ст. преп., канд. физ.-мат. наук; И.С. ВОЙТКОВ, аспирант (Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов. Национальный исследовательский Томский политехнический ун-т);

Н.П. КОПЫЛОВ, гл. науч. сотр., д-р техн. наук, проф., засл. деят. науки Рос. Федерации (ФГБУ ВНИИПО МЧС России);

Г.В. КУЗНЕЦОВ, гл. науч. сотр., д-р физ.-мат. наук (Инженерная школа энергетики. Национальный исследовательский Томский политехнический ун-т);

И.Р. ХАСАНОВ, гл. науч. сотр., д-р техн. наук (ФГБУ ВНИИПО МЧС России);

Н.Е. ШЛЕГЕЛЬ, магистрант (Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов. Национальный исследовательский Томский политехнический ун-т)

ЛОКАЛИЗАЦИЯ ТЕРМИЧЕСКОГО РАЗЛОЖЕНИЯ ТИПИЧНЫХ ЛЕСНЫХ ГОРЮЧИХ МАТЕРИАЛОВ
ПРИ ОБРАЗОВАНИИ БУФЕРНЫХ ПОЛОС ЗА СЧЕТ ВСТРЕЧНОГО ПАЛА И ПРОЛИВА ВОДЫ

Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда
(проект № 18–19–00056).

Аннотация. Представлены результаты экспериментальных исследований процессов локализации пламенного горения и пиролиза группы типичных лесных горючих материалов за счет использования специализированной заградительной полосы в виде увлажненного слоя материала перед фронтом горения. Рассмотрены модельные очаги низовых пожаров с навесками хвои, листьев, смеси веточек, хвои и листьев. Новизна работы состоит в том, что предложены две схемы локализации пожара, отличающиеся тем, что в одной из них применяется встречный пал, а в другой нет. Проведено сравнение характерного времени локализации, использованных объемов воды, требуемых размеров заградительной полосы. Показано, что формирование буферных заградительных полос из увлажненного материала, прошедшего стадию термического разложения (т. е. выгоревшего перед основным фронтом), способствует снижению времени локализации на 10–15 %, уменьшению необходимого (минимального) объема воды на 20–30 %. Сделан вывод о том, что реализация схемы локализации горения лесных массивов посредством применения встречного пала может быть эффективной на этапе зарождения очага горения.

Ключевые слова: лесной горючий материал, пиролиз, термическое разложение, пламенное горение, фронт горения, локализация пожара, заградительная водная полоса, встречный пал

Библиографические ссылки

1. Comment – A re-examination of the effects of fire suppression in the boreal forest // E.A. Miyanishi, K. Johnson, P.C. Ward, A.G. Tithecott, B.M. Wotton // Canadian Journal of Forest Research. 2001. V. 31. P. 1462–1466+1467–1480.

2. Fire suppression by aerosols of aqueous solutions of salts / O.P. Korobeinichev, A.G. Shmakov, A.A. Chernov, T.A. Bolshova, V.M. Shvartsberg, K.P. Kutsenogii, V.I. Makarov // Combustion, Explosion and Shock Waves. 2010. V. 46. P. 16–20.

3. Fire suppression by low-volatile chemically active fire suppressants using aerosol technology / O.P. Korobeinichev, A.G. Shmakov, V.M. Shvartsberg, A.A. Chernov, S.A. Yakimov, K.P. Koutsenogii, V.I. Makarov // Fire Safety Journal. 2012. V. 51. P. 102–109.

4. Large airtanker use and outcomes in suppressing wildland fires in the United States / D.E. Calkin, C.S. Stonesifer, M.P. Thompson, C.W. McHugh // International Journal of Wildland Fire. 2014. V. 23. P. 259–271.

5. Нестеров В.Г. Пожарная охрана леса. М.: Гослесбумиздат, 1945. 175 с.

6. Анцышкин С.П. Противопожарная охрана леса. М.; Л. Гослесбумиздат, 1957. 192 с.

7. Курбатский Н.П. Локализация лесных пожаров встречным низовым огнем // Пожарное дело. 1955. № 6. С. 20–22.

8. Современные вопросы охраны лесов от пожаров и борьбы с ними / под ред. И.С. Мелехова. М.: Лесная промышленность, 1965. 272 с.

9. Dowdy A.J. Climatological variability of fire weather in Australia // Journal of Applied Meteorology and Climatology. 2018. V. 57. P. 221–234.

10. Turkman Fire danger rating over Mediterranean Europe based on fire radiative power derived from Meteosat /  M.M. Pinto, C.C. Da Camara, I.F. Trigo, R.M. Trigo // Natural Hazards and Earth System Sciences. 2018. V. 18. P. 515–529.

11. Cumulative effects of wildfires on forest dynamics in the eastern Cascade Mountains, USA / M.J. Reilly, M. Elia, T.A. Spies, M.J. Gregory, G. Sanesi, R. Lafortezza // Ecological Applications. 2018. V. 28. P. 291–308.

12. Dowdy A.J. Climatological variability of fire weather in Australia // Journal of Applied Meteorology and Climatology. 2018. V. 57. P. 221–234.

13. Suppression of forest fuel thermolysis by water mist / A.O. Zhdanova, R.S. Volkov, I.S. Voytkov, K.Yu. Osipov, G.V. Kuznetsov // International Journal of Heat Mass Transfer. 2018. V. 126. P. 703–714.

14. Fire intensity drives post-fire temporal pattern of soil carbon accumulation in Australian fire-prone forests / R. Sawyer, R. Bradstock, M. Bedward, R.J. Morrison // Science of the Total Environment. 2018. P. 1113–1124.

15. Физико-химические процессы при взаимодействии аэрозоля с фронтом горения лесных горючих материалов / И.С. Войтков, Р.С. Волков, А.О. Жданова, Г.В. Кузнецов, В.Е. Накоряков // Прикладная механика и техническая физика. 2018. Т. 59. № 5. С. 1–13.

16. Fire and aviation management: Station fire initial attack review // The Station Fire: Lessons for Future Wildland Fire Management1. 2012. January, P. 70–115 (Book Chapter).

17. Review of ecological impacts of forest fires and harvesting on lakes of the boreal ecozone in Quebec / B. Pinel-Alloul, D. Planas, R. Carignan, P. Magnan // Revue des Sciences de l'Eau. 2002. V. 15. P. 371–395.

18. Úbeda X., Sarricolea P. Wildfires in Chile: A review // Global and Planetary Change. 2016. V. 146. P. 152–161.

19. Combustion chemistry and decomposition kinetics of forest fuels / O.P. Korobeinichev, A.A. Paletsky, M.B. Gonchikzhapov, I.K. Shundrina, H. Chen, N. Liu // Procedia Engineering. 2013. V. 62. P. 182–193.

20. Палецкий А.А., Гончикжапов М.Б., Коробейничев О.П. Исследование пиролиза лесных горючих материалов методом зондовой молекулярно-пучковой масс-спектрометрии // Сиббезопасность-Спассиб. 2011. № 1. С. 97–98.

21. Гончикжапов М.Б., Палецкий А.А., Коробейничев О.П. Кинетика пиролиза лесных горючих материалов в инертной/окислительной среде при быстром и медленном темпах нагрева // Сиббезопасность-Спассиб. 2012. № 1. С. 38–44.

22. Kinetics of pyrolysis of litter materials from pine and eucalyptus forests / R. Wadhwani, D. Sutherland, K.A.M. Moinuddin, P. Joseph // Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 2017. V. 130. P. 2035–2046.

23. Flash method of determining thermal diffusivity, heat capacity, and thermal conductivity / W.J. Parker, R.J. Jenkins, C.P. Butler, G.L. Abbott // Journal of Applied Physics. 1961. V. 32. P. 1679–1684.

24. Гришин А.М. Математические модели лесных пожаров. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1981. 277 с.

25. Кузнецов Г.В., Барановский Н.В. Прогноз возникновения лесных пожаров и их экологических последствий. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2009. 301 с.

26. Щетинский Е.А. Тушение лесных пожаров. М.: ВНИИЛМ, 2002. 104 с.

27. Доррер Г.А. Динамика лесных пожаров. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. 404 с.

28. Высокоморная О.В., Кузнецов Г.В., Стрижак П.А. Испарение и трансформация капель и больших массивов жидкости при движении через высокотемпературные газы. Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2016. 302 с.

Материал поступил в редакцию 01.10.2018 г. 

Жданова Алена Олеговна – старший преподаватель Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов, кандидат физико-математических наук. E-mail: zhdanovaao@tpu.ru;

Войтков Иван Сергеевич – аспирант Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов

(Национальный исследовательский Томский политехнический университет).

Адрес: пр. Ленина, 30. г. Томск, 634050, Россия.

Копылов Николай Петрович – главный научный сотрудник, доктор технических наук, заслуженный деятель науки Российской Федерации (ФГБУ ВНИИПО МЧС России.

Адрес: мкр. ВНИИПО, д. 12, г. Балашиха, Московская область, 143903, Россия.

Кузнецов Гений Владимирович – главный научный сотрудник, доктор физико-математических наук (Исследовательская школа физики высокоэнергетических процессов. Национальный исследовательский Томский политехнический университет).

Хасанов Ирек Равильевич – главный научный сотрудник, доктор технических наук (ФГБУ ВНИИПО МЧС России).

Шлегель Никита Евгеньевич – магистрант Исследовательской школы физики высокоэнергетических процессов (Национальный исследовательский Томский политехнический университет).