PROGNOSIS OF FOREST FIRE DEVELOPMENT DEPENDING ON THE DISTANCE OF THE SETTLEMENT
ПРОГНОЗ РАЗВИТИЯ ЛЕСНОГО ПОЖАРА В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РАССТОЯНИЯ ДО НАСЕЛЕННОГО ПУНКТА
Научная статья
Кректунов А.А.1 , Ерицов А.М.2 , Залесов С.В.3, *, Секерин И.М.4
1 ORCID: 0000-0003-2160-3305;
2 ORCID: 0000-0002-2756-5349;
3 ORCID: 0000-0003-3779-410х;
4 ORCID: 0000-0003-3493-4322;
1–4 Уральский государственный лесотехнический университет, Екатеринбург, Россия
* Корреспондирующий автор (Zalesovsv[at]m.usfeu.ru)
Аннотация
На основании использования автоматизированной информационно-управленческой системы ликвидации чрезвычайных ситуаций, включающей программный комплекс информационно-аналитической системы анализа и управления рисками «САУР», выполнено моделирование развития лесного пожара. При составлении модели использована различная дальность возможного лесного пожара от населенного пункта. В качестве населенного пункта взят город Тавда Свердловской области. Модель предусматривает возникновение лесного пожара в 1, 2, 3, 4 и 5 км от города. На основании выполненных расчетов установлено, что применение «САУР» обеспечивает установление пройденной огнем площади, периметра лесного пожара и площади зоны задымления. Поскольку при проведении расчета учитывались одинаковые условия развития пожара, то полученная площадь отличается по вариантам несущественно. В то же время перекрытие города зоной задымления будет существенно различаться. Последнее свидетельствует о необходимости своевременного обнаружения и тушения лесных пожаров. Автоматизация деятельности по обработке оперативной информации о лесных пожарах позволит существенно облегчить тушение природных пожаров и минимизировать их риски для населенных пунктов и граждан.
Ключевые слова: лесной пожар, система анализа и управления рисками, прогнозирование, пройденная огнем площадь, зона задымления.
PROGNOSIS OF FOREST FIRE DEVELOPMENT DEPENDING ON THE DISTANCE OF THE SETTLEMENT
Research article
Krektunov A.A.1 , Yeritsov A.M.2 , Zalesov S.V.3, *, Sekerin I.M.4
1 ORCID: 0000-0003-2160-3305;
2 ORCID: 0000-0002-2756-5349;
3 ORCID: 0000-0003-3779-410x;
4 ORCID: 0000-0003-3493-4322;
1–4 Ural State Forestry Engineering University, Yekaterinburg, Russia
*Corresponding author (Zalesovsv[at]m.usfeu.ru)
Abstract
Based on the use of automated information and management system for emergency response, including a software package of information and analytical system for risk analysis and management "SAUR", a simulation of forest fire development was made. When compiling the model, different distance of a possible forest fire from a settlement was used. The town of Tavda, Sverdlovsk region, is taken as a settlement. The model provides for the occurrence of a forest fire in 1, 2, 3, 4 and 5 km from the city. Based on the calculations performed, it was found that the use of "SAUR" provides the establishment of the area traversed by fire, the perimeter of the forest fire and the area of the smoke zone. Since the same conditions of fire development were taken into account for the calculation, the resulting area differs insignificantly in variation. At the same time, the overlap of the city with the smoke zone will vary significantly. The latter indicates the need for timely detection and extinguishing of forest fires. Automation of the processing of operational information about forest fires will significantly improve the extinguishing of wildfires and minimize the risks for settlements and citizens.
Keywords: forest fire, risk analysis and management system, forecasting, fire covered area, smoke zone.
Введение
Анализируя состояние охраны лесов от пожаров за последние годы в Российской Федерации, можно отметить, что ситуация не меняется в лучшую сторону [1], [2]. Несмотря на предпринимаемые меры по оснащению лесопожарных служб современной противопожарной техникой, показатели фактической горимости лесов не имеют даже тенденции к снижению. Особо следует отметить, что в огне природных пожаров не только уничтожаются лесные ресурсы [3], [4], [5], но и сгорают жилые дома и объекты экономики [6], [7] а нередко гибнут люди. Так, в текущем 2022 г. в Красноярском крае огонь уничтожил 201 дом в небольшом городе Уяр, а всего на территории РФ от природных пожаров сгорело 730 жилых домов, не считая дач.
Таким образом, проблема совершенствования охраны лесов от пожаров стала одной из самых актуальных. От загрязнения атмосферы продуктами неполного сгорания лесных горючих материалов страдает население, увеличивается количество заболеваний дыхательной системы.
Указанное свидетельствует о необходимости проведения работ по моделированию развития природных пожаров с целью разработки способов оперативного их тушения с минимальными затратами при высокой эффективности.
Цель, методика и объекты исследования
Цель работы – анализ возможности построения модели развития лесного пожара с использованием информационно-аналитической системы анализа и управления рисками «САУР».
При проведении исследований была предпринята попытка использования автоматизированной информационно-управленческой системы с интегрированным в нее программным комплексом информационно-аналитической системы анализа и управления рисками «САУР», для моделирования развития лесных пожаров.
Опираясь на технические возможности информационно-аналитической системы анализа и управления рисками «САУР», проанализировано изменение площади лесных пожаров и зоны их задымления при возникновении вблизи населенного пункта. Последнее вполне возможно при условии, если данный населенный пункт подвержен угрозе лесных и других природных пожаров.
В качестве объекта исследований был выбран Тавдинский городской округ Свердловской области. На территории данного округа находятся два населенных пункта, подверженных угрозе природных пожаров: г. Тавда и пос. Азанка. Нами для оценки влияния лесных пожаров был выбран районный центр г. Тавда, поскольку на территории данного населенного пункта проживает более 80 % общего количества населения округа.
При планировании расчетов учитывался тот факт, что более 60 % всех природных пожаров возникает в радиусе 5 км от населенных пунктов [6].
Для проведения расчетов по оценке последствий лесных пожаров с помощью «САУР» необходимо ввести следующие данные:
- площадь пожара или указание на точечный очаг;
- координаты лесного пожара;
- вид лесного пожара;
- класс природной пожарной опасности;
- класс пожарной опасности по погодным условиям;
- время, ч;
- ширина буферной зоны, м;
- температура воздуха, 0С;
- скорость ветра, м/с;
- направление ветра, град.
При планировании модели нами установлены следующие параметры:
- очаг лесного пожара точечный;
- координаты очага лесного пожара приведены в табл. 1;
- вид пожара – низовой;
- класс природной пожарной опасности четвертый (спелый сосновый древостой разнотравно-липняковой группы типов леса);
- класс пожарной опасности по условиям погоды – четвертый;
- рассматриваемое время – 8 часов;
- ширина буферной зоны – 10 м;
- температура воздуха – 240С;
- скорость ветра 12 м/с;
- направление ветра – 2300 (по азимуту, в сторону населенного пункта).
Таблица 1 – Координаты вероятных точек возникновения лесного пожара
|
№ очага пожара |
Расстояние до населенного пункта, км |
Координаты |
|
|
долгота |
широта |
||
|
1 |
1 |
65.2167 |
58.0329 |
|
2 |
2 |
65.2027 |
58.0278 |
|
3 |
3 |
65.1888 |
58.0227 |
|
4 |
4 |
65.1762 |
58.0186 |
|
5 |
5 |
65.1598 |
58.0133 |
Помимо указанных показателей программа позволяет учитывать рельеф и определить задымление, которое может возникнуть в результате лесного пожара.
Для реализации модели были предусмотрены очаги возгорания на расстоянии 1, 2, 3, 4 и 5 км от г. Тавда (рис. 1).
Рис. 1 – Расположение вероятных очагов лесных пожаров вблизи г. Тавда
Все подобранные для моделирования точки возгорания расположены в спелых сосновых насаждениях ягодниковой группы типов леса. Указанное свидетельствует, что моделируемый пожар будет низовым средней интенсивности, о чем свидетельствуют также ранее описанные погодные условия.
Результаты и обсуждение
Расположение очага лесного пожара на расстоянии 5 км от населенного пункта, рассчитанная площадь, пройденная огнем и зона задымления представлены на рисунке 2.
В результате произошедшего лесного пожара на расстоянии 5 км от г. Тавда может выгореть 49,3 га леса. Периметр пожара составит приблизительно 2,5 км. Площадь зоны задымления может составить 2490,9 га.
Особо следует отметить, что дымовой шлейф пожара, возникшего в 5 км от г. Тавда практически не достигает его за 8 часов горения.
При расположении очага лесного пожара на расстоянии 4 км от населенного пункта, рассчитанная площадь, пройденная огнем и задымления, представлена на рисунке 3.
Рис. 2 – Очаг лесного пожара на расстоянии 5 км от г. Тавда
Рис. 3 – Очаг лесного пожара на расстоянии 4 км от г. Тавда
В результате произошедшего лесного пожара на расстоянии 4 км от г. Тавда может выгореть 49,0 га леса. Периметр пожара составит приблизительно 2,5 км. Площадь зоны задымления может составить 2507,3 га
По мере приближения очага пожара к населенному пункту край задымления начинает на него накладываться. Однако зона задымления основной частью не достигает г. Тавда.
Расположение очага лесного пожара на расстоянии 3 км от населенного пункта, рассчитанная площадь, пройденная огнем и зона задымления представлены на рисунке 4.
Рис. 4 – Очаг лесного пожара на расстоянии 3 км от г. Тавда
В результате произошедшего лесного пожара на расстоянии 3 км от г. Тавда может выгореть 53,4 га леса. Периметр пожара составит приблизительно 2,6 км. Площадь зоны задымления может составить 2569,5 га.
При близких с предыдущими значениями пройденной огнем площади и площади задымления условия для населения при пожаре, возникшем на расстоянии 3 км от населенного пункта, ухудшаются.
Расположение очага лесного пожара на расстоянии 2 км от населенного пункта, рассчитанная площадь, пройденная огнем и зона задымления представлены на рисунке 5.
Рис. 5 – Очаг лесного пожара на расстоянии 2 км от г. Тавды
В результате произошедшего лесного пожара на расстоянии 2 км от г. Тавды может выгореть 55,4 га леса. Периметр пожара составит приблизительно 2,6 км. Площадь зоны задымления может составить 2575,4 га.
Расположение очага лесного пожара на расстоянии 1 км от населенного пункта, рассчитанная площадь, пройденная огнем и зона задымления представлены на рисунке 6.
Рис. 6 – Очаг лесного пожара на расстоянии 1 км от г. Тавды
В результате произошедшего лесного пожара на расстоянии 1 км от г. Тавды может выгореть 44,0 га леса. Периметр пожара составит приблизительно 2,4 км. Площадь зоны задымления может составить 2460,7 га.
Данные рисунков 5 и 6 наглядно свидетельствуют, что при расстоянии лесного пожара 1-2 км от населенного пункта дымовой шлейф закрывает поселок, что создает экстремальные условия для жителей. Помимо загрязненности воздуха продуктами неполного сгорания лесных горючих материалов задымленность вызывает у населения беспокойство, что негативно сказывается на самочувствие граждан.
Граждане должны быть уверены, что огонь лесного пожара не войдет в населенный пункт, а их жизни и здоровью никакая опасность не угрожает. Модель лесного пожара позволяет запроектировать создание противопожарного устройства с таким расчетом, чтобы жители не страдали от задымления и тем более от огня лесного пожара [8], [9], [10].
Выводы
1. Программный комплекс информационно-аналитической системы анализа и управления рисками «САУР» позволяет выполнить моделирование развития лесного пожара.
2. Предложенная модель развития лесного пожара, при разном расстоянии точки возгорания от населенного пункта, позволяет установить пройденную им площадь, а также площадь зоны задымления.
3. Моделирование развития лесного пожара обеспечивает возможность разработки на научной основе проектов противопожарного устройства лесного фонда вокруг населенных пунктов, а также принятия оперативных мер по их тушению с учетом ожидаемого изменения площади.
4. Прогнозные данные о распространении пожара и зоны задымления позволяют объективно информировать население о складывающейся ситуации и проводить мероприятия по его эвакуации до наступления критической ситуации.
5. Мониторинг и прогнозирование ситуации с лесными пожарами, возникающими вблизи от населенных пунктов, с использованием программного комплекса информационно-аналитической системы анализа и управления рисками «САУР», позволяет повысить эффективность защиты их от природных пожаров.
|
Конфликт интересов Не указан. |
Conflict of Interest None declared. |
References
Zalesov S.V. Obnaruzhenie i tushenie lesnyh pozharov [Detection and suppression of forest fires] / S.V. Zalesov, M.P. Mironov. – Yekaterinburg : Ural State Forestry Engineering University, 2004. – 138 p. [in Russian]
Vorob'ev Y.L. Lesnye pozhary na territorii Rossii: Sostoyanie i problemy [Forest fires in Russia: Status and problems] / Y.L. Vorob'ev, V.A. Akimov, Y.I. Sokolov. – Moscow : DEKS-PRESS, 2004. – 312 p. [in Russian]
Shubin D.A. Vliyanie pozharov na komponenty lesnogo biogeoce-noza v Verhne-Obskom borovom massive [Influence of fires on the components of forest biogeocenosis in the Upper Ob forest massif] / D.A. Shubin, A.A. Malinovskih, S.V. Zalesov // Proceedings of the Orenburg State Agrarian University. – 2013. – № 6 (44). – P. 205-208. [in Russian]
Ivanova G.A. Pozhary v sosnovyh lesah srednej Sibiri [Fires in the pine forests of Central Siberia] / G.A. Ivanova, A.V. Ivanov. – Novosibirsk : Nauka, 2015. – 240 s. [in Russian]
Furyaev V.V. Pozharoustojchivost' lesov yugo-vostoka Zapadnoj Sibiri [Fire resistance of forests in the southeast of Western Siberia] / V.V. Furyaev, S.D. Samsonenko, I.V. Furyaev et al. – Novosibirsk : Nauka, 2014. – 156 p. [in Russian]
Krektunov A.A. Ohrana naselennyh punktov ot prirodnyh pozharov [Protection of settlements from natural fires] / A.A. Krektunov, S.V. Zalesov. – Yekaterinburg : Ural. Institute of GPS of the Ministry of Emergency Situations of Russia, 2017. – 162 з. [in Russian]
Zaklyuchenie obshchestvennoj komissii po rassledovaniyu prichin i posledstvij prirodnyh pozharov v Rossii v 2010 godu [Conclusion of the public commission to investigate the causes and consequences of wildfires in Russia in 2010]. – Saint-Petersburg. – Moscow : Kopi-Park, 2010. – 40 p. [in Russian]
Belov S.V. Lesnaya pirologiya [Forest Pyrology] / S.V. Belov. – Leningrad : LTA, 1982. – 68 p. [in Russian]
Zalesov S.V. Organizaciya protivopozharnogo ustrojstva nasazhdenij, formiruyushchihsya na byvshih sel'skohozyajstvennyh ugod'yah [Organization of a fire-fighting device for plantings formed on former agricultural land] / S.V. Zalesov, A.G. Magasumova, N.N. Novoselova // Bulletin of the Altai State University. – 2010. – № 4(66). – P. 60-63. [in Russian]
Marchenko V.P. Gorimost' lentochnyh borov Priirtysh'ya i puti ee minimizacii na primere GU GLPR «Ertys Ormany» [Combustibility of tape forests in the Irtysh region and ways to minimize it on the example of the GU GLPR "Ertys Ormany"] / V.P. Marchenko, S.V. Zalesov // Bulletin of the Altai State University. – 2013. – № 10 (108). – P. 55-59. [in Russian]