3.5. Распространение и опасность дыма лесного пожара

При крупных лесных пожарах по направлению ветра возникают большие зоны задымления.

Так, в 1915 году в Сибири пожары охватили площадь около 1,6 млн. км².

Дым от них распространился почти на всю Сибирь, а на горящей территории и вокруг неё плотность дыма в течении 50 дней была так велика, что на расстоянии до 20 метров не были видны окружающие предметы. Всё лето 1972 года в Московской области горели леса и торфяники. В Москве стояла дымная мгла, автомобили передвигались с горящими фарами, а солнце даже в полдень не пробивало смог.

Крупные пожары были в 1976-77 гг. в Хабаровском крае, горели леса и торфянники. Авиационная охрана лесов Сибири и Дальнего Востока «ослепла» от дыма. Для тушения лесных пожаров было привлечено несколько тысяч человек населения, сотни единиц различной техники. Несмотря на принятые меры, сгорели десятки населённых пунктов, расположенных в лесных массивах, много предприятий лесной и деревообрабатывающей промышленности, склады круглого леса и др. Задымлённость атмосферы достигала 400-500 км в диаметре. Крупные лесные пожары с сильным задымлением на большой площади были во Франции, Германии, США и других странах.

Частицы дисперской фазы (дыма) имеют размеры 10^-5 – 10^-7м. Они поднимаются восходящим конвективным потоком с кромки пожара, затем выпадают из неё и под действием силы ветра передвигаются одновременно опускаясь к Земле под действием силы тяжести. Весовая концентрация частиц в дыму (воздухе) около 7∙10^-3 кг/м³.

Путь, проходимый частицей в горизонтальном направлении за время её падения с высоты H _пад, определяется по формуле:

(3.2)

где:v_ч–скорость частицы, м/с;

τ_пад – время падения частицы с высоты H_пад, с;

C_а – коэффициент аэродинамического сопротивления частицы;

S_ч – площадь миделевого сечения частицы, м²;

ρ_ч – плотность частицы, кг/м³;

v_в – скорость ветра, м/с.

Субъективное ощущение плотности дыма связано с расстоянием, на которое видит человек сквозь слой продуктов сгорания. Видимость в дыму зависит от многих факторов: цвета дыма, размеров его частиц, освещенности объекта, психологического состояния человека и др.

Величину дальности видимости в дыму различной плотности можно приблизительно определить по предлагаемой формуле:

(3.3)

где: K_m – коэффициент турбулентного обмена продуктов сгорания с воздухом, равный 0,02 м^-2∙сут^-1;

N_c – количество суток с ветром;

W_д^уд – количество дыма на единицу площади сгорания, которое рассчитывается по формуле:

(3.4)

где: К_дв – коэффициент, характеризующий подъём дыма от земли;

L_p – расстояние пройденное дымом за сутки, м;

L_фр – ширина фронта горения, м;

W_дс – объём дыма, выделяющегося с кромки пожара за сутки, м³.

Средняя величина дальности видимости, рассчитанная по формуле (3.3), показана на рис. 3.2.

L_{вд, м}

4000

3000

2000

1000

0

10 20 30 40 50 60 N_с

Рис. 3.2. Видимость при лесоторфяных пожарах.

Участники тушения пожаров, работая на задымлённой территории могут получить отравление продуктами сгорания. Пожарная и другая техника, участвующая в ликвидации пожаров, работающая в зоне задымления «задыхается», двигатели теряют мощность и часто останавливаются.

При горении лесных материалов выделяются окись и двуокись углерода. Наибольшая их концентрация создаётся при «опасной» скорости ветра и неустойчивом состоянии атмосферы при V_в = 0,5-2 м/с. Максимальная концентрация отравляющих веществ создаётся у поверхности земли вблизи кромки пожара по направления ветра. Это происходит тогда, когда конвекционный поток от кромки пожара прижимается к земле, и с подветренной стороны образуется максимальная концентрация вредных веществ, которую можно определить по формуле:

(3.5)

где: H – высота пламени от поверхности земли, м;

Z – высота измерения концентрации вредностей от земли, м;

r – расстояние от источника вредностей по горизонтали (кромки пожара), м;

А – коэффициент турбулентного обмена;

М – количество выделяющихся вредных веществ (мг/с), которое определяется по формуле:

(3.6)

где: С_оч – концентрация окиси углерода в очаге горения, мг/л;

b_п – ширина кромки пожара, м;

α – коэффициент избытка воздуха;

Q_пс – теплосодержание продуктов сгорания, выделяющихся с единицы площади пожара в единицу времени, которое будет:

(3.7)

где: v_м – массовая скорость выгорания лесного материала, кг/(м²∙с);

V₁; V_в – соответственно объём продуктов сгорания и воздуха, необходимого для сгорания 1 кг древесины; м³/кг;

Q_н^р – низшая теплота сгорания древесины, кДж/кг;

Т_пл – температура пламени, ºК.

Известно, что допустимое время работы человека в задымлённой атмосфере, когда он тушит кромку пожара, по содержанию окиси углерода составляет: 0,6 мг/л – 6 мин; 0,3 мг/л – 10 мин, 0,2 мг/л 60 – минут.

Расчёты показывают, что при ликвидации горения кромки лесного пожара (H_пл ≈ 1м) концентрации углекислого газа на высоте 1,5 м может быть 0,9 - 1,0 мг/л. Практика тушения лесных пожаров показывает, что бывают случаи смертельного отравления тушильщиков в процессе тушения пожара. Поэтому руководителю тушения пожара необходимо обеспечить людей, участников тушения, - средствами защиты органов дыхания. Чаще проводить смены людей, участвующих в ликвидации горения на кромке пожара. Отдых тушильщиков проводить в незадымлённой зоне не ближе 50 м от кромки пожара с наветренной стороны.