ТОРФЯНЫЕ ПОЖАРЫ: ЭФФЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ЛИКВИДАЦИИ

Уральский федеральный округ, г.Екатеринбург
Муниципальное автономное общеобразовательное учреждение лицей №130







Научно исследовательский проект

ТОРФЯНЫЕ ПОЖАРЫ:
ЭФФЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ЛИКВИДАЦИ




















2012
Екатеринбург

СОДЕРЖАНИЕ
HYPER13 TOC \o "1-3" \h \z \u HYPER14HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227351" HYPER14Введение HYPER13 PAGEREF _Toc286227351 \h HYPER143HYPER15HYPER15

Теоретическая часть:
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227352" HYPER141. Причины торфяных пожаров и их последствия HYPER13 PAGEREF _Toc286227352 \h HYPER145HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227353" HYPER141.1. Хронология пожаров современной России HYPER13 PAGEREF _Toc286227353 \h HYPER145HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227354" HYPER141.2. Особенности торфяных залежей HYPER13 PAGEREF _Toc286227354 \h HYPER146HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227355" HYPER141.3. Причины возгорания и нанесенный ущерб HYPER13 PAGEREF _Toc286227355 \h HYPER1410HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227356" HYPER142. Методы и приемы ликвидации торфяных пожаров в России HYPER13 PAGEREF _Toc286227356 \h HYPER1412HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227357" HYPER142.1. Существующие способы тушения торфяных возгораний HYPER13 PAGEREF _Toc286227357 \h HYPER1412HYPER15HYPER15

Практическая часть
Изобретение полезной модели «Устройство для тушения пожаров на торфяниках»
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227358" HYPER141. Цели и задачи полезной модели HYPER13 PAGEREF _Toc286227358 \h HYPER1416HYPER15HYPER15
HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227359" HYPER142. Формула полезной модели ..HYPER13 PAGEREF _Toc286227359 \h HYPER1417HYPER15HYPER15
3. Физико-химический процесс, лежащий в основе функционирования модели ... 18

HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227360" HYPER14Заключение HYPER13 PAGEREF _Toc286227360 \h HYPER1419HYPER15HYPER15

HYPER13 HYPERLINK \l "_Toc286227361" HYPER14Список литературы HYPER13 PAGEREF _Toc286227361 \h HYPER1420HYPER15HYPER15
HYPER15
Приложения..24
Введение
Актуальность: Длительное время болота Восточно-европейской равнины активно осушались для добычи торфа, но после распада СССР эти болота забросили. Оставшийся торф стал причиной пожаров. Обширные территории были охвачены огнем. Особенно пострадали люди города Москвы и Московской области.
Проблема: Сама структура торфа (пористое строение, адсорбирующее кислород) помогает ему гореть без внешнего доступа кислорода. Торфяной пожар может тлеть десятки лет и вспыхнуть при появлении благоприятных условий для горения. Кроме этого, торф может самовоспламеняться из-за метанобразующих бактерий, которые своей жизнедеятельностью нагревают торф до температур достаточных для самовозгорания. Впоследствии горения появляются пустоты между очагом и землей незаметные для человека, но очень опасные, поскольку при попадании в них отсутствует возможность выжить. При горении торф выделяет ядовитые вещества, угрожающие здоровью и жизни людей. Средства тушения верховых пожаров практически бесполезны для тушения торфяных возгораний. Поэтому тема моего исследования: «Торфяные пожары: эффективные способы ликвидации».
Цель исследования: исследование эффективных способов тушения торфяных пожаров.
Объект исследования: способы ликвидации торфяных пожаров.
Предмет исследования: технические устройства для тушения торфяных пожаров
Гипотеза: изобретение принципиально иной модели для ликвидации торфяных пожаров сделает их тушение эффективнее.
Задачи исследования:
Предметно-ориентированный анализ информации, литературы и интернет-сайтов.
Исследование существующих технических решений проблемы торфяных пожаров.
Изобретение инновационной полезной модели для эффективной ликвидации торфяных возгораний.
Для решения перечисленных задач использовались следующие методы исследования: наблюдение, анализ, синтез, моделирование, вывод. Теоретическую основу исследования составляют основные идеи работ ученых, которые изучали эффективные способы тушения пожаров – В.В. Перевалова, Л.А. Михайлова, В. П. Соломнина.
Работа выполнена при поддержке Уральского филиала ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) на кафедре автоматизированных систем управления института радиоэлектроники и информационных технологий УрФУ им. Первого президента России Б.Н. Ельцина.














Теоретическая часть

1. Причины торфяных пожаров и их последствия
1.1. Хронология пожаров современной России

РИА Новости сообщили, что в Москве, 22 июля зарегистрировано почти 400 природных пожаров на территории России. За минувшие сутки, более половины из них потушено. Из 391 зарегистрированного очага природных пожаров в течение суток был потушен 241. Действуют 150 очагов общей площадью свыше 32 тысяч гектаров, из них локализовано 96 на площади 19,464 тысячи гектаров. Отмечено, что пожарные также продолжают бороться с 13 крупными очагами, площадь которых составляет 17,948 тысячи гектаров, 12 из них локализованы [16].
К тушению пожаров были привлечены 4,581 тысячи человек и 1,244 тысяча единицы техники, в том числе 37 воздушных судов. Представитель НЦУКС сообщил, что в субъектах федерации с начала этого года уже возникло 19,32 тысячи очагов природных пожаров на общей площади 388,387 тысячи гектаров. По данным МЧС, число очагов возгораний в текущем году по сравнению с аналогичным периодом 2009 года сократилось в 1,5 раза, а их площадь уменьшилась в 2,5 раза. Почти 90% всех пожаров удается потушить в день их обнаружения. По статистике, больше всего возгораний сегодня происходит на территории Приволжского, Уральского, Сибирского и Дальневосточного федеральных округов. По прогнозу МЧС, в 2010 году сложная ситуация с лесными и торфяными пожарами ожидалась в 56 субъектах РФ, крайне сложная - в Приморском, Хабаровском, Забайкальском краях, Бурятии, Амурской области и Еврейской автономной области. В Приволжском, Центральном и Южном федеральных округах пожарная обстановка прогнозируется на уровне среднемноголетних значений.
«Угрозе лесных пожаров в России были подвержены 7,927 тысячи населенных пунктов, 2,775 тысячи объектов экономики, транспортная инфраструктура, а также многочисленные участки нефте-, газо- и продуктопроводов», - сообщили в МЧС.
В целях стабилизации пожарной обстановки режим чрезвычайной ситуации вводился на территории восьми субъектов РФ: Бурятии, Марий Эл, Якутии, Приморского, Красноярского и Забайкальского краев, а также Амурской и Челябинской областей. Особый противопожарный режим, ограничивающий посещение лесов людьми и въезд в них транспортных средств, в период высокой и чрезвычайной пожарной опасности вводился в 41 субъекте РФ.
По заключению экспертов МЧС, причинами возникновения природных пожаров в 2009 году стало нарушение правил пожарной безопасности при проведении сельскохозяйственных палов и неосторожное обращение с огнем в лесу [14,21].
По официальной статистике, огнем охвачено до 2 миллионов гектаров леса в год, а по неофициальной - до 14 миллионов гектаров (это в 140 раз больше площади Москвы). Такая разница из-за того что примерно треть, то есть 200 из 600 миллионов гектаров российских лесов официально (!) находится вне зоны охраны от пожаров, и по этой территории нет даже достоверной статистики о количестве и площади пожаров. По остальной местности данные о пожарах тоже далеко не всегда достоверны.
Так, по официальным данным в 2007 году в пожарах сгорел один миллион гектаров российских лесов. А международная организация International Forest Fire News со ссылкой на нашу «АвиаЛесОхрану» называет цифру, в десять раз большую.
К сожалению, официальная статистика практически не учитывает пожары вне территорий государственного лесного фонда. В частности, не учитываются огромные площади, пройденные огнем травяных пожаров [13].
Итак, пожары охватили огромные территории России. Помимо этого большое количество лесов находилась вне официальной ведомости, что ухудшало эффективность борьбы с ними.
1.2. Особенности торфяных залежей

Первые сведения о [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] как «горючей земле» для нагревания пищи восходят к 46 г. н. э. и встречаются у Плиния Старшего. В 1213 вв. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] как топливный материал был известен в Голландии и Шотландии. В 1658 в г. Гронингене вышла первая в мире книга о [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] на латинском языке Мартина Шока «Трактат о [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]». Многочисленные неправильные представления о происхождении [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] были опровергнуты в 1729 И. Дегнером, применившим к его изучению микроскоп и доказавшим растительное происхождение [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. В России впервые сведения о [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и его использовании появились в 18 в. в трудах М. В. Ломоносова, И. Г. Лемана, В. Ф. Зуева, В. М. Севергина и др. В 19 в. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] посвящены работы В. В. Докучаева, С. Г. Навашина, Г. И. Танфильева и др. В России исследования природы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] носили ботанический характер. После Великой Октябрьской социалистической революции были созданы научные, производственные и учебные организации по комплексному изучению [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и его использованию в народном хозяйстве (Инсторф, Московский торфяной институт и др.). Работами советских учёных выявлены географические закономерности распространения торфяных залежей, создана [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] видов [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и торфяных залежей, составлены кадастры и карты торфяных месторождений, изучены химический состав и физические свойства [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (И. Д. Богдановская-Гиенэф, Е. А. Галкина, Д. А. Герасимов, В. С. Доктуровский, Е. К. Иванов, Н. Я. Кац, М. И. Нейштадт, Н. И. Пьявченко, В. Е. Раковский, В. Н. Сукачев, С. Н. Тюремнов и др.). Проблемами использования [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в СССР занимаются Всесоюзный научно-исследовательский институт торфяной промышленности (бывший Ленинград) с филиалами в Москве и посёлке Радченко в Калининской области, институт [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] АН БССР, проблемные лаборатории Калининского, Каунасского и Томского политехнических и др. институтов [23].
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (нем. Torf), горючее [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], образующееся в процессе естественного отмирания и неполного распада болотных растений в условиях избыточного увлажнения и затруднённого доступа [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. От почвенных образований [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] принято отличать по содержанию в нём [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (не менее 50% по отношению к абсолютно сухой массе).
Органическое [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] состоит из растительных остатков, претерпевших различную степень разложения. Перегной (гумус) придаёт [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] тёмную окраску. Относительное содержание в общей массе [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] продуктов распада растительных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], утративших клеточную структуру, называют степенью разложения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Различают [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] слаборазложившийся (до 20%), среднеразложившийся (2035%) и сильноразложившийся (свыше 35%). По условиям образования и свойствам [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] подразделяют на верховой, переходный и низинный.
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] имеет сложный химический состав. Элементный состав [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]: [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 5060%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 56,5%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 3040%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 13%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 0,11,5% (иногда 2,5) на горючую массу. В компонентном составе органической массы содержание водорастворимых [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 15%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 210%, легкогидролизуемых соединений 2040%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 410%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 15 50%, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] 520 [9].
[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] сложная полидисперсная [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]; его физические свойства зависят от свойств отдельных частей, соотношений между ними, степени разложения или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] твёрдой части, оцениваемой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] или содержанием фракций размером менее 250 мкм. Для [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] характерны большое влагосодержание в естественном залегании (8896%), [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] до 9697% и высокий коэффициент [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] при компрессионных испытаниях. Текстура [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] однородная, иногда слоистая; структура обычно волокнистая или пластичная (сильноразложившийся [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]). Цвет жёлтый или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] до чёрного. Слаборазложившийся [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в сухом состоянии имеет малую плотность (до 0,3 г/см 3), низкий коэффициент [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и высокую газопоглотительную способность; [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] высокой [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (после механической переработки) образует при [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] плотные куски с большой механической [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и теплотворной способностью 26503120 ккал/кг (при 40% [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]). Слаборазложившийся [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] отличный  фильтрующий материал, а высокодисперсный используется как противофильтрационный материал. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] поглощает и удерживает значительные количества влаги, [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (особенно тяжёлых [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]) [5,18].
Место образования [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] торфяные болота, встречающиеся как в долинах рек (поймы, террасы), так и на водоразделах.
Происхождение [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] связано с накоплением остатков отмершей растительности, надземные органы которой гумифицируются и минерализуются в поверхностном аэрируемом слое болота, называемом торфогенным горизонтом, почвенными беспозвоночными животными, бактериями и грибами. Подземные органы, находящиеся в анаэробной среде, консервируются в ней и образуют структурную (волокнистую) часть [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Интенсивность распада растений-торфообразователей в торфогенном слое зависит от вида растения, обводнённости, кислотности и [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] среды, от состава поступающих минеральных [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Несмотря на ежегодный прирост отмершей органической массы, торфогенный горизонт не прекращает своего существования, являясь природной «фабрикой» торфообразования [10].
Известен погребённый [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], который отложился в периоды между оледенениями или оказался перекрытым рыхлыми отложениями разной мощности в результате изменения базиса эрозии. Возраст погребённого [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] исчисляется десятками тысячелетий; в отличие от современного, погребённый [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] характеризуется меньшей [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
В соответствии с составом исходного растительного материала, условиями образования [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и его физико-химическими свойствами [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] относят к одному из 3 типов: верховому, переходному и низинному. Каждый тип по содержанию в [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] древесных остатков подразделяется на три подтипа: лесной, лесотопяной и топяной. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] разных подтипов отличается по степени разложения. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] лесного подтипа имеет высокую степень разложения (иногда до 80%), у топяного [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] минимальная степень разложения; лесотопяной [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] занимает промежуточное положение. Подтипы [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] делятся на группы, состоящие из 48 видов. Вид первичная таксономическая единица [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]. Он отражает исходную растительную группировку и первичные условия образования [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], характеризуется определённым сочетанием доминирующих остатков отдельных видов растений (а также характерных остатков). Пластообразующими видами [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] называют совокупность нескольких первичных видов [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], мало отличающихся друг от друга по своим свойствам и образующих большие горизонтально залегающие однородные слои. Отложения пластообразующих видов той или иной протяжённости и мощности (толщины), закономерно сменяющиеся в определённой последовательности, образуют торфяную залежь. На характер строения залежи определённой климатической зоны влияют геоморфологические, геологические, гидрогеологические, гидрологические условия каждого конкретного участка болота. В зависимости от сочетания отдельных видов [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] по глубине торфяной залежи последние подразделяются на типы. В промышленной [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] торфяных залежей выделяются 4 типа: низинный, переходный, верховой и смешанный. Первичная единица [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] вид торфяной залежи. В Европейской части бывш. СССР выделяются 25 основных видов торфяных залежей, в Западной Сибири 32 [7,20]. (Приложение I, таблица 1)
Вывод: Поскольку торф, имеет сложное химическое строение, при его горении выделяются опасные для здоровья человека вещества. Зачастую в природе торф находиться в труднодоступных местах. Что усложняет его тушение.





1.3. Причины возгорания и нанесенный ущерб

Торфяной пожар – это горение торфяного болота, осушенного или естественного, при перегреве его поверхности.
Самые опасные пожары - торфяные. Сами по себе торфяные болота горят нечасто и выгорают на небольшую глубину, но вот после осушения... Представьте себе слой сухого торфа, горящего столь же легко, как вата или опилки, толщиной в несколько метров. Если такое осушенное болото загорается, потушить его практически невозможно. Нередко торфяные пожары переживают даже зиму, тлея под снегом, и вспыхивают с новой силой на следующий год. При торфяных пожарах в воздух выбрасывается большее количество углекислого газа, двуокиси серы и дыма, чем при лесных пожарах или травяных палах. В России около 5 миллионов гектаров осушенных болот, и большая часть их находится в густонаселенных регионах Европейской России. Потому и горят эти осушенные болота в каждое жаркое лето (Приложение II, таблица 2).
Рассчитано, что «торфяное» задымление московского мегаполиса в 2002 году приводило к дополнительной гибели около 140 человек в день (группы риска: новорожденные, пожилые, легочные и сердечно-сосудистые больные). Есть основания считать, что ежедневная «цена» торфяного и лесного задымления Центральной России в августе 2010 года - около 1000 дополнительных смертей.
«Оконавливание» и заливание водой не приводит к надежной ликвидации торфяного пожара (вода не проходит через плотные слои торфа, в котором много битумов). Струи воды, направленные на очаг горения, могут насыщать его кислородом, и после подсыхания торфяной массы горение возобновляется. Слой воды над очагом горения может лишь загнать поджар вглубь, где он будет существовать месяцами [13,14].
Выделяют несколько основных причин возникновения торфяных пожаров: самовозгорание торфа, удары молний, травяные палы, антропогенный фактор.
Самовозгорание торфа. По словам начальника Главного управления [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] по Московской области [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], торф может самовозгораться, если его влажность меньше 40 %. В период массовых пожаров 2010 г. влажность торфа оценивалась в 2830 %[4,17].
Удары молний Значительный (20-60 %) процент возгораний наблюдается из-за [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] активности  в частности, «сухих гроз» (удары [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] без последующего ливня). По статистическим данным, от 1100 до 5100 пожаров на территории охраняемого лесного фонда возникают от молний; при этом огнём оказываются охвачены от 22 до 890 тыс. га, что почти в 3 раза превышает площадь от антропогенных источников огня. Пожары от молний могут быть труднодоступными из-за их удалённости от объектов инфраструктуры.
Травяные палы. Самые распространенные природные пожары. Ранней весной прошлогодняя трава быстро высыхает на сильном весеннем солнце и легко загорается от любой брошенной спички или сигареты. Травяные палы быстро распространяются, особенно в ветреные дни; остановить хорошо разгоревшийся пожар бывает очень непросто. Иногда траву поджигают специально - из баловства, или из-за расхожего поверья, что после пала новая трава вырастает быстрее. Последнее верно лишь отчасти: действительно, на прогретой палом земле трава начинает расти быстрее, но потом ее рост замедляется, поскольку пожаром в почве уничтожается часть органического вещества, необходимого для ее плодородия. Травяные палы весьма опасны. Во многих случаях они становятся причиной более катастрофичных пожаров - лесных и торфяных. Нередко от травяных пожаров сгорают дома или даже целые дачные поселки и деревни. Травяные палы вызывают очень сильное задымление и так же опасны для здоровья людей, как и лесные пожары. Шлейф дыма от разгоревшейся травы или оставленной на поле соломы, может распространяться на многие километры. Часто травяные палы уничтожают молодые посадки леса.
Антропогенный фактор. По данным Е. И. Секирина, 10 % торфяных пожаров приходятся на самовозгорание торфа, тогда как в других случаях виной служит «человеческий фактор»: брошенные [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] или [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].
Вывод: Торф может воспламеняться из-за различных факторов, включая самовозгорание. При задымлениях городов торфяными пожарами ядовитый дым увеличивал смертность в несколько раз.












































2. Существующие способы тушения торфяных возгораний
2.1. Существующие способы тушения торфяных возгораний

К тушению лесных и торфяных пожаров в России имеют отношение огромное число организаций и чиновников. Это, прежде всего, лесная служба: лесничества, лесхозы, региональные комитеты по природным ресурсам - примерно четверть миллиона человек по всей стране. Еще это работники сельсоветов, районных и областных администраций, сотрудники пожарной охраны и МЧС. В «пиковых» ситуациях к тушению привлекают милицию и военных. В общем, в жаркое лето с лесными пожарами борется примерно полмиллиона человек - такого нет ни в одной стране мира.
Народная поговорка говорит: «У семи нянек дитя без глазу», что уж говорить о подопечном полумиллиона нянек. Лесной пожар легко потушить только на начальной стадии развития - например, когда от оставленного непогашенным костра начинает тлеть окружающая лесная подстилка, загорается мох и лишайник. Но когда огонь уже разгорелся и наступает на лес широким фронтом, загораются деревья, потушить пожар очень сложно, иногда практически невозможно.
Так вот, полмиллиона человек начинают бороться с лесными пожарами только тогда, когда они разгораются и начинают угрожать здоровью людей. До этого с пожарами в лесах должны бороться лесники - работники лесной охраны. Увы, в связи с реформами в лесном хозяйстве в настоящий момент в стране практически нет дееспособной лесной охраны. Некогда сильная структура «Авиалесоохрана», сегодня децентрализована и сильно ослаблена. МЧС с трудом справляется с пожарами в населенных пунктах и не может организовать своевременную защиту лесных массивов.
В результате с возникающими пожарами начинают бороться только тогда, когда они охватили огромную площадь или угрожают населенным пунктам.
До принятия нового лесного кодекса в каждом лесхозе, отвечающем за охрану лесов того или иного района (или его части), действовала система наблюдательных вышек, было специальное оборудование для пожаротушения: пожарные машины, растворы для тушения огня, экипировка для пожарных. Сейчас это имущество почти не востребовано, нередко технику и оборудование отдают организациям, отвечающим за безопасность населенных пунктов [7,12].
Пожары тушат разными способами, но самый популярный и простой  – захлестывание горящей кромки ветками и материей. Нередко применяются ранцевые опрыскиватели, пожарные мотопомпы. В последние годы хорошо зарекомендовали себя ранцевые компрессоры – «воздуходувки».
Очень красивый и достаточно дорогостоящий прием использует МЧС, когда тонны воды сбрасывают со специализированных самолетов-танкеров, но вот эффективность тушения огня таким манером во многих случаях весьма сомнительна, особенно если летчикам приходится летать в условиях сильного задымления и невозможно «прицелится» достаточно точно. Тем не менее, лесные пожары иногда удается потушить с помощью воды с воздуха, а вот торфяные, тем более, если горит осушенный торфяник большой глубины, - практически никогда. Дело в том, что заливать торфяник сверху совершенно неэффективно, так как воду необходимо доставлять в эпицентр горения, который может находиться на достаточно большой глубине.
На ранних стадиях торфяники можно потушить, подавая воду под большим напором, перемешивая и охлаждая горящий торф до состояния холодной грязи. На большую глубину воду подают с помощью специального торфяного ствола [3,11]
Сильные лесные пожары, особенно в удаленных таежных районах Севера, Сибири и Дальнего Востока, затухают только с началом затяжных дождей или даже с выпадением снега. Наступает пора победных отчетов о количестве «укрощенных» пожаров, составления справок и выдумывания статистики.
В связи с глобальными изменениями  климата с каждым годом возрастает количество катастрофических пожаров, увеличивается общая продолжительность пожароопасного периода. Пожары, в свою очередь, приводят к еще большим глобальным изменениям климата и формируют погоду на региональном уровне. В месте действия крупных лесных пожаров формируются устойчивые области высокого атмосферного давления, которые «не подпускают» циклоны с осадками к пожарам.
К сожалению, современная организация борьбы с лесными пожарами практически не позволяет эффективно бороться с ними. Меры начинают принимать только тогда, когда огонь «приходит» в лесной массив или угрожает населенному пункту[13].
Тушение горящих торфяников Основным способом тушения торфяников является окапывание канавами, а также использование водяных стволов. Глубина канавы должна достигать минерального грунта или грунтовых вод.
Торфяные стволы Для тушения пожаров торфа применяются торфяные стволы. Модели стволов:
ТС-1  состоит из латунной трубки с внутренним диаметром 16 мм, наконечника и крана-ручки с накидной гайкой. В нижней части имеет 40 отверстий диаметром до 3 мм. Вода со смачивателем поступает от [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в ствол под давлением 34 атм. Через отверстия в почву. Масса ТС-1  2.2 кг. Общая длина  1,3 м. Расход жидкости  35-42 л/мин;
ТС-2  применяется для тушения торфяных пожаров при глубине прогорания до 2 м. Общая длина ствола  2,1 м. В нижней части имеется 80 отверстий. Масса ствола  3,2 кг.
Торфяные стволы вонзают в почву, поворотом ручки открывают доступ раствора и выдерживают 3240 секунд до появления пены у прокола. Закрывают кран и переносят ствол на другое место. Следующий прокол делают на расстоянии 3540 см от предыдущего. При этом необходимо обработать полосу шириной 0,7  0,8 м.:204 [6,22].
Окапывание торфяников. Для только что возникших пожаров используют отделение горящего торфа от краёв воронки и его сбрасывание в выгоревшей зоне. Края воронки поливают водой со смачивателями или химическими лесными огнетушителями.
Локализацию многоочагового торфяного пожара, который возник после низового пожара, производят окапыванием канавами и заполнением канав водой из доступных источников. Для этой цели используют специальную технику  [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], либо [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ].[8]
Перекапывание торфа. При помощи [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] перемешивают горячие и холодные слои торфа, что прекращает горение за счет понижения температуры торфа от температуры его горения 600 °C до более низких значений. Разработка этого способа выполнена доцентом [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] в 1990 году. Метод был опробован в пермских лесных хозяйствах и признан удачным. По мнению заместителя директора Института экологического почвоведения [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], этот способ тушения применим только для поверхностных пожаров, а для тушения глубоких пожаров необходима вода. БУПО приводился метод тушения торфяных пожаров заключающийся в рыхлении торфа культиваторами до влажного слоя с последующей утрамбовкой его бульдозерами, катками или другой техникой.
Применение пожарных автомобилей [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] на тушении лесного пожара например, ПНС-110(131), позволяет накачивать воду по рукавам диаметром 150 мм на расстоянии до 5 км, питать до 4 [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ], [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] производительностью до 40 л/с.
Полевые магистральные трубопроводы Для подачи значительных масс (до десятков тысяч тонн в сутки) воды к очагам возгорания используются [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] (ПМТ) с диаметром труб 100 и 150 мм. В СССР их с успехом применяли для тушения пожаров с 1972 года (за август-сентябрь было смонтировано 188 линий общей длиной 1293,3 км). Бригада из десяти человек за 1 час способна смонтировать 1-1,2 км полевого трубопровода. При этом трубопровод не разрушается при наезде на него колёсной техники и завале деревьями и способен выдерживать действие огня во время перекачки через него воды [19,21].
Неэффективность сброса воды авиацией По словам Артёма Зименко, командира Дружины охраны природы биологического факультета [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] и координатора организации «Добровольные лесные пожарные», нельзя тушить торфяники с помощью авиации. Торфяник горит в глубине, а не у поверхности и когда падающая с большой высоты вода ударяется о почву, в воздух вылетает горящая торфяная крошка, что приводит только к усилению пожаров.
В 2007 году начальник управления МЧС по Владимирской области Сергей Мамеев заявлял в интервью: «такая техника не подходит для тушения торфяников. Сброс воды на торфяник приведет к тому, что он разгорится в большей степени» [22].
Координатор проектов по сохранению торфяных болот российской программы по сохранению водно-болотных угодий Татьяна Минаева в интервью радиостанции «[ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]» утверждала, что «сбрасывать на торфяной пожар сверху воду бесполезно» [12].
В результате экспериментальных исследований тушения лесных пожаров проведенных с использованием самолета ИЛ-76 МД, было выяснено, что глубина промачивания почвы после сброса воды составляет 57 см. Результаты докладывались на конференциях в 19992001 годах [15].
Вывод: Существующие способы тушения торфяных пожаров зачастую неэффективны, а иногда даже усиливают их.































Практическая часть

Изобретение полезной модели «Устройство для тушения пожаров на торфяниках»

1. Цели и задачи полезной модели

Наименование подели: «Устройство для тушения пожаров на торфяниках»
Назначение модели: Изобретение является полезной моделью, которая должна помочь тушить торфяные пожары. Полезная модель может быть использована для тушения пожаров на торфяниках в труднодоступных местах с использованием вертолетов.
Технические аналоги модели и отличие авторской модели: Известно устройство для тушения пожаров на торфяниках (см. патент РФ №83013 от 04.02.2009г) содержащие боевую часть в виде ствола закрепленного на стреле, обеспечивающей заглубление его в толщу торфа на требуемую величину, средств обеспечений, представляющие собой устройства для приготовления огнегасящей жидкости, средств доставки компонентов огнегасящей жидкости к очагу пожара, средств передвижения и перевозки.
Недостатком данного устройства является его громоздкость и необходимость подъезда непосредственно к очагу возгорания, что не всегда возможно.
Известен также углекислотный огнетушитель (см. каталог “Противопожарная защита промышленных предприятий и объектов” института промышленных каталогов “ООО ИНПРОМКАТАЛОГ” индекс 69424 по каталогу “Роспечать” г. Москва 2009г, каталог 03-06 том4) содержащий стальной баллон, запорно – пусковое устройство, сифонную трубку, раструб, рычаг ЗПУ.
Указанное техническое решение позволяет задействование огнетушителя осуществлять путем открытия крана (клапана) вручную.
Данное техническое решение, как наиболее близкий аналог может быть принято в качестве прототипа.
2. Формула полезной модели
Сущность предлагаемой полезной модели поясняется чертежом, где показана ее общая схема. (Приложение III, рис. 1).
Устройство содержит баллон с углекислотой 1, мембрану 2, сопловой насадок 3 с ножом 4, с пружиной 5, стабилизаторы 6, установленных на осях 7 с пружинами 8, систему фиксации, состоящую из толкателей 9 и рычагов 10.
В исходном положении сопловой насадок 3 с ножом 4 удерживается от перемещения в горловине баллона 1 пружиной 5, стабилизаторы 6, установленные на осях 7 с заневоленными пружинами 8, удерживаются от поворота рычагами 10, соединенными шарнирно с толкателями 9.
Технический результат достигается тем, что баллон с углекислотой снабжен мембраной, установленной внутри баллона для герметизации углекислоты, сопловой насадок с ножом для прорыва мембраны, установленный в горловине баллона и имеющий возможность перемещаться внутри ее, при этом сопловой насадок выполнен в виде диска, внутри которого имеются выходные сопла, стабилизаторы в виде прямоугольных пластин, соединенных через оси с пружинами с баллоном, системой фиксации стабилизаторов состоящей из толкателей, соединенных одним концом с сопловым насадком, а другим шарнирно с двуплечим рычагом, у которого один конец соединен шарнирно с баллоном, а другой конец удерживает стабилизатор от поворота.
3. Физико-химический процесс, лежащий в основе функционирования модели: После сбрасывания с вертолета и при ударе устройства о землю сопловой насадок 3 заглубляется на величину 200400 мм, сжимая при этом пружину 5 и передвигаясь внутрь баллона до упоров 11, при этом нож 4 разрезает мембрану 2, разгерметизирует баллон с углекислотой 1. Под действием давления углекислоты (~14МПа), происходит истечение ее через сопла 12, расположенные в сопловом насадке и на выходе сопел происходит разложение углекислоты Н2СО3 на углекислый газ СО2 и воду. Углекислый газ под давлением распространяется под поверхностью торфа на глубине 200400мм, образуя “зонтик”. Так как углекислый газ тяжелее воздуха в ~1,8 раза, он опускается, преграждая доступ кислорода к очагу возгорания.
Одновременно при ударе устройства о землю и передвижении соплового насадка до упоров 11, толкатели 9, воздействуют на двуплечие рычаги 10, которые вращаясь в шарнирах 13, освобождают от зацепления их со стабилизаторами 6.
Стабилизаторы под действием пружин 8 поворачиваются в осях 7 на 90°, образуя опорную площадку.
Указанное техническое решение позволяет задействовать устройство при сбрасывании его с вертолета и более эффективно использовать углекислоту.





































Заключение
Исследование существующих технических решений проблемы тушения лесных пожаров показало, что для ликвидации возгорания торфяников они не подходят, так как эпицентр горения торфа может находиться на достаточно большой глубине. Зачастую в природе торф находиться в труднодоступных местах, что также усложняет его тушение.
Самыми опасными факторами горения торфа являются 1) торф может внезапно самовоспламеняться на большой территории; 2) при торфяных пожарах выделяется ядовитый смертельно опасный дым.
Поэтому актуальным является создание технически иной модели для тушения торфяных пожаров, которая может быть использована для тушения пожаров на торфяниках в труднодоступных местах с использованием авиатехники.
Особенностью такого устройства может быть то, что оно перекрывает доступ кислорода необходимого для горения за счет углекислого газа. Была выдвинута гипотеза, что данная полезная модель поможет эффективно тушить торфяные пожары.
Выводы:
1) при изучении причин торфяных пожаров установлено, что существуют специфические особенности возгорания торфяников, и их ликвидация очень трудоемка и зачастую бесполезна из-за устаревших технологий;
2) в ходе выполнения работы была создана полезная, модель, способная более эффективно справляться с торфяными пожарами.
На данную полезную модель получен патент (Приложение IV). Планируется создание опытной серии данной модели на базе предприятия-партнера Уральского филиала ФГУ ВНИИ ГОЧС (ФЦ) (Приложения V, VI).


Список литературы
Баринов А.В. Чрезвычайные ситуации природного характера и защита от них. Учеб. Пособие для студ. высш. учеб. Заведений. – М.: Издательство ВЛАДОС-ПРЕСС, 2003.
Беззапонная О.В. ПОЖАРОВЗРЫВОЗАЩИТА: курс лекций / О.В. Беззапонная; Урал. Гос. Горный ун-т. – Екатеринбург: Изд-во УГГУ, 2011.
Безопасность жизнедеятельности: учебник для вузов, 2-е изд. /Под ред. Михайлова Л.А. – СПб.: Питер, 2008.
Гревцев Н.В., Кирсанова И.В. Негативное воздействие торфных пожаров на экологию города [Текст] / Гревцев Н.В., Кирсанова И.В. // Уральская горная школа – регионам: сборник докладов Международной научно-практической конференции / Оргкомитет: Н.Г. Валиев (отв. За выпуск) и др.; Уральский государственный горный университет. – Екатеринбург: УГГУ, 2011. – С.564.
Журавлев А.В., Никулина Е.Г., Григорьева Ю.В. Модернизация эксплуатационного осушения технологических площадей при добыче торфа [Текст] / Журавлев А.В., Никулина Е.Г., Григорьева Ю.В. // Уральская горная школа – регионам: сборник докладов Международной научно-практической конференции / Оргкомитет: Н.Г. Валиев (отв. За выпуск) и др.; Уральский государственный горный университет. – Екатеринбург: УГГУ, 2011. – С.542.
Кирин Б.Ф., Каледина Н.О., Слепцов В.И. Защита в чрезвычайных ситуациях: Учебное пособие для вузов. – М: Издательство Московского государственного горного университета, 2004.
Линденау Н.И., Маевская В.М., Крылов В.Ф. Происхождение, профилактика и тушение эндогенных пожаров в угольных шахтах. М., «Недра», 1977.
Охрана труда в торфяной промышленности. Учебник для О-92 вузов / С.А Бережной, Б.А Еношевский, В.Н. Колесин и др. Под ред. С.А Бережного.- М.: Недра, 1989.
Д.А. Терентьев, Е.Т. Базин, А.А. Головач Физико-химические основы технологии торфяного производства. – Мн.: Наука и техника, 1983.
Физика и химия торфа: Учеб. Пособие для вузов/ И.И. Лиштван, Е.Т. Базин, Н.И. Гамаюнов, А.А. Терентьев. – М.: Недра, 1989.
Чрезвычайные ситуации природного, техногенного и социального характера и защита от них. Учебник для вузов / Под ред. Л. А. Михайлова – СПб Питер, 2008.

www.fire.nad.ru
http://www.Greenpeace.org
http//www.arspas.ru
http//ru.wikipedia.org
http//eco.rian.rudanger
http//fire01.ucoz.ru
http//kp.rudaily24540.5719763
http//supernicolass.narod.ru
http//www.4k1.ru
http//www.kgau.ru
http//xim-poisk.com
www.xumuk.ru







Приложение I
Таблица 1. [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ] видов [ Cкачайте файл, чтобы посмотреть ссылку ]

Тип
Лесной подтип
Лесотопяной подтип
Топяной подтип


Древесная группа
Древесно-травяная группа
Древесно-моховая группа
Травяная группа
Травяномоховая группа
Моховая группа

 
 
Низинный
Ольховый
Берёзовый
Еловый
Сосновый низинный
Ивовый

Древесно-тростниковый
Древесно-осоковый низинный

Древесно-гипновый
Древесно-сфагновый низинный
 

Хвощёвый
Тростниковый
Осоковый
Вахтовый
Шейхцериевый низинный

Осоково-гипновый
Осоково-сфагновый низинный

Гипновый-низинный
Сфагновый
Низинный

Переходный

Древесный переходный

Древесно-осоковый переходный
Древесно-сфагновый переходный
Осоковый переходный
Шейхцериевый переходный
Осоково-сфагновый переходный
Гипновый переходный
Сфагновый
Переходный

Верховой

Сосновый верховой

Сосново-пушицевый
Сосново-сфагновый
Пушицевый
Шейхцериевый верховой
Пушицево-сфагновый
Шейхцериево-сфагновый
Медиум-торф
Фускум-торф
Комплекс–ный верховой
Сфагново-мочажинный


Приложение II

Таблица 2. Показатели силы пожара

Параметры пожара
Значения показателей силы пожара


Слабого
Среднего
Сильного

Низовой пожар

Скорость распространения огня, м/мин.
До 1
1 – 3
более 3

Высота пламени, м
до 0,5
0,5 – 1,5
более 1,5

Верховой пожар

Скорость распространения огня, м/мин .
До 3
3 – 100
более 100

Подземный пожар

Глубина прогорания, м
До 25
25 – 50
более 50

































Приложение III
Рис.1. Устройство для тушения пожаров на торфяниках








Приложение IV
Патент на полезную модель: «Устройство для тушения пожаров на торфяниках»


















































Приложение V

Отзыв доктора тех. наук, ст. н. с. ФГБУ «ВНИИ по проблемам ГО ЧС» МЧС России Л.Б. Хорошавина и начальника Уральского филиала ФГУ «ВНИИ ГО ЧС» О.В. Медведева




Приложение VI
Рецензия доктора тех. наук, профессора кафедры АСУ ИРИТ-РтФ УрФУ Л.Г.Доросинского










HYPER13 PAGE \* MERGEFORMAT HYPER143HYPER15




Исполнитель: Бадьин Иван Дмитриевич
учащийся 10 класса
МАОУ лицей №130

Руководитель: Бадьина Татьяна Анатольевна
учитель биологии и географии
высшая квалификационная категория






Приложенные файлы

  • doc proekttorf3
    Научно-исследовательский проект обучающегся
    Размер файла: 4 MB Загрузок: 1

ТОРФЯНЫЕ ПОЖАРЫ: ЭФФЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ЛИКВИДАЦИИ: 1 комментарий

  1. badina Автор записи

    Исследовательская работа завоевала победу (I место) VI Всероссийского конкурса научно-инновационных проектов для старшеклассников «Технологии для модернизации России» на региональном этапе и II место на федеральном этапе. 2012 год. 2012г. Конкурс проводился в рамках международной образовательной программы «Поколение 21» компании «Сименс».

Комментарии запрещены.