Проектирование противопожарных лесных дорог по критерию времени доставки сил и средств пожаротушения

DOI: 10.12737/18733 УДК 630*9 +625.711

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОТИВОПОЖАРНЫХ ЛЕСНЫХ ДОРОГ ПО КРИТЕРИЮ ВРЕМЕНИ ДОСТАВКИ СИЛ И СРЕДСТВ ПОЖАРОТУШЕНИЯ

А. В. Момот

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация

В настоящее время в Российской Федерации и в мире одной из насущных проблем является проблема лесных пожаров. Лесные пожары негативно влияют как на утрату возможных лесных ресурсов, так и на состояние экологии из-за большого количества выбрасываемых вредных веществ при горении. Существуют различные способы борьбы с лесными пожарами, но нужно заниматься также исследованием этой проблемы с момента её возникновения. Целью данной статьи является изучение проблемы лесных пожаров, расчет и построение буферных зон покрытия участка по критерию норматива времени доставки сил и средств пожаротушения, а также наглядное изображение тех мест, где дополнительно требуются противопожарные дороги. В первой части статьи на основании данных по Чудовско-му лесничеству Новгородской области, картографии и общеизвестных нормативов движения техники по лесных дрогам, а также нормативов времени доставки этой техники до места пожара, был проведен анализ и расчет максимального расстояния по удалению от существующей дороги. Расчет проведен таким образом, чтобы не нарушались нормативы по времени доставки сил и средств пожаротушения. Во второй части, воспользовавшись пакетом ГИСZulu 7.0, построены буферные зоны от имеющихся лесных дорог с учетом радиуса (отдаленности), рассчитанного ранее, а также представлены и выделены те места, куда не смогут прибыть люди со специальной техникой в нормативное время для тушения лесного пожара. А это в свою очередь повлечет более масштабное развитие пожара, увеличение затрат на тушение и более пагубные последствия для окружающей среды. Определив и построив буферы, мы видим, что на данном участке не хватает лесных дорог лесохозяйственного назначения, в том числе противопожарных дорог. Для того чтобы обеспечить все участки покрывающими зонами, необходимо запроектировать и построить дополнительные лесные дороги, которые смогут обеспечивать транспортную доступность к очагам пожара всех сил и средств пожаротушения в соответствии с нормативом времени.

Ключевые слова: Лесные пожары, буферы, покрытие, норматив времени, противопожарные дороги, транспортная доступность

BUILDING OF FIRE FIGHTING FOREST ROADS WITH CRITERION TIME DELIVERY OF FORCES AND MEANS FOR FIRE FIGHTING

A. V. Momot

Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Saint-Petersburg State Forestry University named after S.M. Kirov», Saint-Petersburg, Russian Federation

Abstract

At present one of the significant problems of the Russian Federation and the world is the problem of forest fires. Forest fires negatively influence for loss of forest resources and a huge negative on the ecology of the large amount of harmful emissions during fires.There are different ways of dealing with forest fires, but also we need to study of this issue since its emergence. The purpose of this paper is to study the problem of forest fires, calculation and construction of buffer zones cover the area with the criterion standard delivery time of forces and means of fire fighting, as well as a visual representation of those places where further required fire road. In the first part of the article, based on data for the Novgorod region Chu-dovsky forestry, cartography and well-known traffic engineering regulations on forest roads, as well as the standard delivery time of equipment to the fire, an analysis and calculation of the maximum distance of the existing road.The calculation is made so that does not violate standards of on-time delivery of forces and means of fire fighting. In the second part of the package using GIS Zulu 7.0 where buffer zones built on existing forest roads with of distance calculated in first part. Also presented and marked the places where people can not come with special equipment in a standard time for fighting forest fires. This will affect on more scale development of the fire, increasing the cost offire fighting and more problem for ecology. Thus, identifying and building buffers, we can see that this not enoughforest roads, including fire-fighting roads. So, you can to provide all parts of the covering zones, it is necessary to design and build more forest roads, which will be able to provide transport access to the fire of all the forces and means of fire fighting with the normal time limits.

Keywords: Forest fires, buffers, coverage, the specification of time, firefighting roads, transport accessibility

Ежегодно на земле возникает большое ными пожарами большое значение имеет

количество лесных пожаров, повреждающих фактор времени [14]. От обнаружения лесно-

огромную площадь лесов и выбрасывающих го пожара до принятия решения по его лик-

в атмосферу миллионы тонн продуктов сго- видации должно затрачиваться минимальное

рания [1, 13]. время [3]. При этом важнейшей задачей явля-

Основной причиной появления лесных ется организация и доставка сил и средств

пожаров является антропогенный фактор, то пожаротушения [4]. При направлении необ-

есть деятельность человека в лесу. Также не- ходимых сил и средств пожаротушения не-

маловажными причинами являются длитель- обходимо учитывать возможную силу и ско-

ные засухи и молнии [2]. рость распространения пожара и степень по-

Как показывает опыт, в борьбе с лес- жарной опасности [5].

По степени пожарной опасности леса подразделяются на 5 классов.

Исходя из правил тушения лесных пожаров, существуют определенные нормативы (табл. 1) по времени доставки сил средств пожаротушения к месту пожара, и зависят они от класса пожарной опасности [6, 7, 8].

При ветре более 5 м/с время должно быть сокращено в 2 раза. Если нет возможности сократить это время, то пропорционально увеличивается количество бригад и техники

[9].

В случае если бригада не успевает прибыть в течение 3 часов на место пожара, то подключается помощь с воздуха [10].

Время доставки техники к местам пожаров напрямую зависит от транспортной освоенности территории, в том числе наличия специально отведенных противопожарных дорог и скорости движения по ним [11, 12] (табл. 2).

В случае пожара в транспортно неосвоенной территории станет невозможной доставка спецтехники и прочего транспорта на колесах.

В СПбГЛТУ имени С.М. Кирова был проведен теоретический и практический эксперимент по выявлению необходимости проектирования дополнительных противопожарных лесных дорог (по критерию норматива доставки сил и средств пожаротушения) после определения буферных зон от уже имеющихся лесных дорог на базе ГИС.

В качестве примера было взято Чудов-ское лесничество Новгородской области.

Проведение расчетов:

- класс пожарной опасности Чудовско-го лесничества Ш-ГУ;

- нормативное время доставки людей и спец. техники

tнорм = 3часа

Таблица 1

Классы пожарной опасности в лесах

Класс пожарной опасности Характерные типы леса Наиболее вероятные типы пожаров Нормативное время доставки сил и средств пожаротушения, мин

Г (очень высокая) Хвойные молодняки, сосняки, лишайниковые, захламленные Верховые и низовые в течение всего пожароопасного сезона 30-60

ГГ (высокая) Сосняки брусничные,сосновый подрост с можевельниковым подлеском Низовые пожары в течение всего сезона, а верховые в календарный максимум 60-120

ГГГ (средняя) Сосняки брусничные и кисличные, ельники, березняки Низовые и верховые возможны в период летнего максимума 120-180

IV (низкая) Черничные и крапивные. Сосняки и насаждения лиственных пород. Дубравы, ясенники Очереди низовых возможны в травянистых типах леса в периоды максимумов 180

V (очень низкая) Ельники долгомошные, березняки, осоковые, сфанговые. Возникновение пожара возможно только при особо неблагоприятных условиях погоды (длительная засуха) 180

Таблица 2

Средняя скорость движения техсредств в зависимости от дорожных условий

Тип ТС дороги Автозимники Неподготовленная местность

гравийные грунтовые

Транспортные и специальные автомобили 35-45 25-30 10-15 -

Машины и механизмы на гусеничном ходу 7-10 5-7 5-7 2,5-5,0

Машины на базе гусеничных тягачей 25-30 25-30 15-20 10-15

- размеры лесничества на топографической карте 22*13 см, масштаб 1 :300 000 , итого протяженность в длину А = 66 км, в ширину В = 39 км;

- скорость движения техники на магистрали Ум = 35 км/ч, ветке Ув = 15 км/ч, по пересеченной местности (пешая) Уп = = 4 км/ч.

Вводим условное значение L - расстояние от пожарного пункта до границы лесничества - 20 км.

Так как вероятность возникновения пожара взята равноценная вне зависимости от отдаленности, произведем разбивку участков движения.

При движении по магистрали разделим на участок на 2 отрезка, при движении по ветке разобьем на 4 отрезка и при движении от ветки по пересеченной местности также на 4 отрезка. Итого: для доставки техники, средств и сил пожаротушения в нужное место и в установленные сроки по времени составим уравнение

d В А L t =-+-+-+-

норм 4 .у 4. у 2 •У У

п вет маг маг

В данном уравнении все данные известны, кроме d. Для нахождения значения расстояния необходимо решить простое уравнение с одной неизвестной. При решении данного уравнения мы вычисляем параметр d, который равняется d=13,4 км,

говорит о том, что для выполнения нормативного времени доставки пожаротушащей техники и спец.бригад к пожарам при заданных условиях мы можем уходить в стороны от ветки по перпендикуляру не более 6,7 км, иначе не уложимся в нормативное время при существующей сети дорог.

Для графического отображения покрывающихся зон мы воспользуемся пакетом T^Zulu 7.0 (рис.).

Методика работы и построения буферных зон в T^Zulu 7.0:

1. Необходимо загрузить карты местности;

2. Создать новый слой с отображением транспортной сети;

3. Создаем новый слой под названием «buffer». В этом слое мы будем определять буферные зоны, исходя из имеющейся транспортной сети и рассчитанного значения d при помощи уравнения по нормативу времени;

4. Для определения буфера нужно провести следующие действия:

- выбрать и установить редактируемый слой "buffer" при помощи меню «Список слоев»;

- при помощи функции «выделить» вручную выбрать имеющиеся дороги или же при помощи кнопки «Выделить по ат-

Рисунок. Покрытие буферными зонами лесного участка

рибутам» выбрать представленные типы дорог;

- далее при помощи закладки «Правка» выбрать функцию «Буферные зоны», в открывшемся окне необходимо установить радиус буферной зоны в зависимости от класса пожарной опасности, прежде рассчитанный при помощи уравнения.

На представленном выше рисунке мы можем увидеть дороги, буферные зоны, а также не покрытые площади, выделенные красным цветом.

Таким образом, составив уравнение для определения искомого параметра d,

использовав математические формулы и пакет Гис7и1и 7.0 с картами нужного региона, мы можем определить буферные зоны от имеющейся транспортной сети и увидеть, насколько полноценно обеспечиваются отдаленные участки лесничества нормативным временем реагирования при имеющейся транспортной сети, впоследствии мы можем предложить вариант проектирования дополнительных лесных дорог лесохозяйственного назначения, благодаря которым будет обеспечиваться доставка сил и средств пожаротушения в нормативное время в отдаленные места.

Библиографический список

1. Лесные пожары на территории России: Состояние и проблемы [Текст] / под общ. ред. Ю. Л. Воробьева, В. А. Акимова, Ю. И. Соколова. - М. : ДЭКС-ПРЕСС,2004. - 312 с.

2. Коровин, Г. Н. Анализ и моделирование статистической структуры поля горимости лесов [Текст] / Г. Н. Коровин, В. Д. Покрывайло, Н. И. Солодовникова. - Л., 1984. - 64 с.

3. Министерство РФ по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий [Электронный ресурс] - Режим доступа: http://www.mchs.gov.ru/Stats/Pozhari.

4. Мелехов, И. С. Сезоны лесных пожаров и построение географической схемы лесопожарных поясов [Текст] : сб. науч. работ / И. С. Мелехов. - Архангельск, 1948. - 18 с.

5. Позднякова, В. В. Лесопожарное районирование [Текст] / В. В. Позднякова, С. А. Ковалев // Основа противопожарного обустройства территории лесного фонда

Российской Федерации : Труды 2-й Междунар. науч.-практ. конф. - СПб., 2012. - C. 167-171.

6. Софронов, М. А. Принципы лесопожарного районирования. Прогнозирование лесных пожаров [Текст] / М. А. Софронов. - Красноярск, 1978. - C. 108-122.

7. Федеральная служба государственной статистики [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics.

8. Федеральное агентство лесного хозяйства [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.rosleshoz.gov.ru/forest_fires/info.

9. Российская Федерация. Законы. Лесной кодекс Российской Федерации [Текст] : [федер. закон принят Гос. Думой 1 октября 2006г.]. - Москва : Кремлин, 2006. - 200 с.

10. Cortner, H. J. Humans, Fires, and Forests: Social science applied to fire management. Ecological Restoration Institute [Тех^ / H. J. Cortner. - Northern Arizona University, Flagstaff, Arizona. et.al., 2003.

11. McHugh, C. W. Ponderosa Pine Mortality Following Fire in Northern Arizona [Тех^ / C. W. McHugh, T. E. Kolb // International Journal of Wildland Fire, 2003. - Pp. 7-22.

12. Environmental Science [ТеХ] / M. P. North, S. L. Stephens, B. M. Collins, J. K. Agee, J. F. Franklin // Reform forest fire management. Insights. USA. - 2015. - Pp. 1280-1281.

13.Rowell, A. Global Review of Forest Fires [Тех^ / A. Rowell, P. F. Moore // IUCN/WWF. - 2000. - P. 64.

14. Sudmersen, J. Wald- und Flächenbrandbekämpfung. Standard-Einsatz-Regeln.ecomed Sicherheit [Тех^ / J. Sudmersen, U. Cimolino, N. Neumann. - Auflage. - P. 102.

References

1. Vorobeva U. L., Akimova V. A., Sokolova U. I. Lesnyepozhary na territorii Rossii: Sostoyanie i problemy [Forest fires in Russia: state and problems]. Moscow, 2004, pp. 266-274. (In Russian).

2. Korovin G. N., Pokryvaylo V. D., Solodovnikova N. I. Analiz i modelirovanie statisti-cheskoy struktury polya gorimosti lesov [Analysis and modeling of the statistical structure of the field incidence of forest fires]. Leningrad, 1984, 64 p. (In Russian).

3. Ministerstvo RFpo delam grazhdanskoy oborony, chrezvychaynym situatsiyam i likvidatsii pos-ledstviy stikhiynykh bedstviy [Russian Ministry for Civil Defense, Emergencies and Elimination of Consequences of Natural Disasters]. Available at: http://www.mchs.gov.ru/Stats/Pozhari. (In Russian).

4. Melekhov I. S. Sezony lesnykh pozharov i postroenie geograficheskoy skhemy lesopozharnykh poyasov [Seasons of forest fires and the construction of geographic circuits forest firezones]. Nauchno-issledovatel'skaya rabota ALT [Scientific Research work]. Arkhangelsk, 1948, pp. 1-18 (In Russian).

5. Pozdnyakova V. V., Kovalev S. A. Lesopozharnoe rayonirovanie - osnova protivopozharnogo obustroystva territorii lesnogo fonda RossiyskoyFederatsii [Differentiation of forest territory on qualitatively similar parts on fire danger - the basis of fire-prevention arrangement of territory of forest fond of the Russian Federation]. Trudy 2 Mezhdunarodnoy nauchno-prakticheskoy konferentsii "Innovatsii Tekhnologiiv Lesnom Khozyaystve " [Proc. Of 2nd Int. Conference "Innovations and Techonology in Forestry"]. Saint Petersburg, 2012, pp. 167-171. (In Russian).

6. Sofronov M. A. Printsipy lesopozharnogo rayonirovaniya [Principles of forest fire zoning of forest fires] Prognozirovanie lesnykh pozharov [Forecasting]. Krasnoyarsk, 1978, pp. 108-122. (In Russian).

7. Federal'naya sluzhba gosudarstvennoy statistiki [Federal State Statistics Service]. Available at: http://www.gks.ru/wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics (In Russian).

8. Federal'noe agentstvo lesnogo khozyaystva [Federal Forestry Agency]. Available at: http://www.rosleshoz.gov.ru/forest_fires/info (In Russian).

9. Rossiyskaya Federatsiya. Zakony. Lesnoy kodeksRossiyskoi Federatsii. Federalniy zakon prinyat gosudarstvennoy dumoy loktyabrya 2006. [Russian Federation.Laws.Forest codexof the Russian Federation. [The Federal law was passedby the State Duma in 1 october 2006]. Moscow: Kremlin, 2006. 200 р. (In Russian).

10. Cortner H. J. Humans. Fires and Forests: Social science applied to fire management. Ecological Restoration Institute, Northern Arizona University, Flagstaff, Arizona.et.al. 2003

11. McHugh C. W., Kolb T. E. Ponderosa Pine Mortality Following Fire in Northern Arizona. International Journal of Wildland Fire, 2003, pp. 7-22.

12. North M. P., Stephens S. L., Collins B. M., Agee J. K., Franklin J. F. Environmental Science. Reform forest fire management.Insights. USA, 2015, pp. 1280-1281.

13. Rowell A., Moore P. F. Global Review of Forest Fires.IUCN/WWF, 2000, p. 64.

14. Sudmersen J., Cimolino U., Neumann N. Wald- und Flächenbrandbekämpfung. Standard-Einsatz-Regeln.ecomedSicherheit. Wald- und Flächenbrandbekämpfung. Standard-Einsatz-Regeln. ecomedSicherheit. Auflage, 102 p.

Сведения об авторах

Момот Александр Валентинович - аспирант кафедры сухопутного транспорта леса ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет имени С.М. Кирова», г. Санкт-Петербург, Российская Федерация; e-mail: alex.momot90@mail.ru.

Information about authors

Momot Aleksandr Valentinovich - Post-graduate student of Forest Land Transport Department of Federal State Budget Education Institution of Higher Education «Saint-Petersburg State Forestry University named after S.M. Kirov», Saint-Petersburg, Russian Federation; e-mail: alex. momot90@mail .ru.