Лекция по теме "Оценка пожарной обстановки"
Основная причина возникновения пожара – неосторожное обращение с огнём, нарушение правил пожарной безопасности. Кроме того, они могут возникнуть в результате природных явлений (грозовых разрядов, извержения вулканов, землетрясения, самовозгорания газов и торфа).
В 2003 году в Украине был введён в действие нормативный документ (Государственные строительные нормы В.1.1.-7-2002), в котором приведена информация по огнестойкости различных материалов, зданий и сооружений.
Определение вида, масштаба и характера пожара
Сплошные пожары могут перейти в огненный шторм при сплошной застройке, отсутствии приземного ветра и малой влажности при одновременном их возникновении в нескольких местах. В этом случае создаётся мощный столб огня, который формируется воздушными потоками со скоростью до 50 км/час, которые двигаются к центру пылающего района. Загасить огненный шторм невозможно, войти в район пожара можно только через 2 суток. В новых городских районах, застроенных домами I и II степени огнестойкости, возникновение огненного шторма исключается.
Масштаб (размеры) пожара определяется видом его и зависит от конкретной обстановки (климатических условий, характера застройки, противопожарных возможностей и т. д.) Количественно масштаб оценивается плотностью пожара
,
Где Nn – количество пылающих зданий
N – общее количество зданий в районе пожара, а также по длине фронта пожара.
Максимальная скорость горения материалов наступает к моменту выгорания 30% начальной массы, что соответствует 20-25% времени пожара.
Массовые пожары могут быть двух видов: распространяющиеся и не распространяющиеся.
Распространяющиеся пожары возникают при наличии приземного ветра со скоростью свыше 5-7м/с. В этом случае, к опасным участкам относятся здания III, IV и V степени огнестойкости, плотностью свыше 20% и разрывах между зданиями не больше 20-25 м. При больших разрывах тепловая радиация пламени не является фактором распространения пожара. Распространение огня в этих условиях зависит от скорости ветра, который придавливает нагретые продукты горения к зданиям, которые не горят. Ветер, переносящий искры и головёшки на 200-500 метров, создаёт новые очаги горения.
Не распространяющиеся пожары возникают в безветренную погоду или при слабом ветре (до 5-8 м/с) при условии одновременного вспыхивания нескольких зданий. В этом случае пожар не распространяется, так как нагретый воздух уходит от середины пожара к его периметру.
Вероятность распространения пожара, в зависимости от расстояния между зданиями приведена в таблице 1.
Таблица 1 Зависимость вероятности распространения пожара от расстояния между зданиями
Расстояние между зданиями, м |
0 |
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
40 |
50 |
70 |
90 |
Вероятность распространения, % |
100 |
87 |
66 |
47 |
27 |
23 |
9 |
3 |
2 |
0 |
Распространение пожара и переход их в сплошные при других равных условиях определяется густотой застройки территории объекта. Зависимость вероятности распространения пожара от густоты застройки показана на рис.1.
Рис.1 Зависимость распространения пожара от густоты застройки
Обычно, в зависимости от степени огнестойкости зданий и сооружений, принимается следующая густота застройки: для зданий I и II степени – свыше 30%, для зданий III степени – 20%, для зданий IV и V степени – свыше 10%. При таких соотношениях огнестойкости и густоты застройки, скорость распространения огня при скорости ветра 3-5 м/с (11-12 км/час) будет составлять для зданий II и III степени огнестойкости 60 – 120 м/час, а для зданий IV и V степени 120 – 300 м/час.
Тепловая радиация при пожарах характеризуется импульсом и интенсивностью теплового излучения. Тепловой импульс – количество энергии, которое приходится на единицу площади за всё время излучения. Интенсивность – мощность, которая приходится на единицу площади.
Интенсивность величиной 1,1-1,4 кВт/м2 вызывает у человека болевые ощущения в виде жжения, температура кожи повышается до 42-46°С, пребывание людей в зоне теплового потока 4 кВт/м2 (60 ккал/мин. м2) может привести к ожогам, тепловому удару, смерти. Интенсивность загорания дерева – 22 кВт/м2, нефтепродуктов – 27,9 кВт/м2, человека – 1,2 кВт/м2.
Длительность горения на объектах может быть определена, если известна удельная горючая нагрузка и средняя скорость выгорания этих материалов на единице площади пожара в условиях, когда разрушены оконные и дверные проёмы (таблица 2).
Таблица 2 Величина удельной горючей нагрузки в жилых зданиях
Степень огнестойкости зданий |
Количество этажей |
Количество горючих материалов, кг/м2 (удельная горючая нагрузка) |
IV, V IV, V III III III III III I, II |
1 2 1 2 3 4 5 Выше 5-го |
300 500 170 320 470 620 770 На каждый этаж 50-70 |
Таблица 3 Средние скорости горения некоторых твёрдых горючих материалов.
Наименования материалов |
Влажность материалов, % |
Скорость распространения пламени, м/мин |
Древесина (пиломатериалы) на складах при скорости ветра V |
8 – 12 16-18 18-20 20-30 Свыше 30 |
12 7 5 3 3 |
Резино-технические изделия в штабелях на открытой площадке |
- |
4 |
Покрытие цехов большой площади |
8-12 |
5-10 |
Склады грубой древесины в штабелях |
Свыше 30 |
0,7-1,1 |
Для пиломатериалов и большой скорости ветра до 7 м/с скорость распространения пламени увеличивается в 1,5 раза, с увеличением скорости ветра до 12 м/с – в 2 раза и с увеличением скорости ветра до 20 м/с – в 6 раз.
Температура воздуха при пожарах может быть очень высокой. Воздушные массы, нагретые до 60-70°С, особенно в условиях повышенной влажности, может привести к тепловому удару, а при задержке с эвакуацией – к смерти. Установлено, что человек при температуре 80-100°С в сухом воздухе и при 50-60°С во влажном может пребывать без средств защиты недолгое время.
Зона задымления при пожаре резко усложняет обстановку. Площадь задымления зависит в основном от размеров пожара и метеоусловий. Как показывает опыт, наибольший объём и плотность задымления при больших пожарах бывает, когда скорость ветра доходит до 10 км/час. Ветер со скоростью меньше 8км/час может не придавливать дым к земле и он будет подниматься вверх.
Опасными для людей границы зон задымления определяются по одному из таких примеров:
- по плотности и температуре дыму, которые позволяют работать на пожаре. Вдыхание продуктов сгорания, нагретых до 60°С, даже при малом содержании окиси углерода, как правило, приводит к смертельному исходу. Характеристика плотности дыма по видимости в нём предметов приводится в таблице 4.
Таблица 4 Характеристика плотности дыма при пожаре
Степень плотности дыма |
Содержание частиц г/м3 |
Видимость предметов, освещённых лампой в 21 свечей, (метров) |
Плотный Средней плотности Слабой плотности |
Свыше 1,5 0,6-1,5 0,1-0,6 |
До 3 3-6 6-12 |
Входить в дым с видимостью до 10 м опасно. Необходимо учитывать:
- наименьшие опасные концентрации – 0,5-0,2 % окиси углерода;
- концентрацию кислорода в дыму, которая не должна быть ниже 16% объёма воздуха (в обычном состоянии 20,95).
При массовых пожарах в зонах задымления возникает опасность отравления людей, которые пребывают как в укрытиях, так и на территории объекта при густоте деревянной застройки свыше 20%, каменной – свыше 30%.
Исходные данные для прогнозирования пожарной обстановки:
- сведения о наиболее вероятных стихийных бедствиях, аварии, катастрофы:
- данные о пожароопасности и взрывоопасности объекта и его элементов, окружающей среды, особенно лесов и населённых пунктов;
- метеоусловия и рельеф местности:
- наличие разных препятствий, а также водоёмов;
- в условиях войны: данные о противнике, его намерениях и возможности использования ядерного оружия и зажигательных средств.
Оценка пожарной обстановки при городском пожаре
Оценка обстановки осуществляется по данным разведки, которая выясняет границы сплошных пожаров, район задымления и пути их распространения на маршруте выдвижения и местах выполнения работ; местонахождение людей и степень опасности для них при распространении пожара; способы спасения людей и маршруты их эвакуации; степень опасности возможных взрывов и разрушений оборудования и емкостей; рубежи локализации пожаров; расположение водоёмов; необходимые силы и средства для ликвидации пожаров.
Кроме того, пожарная обстановка определяется с учётом характера застройки, огнестойкости зданий и категории взрывоопасности и пожарной опасности объектов.
Исходные данные для оценки пожарной обстановки:
Sp - площадь района;
SЗ – площадь зданий;
L – длина фронта пожара, м;
a, b – длина и ширина горящего здания, м;
влажность воздуха, %;
VВ – скорость ветра, м/с;
R – расстояние между зданиями, м;
- тип зданий и сооружений, вид производства;
- тип защитных сооружений (встроенные, стоящие отдельно, негерметичные).
Для оценки пожарной обстановки в городе выполняют следующее:
1. Выясняют степень огнестойкости зданий и сооружений.
2. Определяют категории пожарной опасности объекта, исходя из характера технологического процесса и вида производства.
3. Вычисляется густота застройки района:
Г = SЗ / SP.
4. Определяется вероятность возникновения и распространения пожара по графику (рис. 1) и табл. 5.
5. Определяется скорость распространения пожара. Для средних топографических и климатических условий определение осуществляется по графику (рис. 2).
На рисунке показана зависимость скорости распространения пожаров в засушливую пору года от скорости ветра и влажности воздуха в населённом пункте. I область – пожар распространяется очень быстро, требуется эвакуация населения. II область – пожар распространяется быстро, необходима эвакуация или проведение мероприятий по локализации пожара. III область – пожар распространяется свободно.
Рис.2 Зависимость скорости распространения пожара от скорости ветра и влажности воздуха
6. Определение пропускной способности улиц для эвакуации и тушения пожара. Пропускная способность зависит от огнестойкости и времени горения.
Таблица 5 Пропускная способность улиц в населённом пункте.
7. Определение характера влияния пожара на людей, которые пребывают в защитных сооружениях.
Люди в зоне пожара подвергаются влиянию высокой температуре и вредных примесей газовой среды, в результате чего получают лёгкие, средние или тяжёлые отравления. Характер действия пожара на людей в защитных сооружениях показан в табл. 6.
Таблица 6 Характер действия поражающих факторов пожара на людей, находящихся в защитных сооружениях
Примечания:
1. Симптомы отравления окисью углерода: при лёгком отравлении (ЛО) – головная боль, пульсация в висках; при среднем отравлении (СО) – слабость, тошнота, ускоренное дыхание и пульс; при тяжёлом отравлении (ТО) – ускоренное дыхание и пульс, судороги, прерывистое дыхание.
2. При влиянии высокой температуры (ВТ) – резкое ухудшение самочувствия и снижение работоспособности.
8. Определение потребности в силах и средствах тушения пожара выполняется по формуле:
NОТД. = ,
где NОТД – потребное количество пожарных отделений,
50 – длина фронта пожара на одно отделение, м.
9. Определение расхода воды на тушение пожара в зданиях производится по формуле:
Q = a + b – 10, (литров /с)
где а, b – длина и ширина здания.
Необходимое количество пожарных машин вычисляют по формуле:
NT = Q / 40, (шт.)
где 40 – расход воды одной машины, литров /с.
Расход воды на защиту объекта от перехода огня с соседнего горящего здания принимается за 20 литров в секунду.
Оценка пожарной обстановки в лесах
Пожарная обстановка в лесах зависит от поры года, погодных условий и топографических условий.
Различают грунтовые, низовые и верховые пожары. Наиболее пожароопасный период – лето (5-7% дней в году), когда влажность уменьшается до 35-40%. Как правило, пожары возникают в утренние и дневные часы (с 10 до 17).
Исходные данные для оценки обстановки:
- географическая карта района пожара;
- значение лесопожарного коэффициента (η), величина которого постоянна на месяц для каждого региона; для большинства государств СНГ в летние месяцы η = 0,65. В юго-западном районе – η = 0,7;
-tРАЗВ –время развития пожара, т. е. время прибытия средств тушения пожара на место пожара, час;
-VB – скорость ветра, м/с;
-φ – относительная влажность воздуха, %;
-З – запас горючих материалов, т/га;
-ω – влажность материала, %;
-α – крутизна склонов, градусы.
1. Определяем площадь (S) и периметр (Р) пожара по номограмме прогнозирования лесного пожара (Sn = 1000 га). Исходные данные – время развития пожара (tразв) и коэффициента для лесного пожара (η) (рис. 3).
2. Определяем скорость распространения пожара в зависимости от влажности воздуха (φ) и скорости ветра (Vв) (рис. 4) при средних погодных и топографических условиях.
При высокой скорости распространения пожара (6-7 км/час) возникают низовые и верховые пожары – область I на диаграмме. Высота пламени до 20-50 метров.
При средней скорости возникают пожары средней силы – область II на диаграмме. Высота пламени 1-2 м, скорость распространения 200м/час.
При небольшой скорости распространения пожара, меньше 200м/час – область III на диаграмме, пожар может остановиться при встрече с препятствиями.
Рис.3. Номограмма прогнозирования лесного пожара
Рис. 4. Зависимость скорости распространения пожара от влажности воздуха и скорости ветра
Точное значение скорости распространения пожара в зависимости от крутизны склонов, запаса горючих материалов и их влажности, а также влажности воздуха можно вычислить по формуле
Vp = V0×Kx,
где V0 – скорость распространения пожара в исходных условиях;
Кх – коэффициент относительного влияния переменных факторов на скорость распространения пожара при изменении величины фактора в интервале Х0 – Х1, Кх = Кх1/Кх0 (табл. 7).
Таблица 7 Коэффициенты относительного влияния изменяемых факторов на скорость распространения низового лесного пожара
Примечания:
*- скорость ветра на высоте 0,2 – 2,5 м;
** - относительная скорость означает, что пожар идёт против ветра.
Оперативность прибытия к месту пожара и действия пожарных отделений при его тушении, в значительной степени зависят от наличия и состояния проходимости лесных дорог. Сравнительная характеристика о проходимости лесных дорог (взятая из опыта тушения лесных пожаров) приведена в табл. 8.
Проходимость дорог в зонах лесных пожаров (площадь лесного массива не меньше 3 га, длина дороги в лесу не меньше 100 м, ширина просеки, по которой проходит дорога, 20 метров)
Таблица 8
Вид пожара |
Глубина опасной зоны перед фронтом пожара (метров) |
Возможность прохождения людей, условия |
Грунтовый |
- |
Возможно |
Низовой слабый |
До 7,5-10 |
Возможно, сильная задымлённость |
Низовой сильный |
До 10-20 |
Сложно, сильная задымлённость |
Верховой, распространяющийся |
До 100-200 |
Невозможно в течение 0,5 часа, сложно в течение 1,5 часа |
Верховой, не распространяющийся (на площади > 30 га) |
Вся зона пожара |
Невозможно в течение 1,5 – 2,5 часов |
Сплошной в завалах, не распростр-ся |
Вся зона пожара |
Невозможно в течение 3 – 4 часов |
Основными мероприятиями по уменьшению или предупреждению возникновения пожаров являются:
- строительство зданий І степени огнестойкости;
- наличие источников воды, средств пожаротушения и пожарной сигнализации;
- отсутствие вблизи зданий источников пожарной опасности (легко возгораемых материалов и мусора;
- обучение населения и персонала предприятий основным правилам пожарной безопасности, умению пользоваться средствами связи и пожарным инвентарём, знанию правил поведения при пожаре.