Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Исследование возникновения, распространения и экологических последствий от низовых лесных пожаров и очагов горения нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности

ВАК РФ 03.00.16, Экология

Автореферат диссертации по теме "Исследование возникновения, распространения и экологических последствий от низовых лесных пожаров и очагов горения нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности"

ТОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

На правах рукописи УДК[533.6.011.671 +634.0.431]

ГГо ОД 2 .9 ДВГ 2т

Долгов Александр Анатольевич

ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ, РАСПРОСТРАНЕНИЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ОТ НИЗОВЫХ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ И ОЧАГОВ ГОРЕНИЯ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ

03.00.16 - экология (физико-математические науки)

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Томск - 2000

Работа выполнена на кафедре физической и вычислительной механики механико-математического факультета Томского государственного университета

НАУЧНЫЙ РУКОВОДИТЕЛЬ

СОРУКОВОДИТЕЛЬ

ОФИЦИАЛЬНЫЕ ОППОНЕНТЫ

ВЕДУЩАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ

- Заслуженный деятель науки РФ, доктор физико-математических наук, профессор Грншин A.M.

- кандидат физико-математических наук, старший научный сотрудник Цвык Р.Ш.

- доктор физико-математических наук, профессор Панин В.Ф.

- кандидат физико-математических наук Кобец В.П.

- Институт оптического мониторинга Сибирского отделения Российской Академии наук

Защита состоится "28" июля 2000 г. в " _ 14_" часов на заседании диссертационного совета К 063.53.10 в Томском государственном университете по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 36, в ауд. 119 (главный корпус ТГУ).

С диссертацией можно ознакомиться в Научной библиотеке Томского государственного университета по адресу: 634050, Томск, пр. Ленина, 34а.

Автореферат разослан

2000 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета К 063.53.10 доктор физико-математических наул,. профессор

/7^,0

Кузнецов Г.В.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Лесные пожары являются катастрофическими стихийными бедствиями, в особенности для густонаселенных районов. Они наносят колоссальный экономический и экологический ущерб для всех стран. В Рио-де-Жанейро на конференции ООН по окружающей среде и развитию в 1992 году было принято решение о концепции устойчивого развития человечества. В качестве одной из актуальных задач данной концепции объявлена охрана и защита леса от пожаров. Для успешной и эффективной борьбы с лесными пожарами огромную роль играет понимание сути физико-химических процессов происходящих явлений. Такое понимание может быть достигнуто после проведения модельных и натурных экспериментов и анализа их результатов. Большой вклад в развитие физического моделирования лесных пожаров внесли зарубежные ученые Finklin A.I., AI-bini F„ Wan-Wagner С.Е., Rothermal R.S. и др.

В России профессором Курбатским Н.П.; д.т.н. Коневым Э.В.; д.с.-х.н. Валендиком Э.Н., к.ф.-м.н. Сухининым А.И.; д.т.н. Дорером Г.А. и к.с.-х.н. Коровиным Г.А. развивается лесная пирология, в рамках которой дана классификация лесных пожаров, предложены эмпирические формулы для скорости распространения и численная методика для определения контура низовых лесных пожаров.

За последние 20 лет большой Ьбъем экспериментальных работ но исследованию лесных пожаров был выполнен в Томском государственном университете под руководством профессора Гришина A.M. В результате комплексных теоретико-экспериментальных исследований была разработана общая математическая модель лесных пожаров [1].

В настоящее время ряд областей России (Брянская, Челябинская, Томская, Алтайский край) имеют очаги радиоактивного заражения лесных фитоценозов. Из зон заражения радионуклиды мигрируют в соседние районы. Наиболее быстрый и самый значительный выброс радионуклидов на лесной территории имеет место в результате совместного действия ветра и лесных пожаров [2]. Прогноз распространения лесных пожаров в радиоактивных фитоценозах и выбросов загрязняющих веществ и радионуклидов в атмосферу от лесных пожаров и при горении разливов нефти и нефтепродуктов возможен на основе общей математической модели лесных пожаров, уточненной с учетом разработки физической модели переноса радионуклидов при лесных пожарах и механизмов горения разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности.

В последнее время, в силу ряда причин, резко

возросли антропогенные нагрузки на биосферу в результате аварий на нефтепроводах, танкерах и разливов нефти на предприятиях и нефтепромыслах.

До последнего времени одним из наиболее часто применяемых методов устранения разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности земли или воды остается метод выжигания, что приводит к интенсивному загрязнению атмосферы региона различными вредными веществами, в состав которых входят помимо оксидов углерода и серы, продукты неполного сгорания высокомолекулярных органических веществ, такие как органические кислоты и бенз(а)пирен. Зачастую, горящие разливы нефти становятся причиной лесных пожаров. Отсутствие простых и надежных методик оценок масштаба ущерба экологии региона в результате техногенной катастрофы подобного типа, до последнего времени являлось одной из причин малоэффективной борьбы экологов с виновниками экологических катастроф.

Несмотря на достаточно большое количество работ, посвященных упомянутым выше проблемам, до начала работ по теме данной диссертации не были известны:

1. предельные значения влагосодержания лесных горючих материалов (ЛГМ), при которых прекращается процесс горения; энергии зажигания ЛГМ и динамика формирования устойчивого фронта горения низовых лесных пожаров; спектральный состав излучения от очагов низовых лесных пожаров; коэффициенты эмиссии вредных вешеств в атмосферу при лесных пожарах и горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на различных типах подстилающей поверхности;

2. методика оценки выбросов вредных веществ в атмосферу при лесных пожарах и горении нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности;

3. методика оценки выбросов радионуклидов при пожарах в радиоактивных лесах.

Поэтом) тема диссертации, в которой рассматриваются упомянутые выше вопросы, актуальна.

Цель и задачи исследования. Цель исследования состоит в решении следующих взаимосвязанных задач:

1. разработка методики и экспериментальное определение предельных значений влагосодержания лесных горючих материалов, при которых прекращается процесс горения; предельных значений энергии зажигания ЛГМ; коэффициентов эмиссии вредных ве-

шеств от лесных пожаров; спектрального состава излучения при лесных пожарах;

2. разработка методики оценки выбросов вредных веществ и теплоты в атмосферу при лесных пожарах и горении нефти, разлитой на различных типах подстилающей поверхности;

3. разработка методики оценки выбросов радионуклидов при пожарах в радиоактивных лесах.

Научная новизна. Научная новизна заключается в следующем:

1. экспериментально определены предельные значения влагосодер-жания опада кедра, сосны и березы, при которых прекращается процесс горения и определены предельные значения энергии зажигания живой хвои и опада кедра, сосны, ели, опада лиственницы, а также лишайника СЫоша и мха Шребера: коэффициенты эмиссии оксидов углерода при горении лесных материалов; спектральный состав излучения в инфракрасной области очагов низовых лесных пожаров;

2. разработана методика оценки итоговых и текущих выбросов вредных веществ и теплоты в атмосферу при горении разливов нефти на различных типах подстилающей поверхности;

3. разработана методика оценки итоговых и текущих выбросов вредных веществ, радионуклидов и теплоты в атмосферу при лесных пожарах различных типов, в том числе и в радиоактивных фито-це позах. I

Значимость полученных результатов для науки и практики. Полученные экспериментальные результаты лабораторных исследований характеристик процесса возникновения и распространения НЛП позволили дополнить базу данных общей математической модели лесных пожаров, разработанной в Томском государственном университете и на ее основе создать методики расчета выброса радионуклидов, поллютантов и тепла при лесных пожарах в радиоактивных фитоцено-зах и при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности. Разработанные методики расчета выброса поллютантов и тепла при лесных пожарах и при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности утверждены приказом Госкомэкологии России №90 от 05.03.1997 г. и приняты к обязательному применению на всей территории Российской Федерации.

Положения, выносимые на защиту:

1. полученные в работе предельные значения влагосодержания опада кедра, сосны и березы, при которых прекращается процесс горения; предельные значения энергии зажигания живой хвои и опада кедра, сосны, ели, опада лиственницы, а также лишайника СЫо-та и мха Шребера; спектральный состав излучения очагов низовых лесных пожаров в инфракрасной области спектра: значения коэффициентов эмиссии диоксида углерода и на их основе оценки коэффициентов эмиссии оксида углерода от горящих лесных материалов различного типа.

2. Методика расчета количества итоговых и текущих выбросов пол-лютантов и тепла при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности.

3. Методика расчета итоговых и текущих выбросов количества пол- . л юта нто в. тепла и радионуклидов от лесных пожаров различных типов в радиоактивных фитоценозах.

Апробация работы. Результаты проведенных экспериментальных исследований обсуждались и получили признание на Международных научных конференциях но лесным пожарам (г. Томск, 1995 г.; г. Иркутск, 1997 г.; г. Красноярск, 1999 г.). Международной конференции «Сопряженные задачи механики и экологии» (г. Томск, 1996, 1998. 2000 гг.). На Международной конференции «Всесибирские чтения по математике и механике» (г. Томск, 1997 г.). На У1 Международном симпозиуме «Оптика атмосферы и океана» (Томск, 1999 г.). На Минском Международном форуме по тепло- и массообмену (Минск, 2000 г.).

Публикации. Материалы диссертационного исследования опубликованы в 13 научных трудах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четыреV глав и заключения. Написана на 132 листах, содержит 49 таблиц и 53 рисунка. Список литературы содержит 126 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ Во введении формулируется цель работы, ее актуальность и задачи исследования, излагается краткое содержание работы и отражается степень апробации работы.

В главе I «Аналитический обзор публикаций по теме диссертации и постановка задач исследования», в первом параграфе даются общие характеристики органических топлив: состав органической массы, зольность влажность, теплота сгорания и т.д. Рассматриваются экспериментальные работы по изучению механизмов горения нефти и нефтепродуктов в емкостях и на водной поверхности. Приводятся эмпирические выражения для расчета линейной скорости и скорости послойного выгорания нефти в емкостях, критические значения толщины пленок нефти на воде, ниже которых воспламенение нефти не возможно. Даются оценки влияния скорости ветра на линейную скорость распространения пламени на поверхности нефтяных пленок. На основе экспериментальных результатов ряда авторов [3-6], получены коэффициенты эмиссии поллютантов при горении нефтей для горящих струй и разлитых по поверхности в виде озер. По результатам, полученным в [5, 6] были рассчитаны коэффициенты эмиссии основных поллютантов при горении нефтепродуктов.

Второй параграф посвящен ионизирующему излучению, его видам и оценкам биологического дейЬтвия. Рассматриваются антропогенные источники ионизирующих излучений и современная радиационная обстановка в России. Приводятся данные по миграции радионуклидов и лесных биоценозах и относительные доли радиоактивных веществ в различных ярусах леса в долях общего радиоактивного загрязнения лесного фитоценоза. Рассматривается структура лесного фитоценоза и характеристики лесных горючих материалов. Рассматриваются лесные пожары, основные понятия и определения, относящиеся к данному явлению, сформулированные с позиций механики многофазных реагирующих сред. Дана схема лесного пожара и физико-химических процессов в приземном слое атмосферы над зоной лесного пожара [1]. Приводятся результаты лабораторных исследований закономерностей распространения низовых лесных пожаров [7-

п

На основании результатов обзора обосновывается актуальность и формулируется цель диссертационной работы.

Глава II «Лабораторные исследования возникновения и распространения низовых лесных пожаров» посвящена описанию разработанных методов исследования физико-энергетических характери-

стик низовых лесных пожаров, экспериментального

оборудования и оригинальных результатов физического эксперимента с низовыми лесными пожарами.

В первом параграфе приводятся методики экспериментальных лабораторных исследований лесных пожаров, описывается лабораторная установка, разработанная в Томском госуниверситете, для физического моделирования лесных пожаров и для определения некоторых физико-химических характеристик низовых лесных пожаров.

Рассматриваемый в работе класс задач, относится к сложным задачам механики реагирующих сред (аэротермохимия) [10]. Анализ критериев подобия показал невозможность в лабораторных условиях полного моделирования низовых лесных пожаров, поэтому в опытах описанных и диссертации осуществляется частичное физическое моделирование [10]. В лабораторных условиях были частично воспроизведены различные слои ЛГМ (опад кедра, сосны, ели, березы, живая хвоя кедра, ели, сосны, а также лишайник СЫоша и мох Шребера) и низовой лесной пожар малой интенсивности.

Обосновывается применимость различной тепловизионной техники (тепловизоры АСА-780, 1пГгате1пс-760) к изучению лесных пожаров в лабораторных условиях. Приводится описание экспериментальной установки и способ определения коэффициентов эмиссии углекислого газа при горении лесных горючих материалов на основе оптико-акустического метода. Второй параграф посвящен исследованию зажигания слоя лесных горючих материалов. Приводятся результаты экспериментальных работ по определению минимальных времени и энергии зажигания слоя ЛГМ с использованием эталонного источника зажигания (ЭИЗ), который моделировал действие реальных источников зажигания ЛГМ (горящая спичка, горящая веточка, зажженная сигарета, тлеющая веточка) и дается их анализ. По температуре вблизи реальных источников зажигания ЛГМ при помощи ЭИЗ были определены их мощности и получены времена зажигания ЛГМ в зависимости от мощности источников зажигания, а также значение минимальной энергии зажигания для различных типов ЛГМ.

Приведены результаты тепловизионных исследований распространения НЛП по опаду хвойных и лиственных пород деревьев. Плу-чено распределение яркостной температуры по высоте факела пламени НЛП в диапазоне 3-5 мкм. На рис.! приведен пример поведения яркостной температуры по высоте факела пламени при горении опада кедра. На рис. 2 приведены результирующие графики распределения яркостной температуры в различных спектральных диапазонах. Восстановление термодинамической температуры проводилось по закону

излучения ДЧТ с коэффициентом излучения е = 1. Результаты измерении показали, что эквивалентная максимальная термодинамическая температура горения конденсированной фазы (опада хвои) не зависит от спектрального диапазона и составляет 790 - 900 К. Эквивалентная термодинамическая температура горения газовой составляющей пиролиза ЛГМ (пламени) зависит от спектрального диапазона. Она максимальна в диапазоне 3-5 мкм, значительно уменьшается в диапазоне 8-12 мкм и в узких спектральных интервалах 3.9 и 10.6 мкм.

800.0 -

700.0

600.0 '

500,0 *

400.0 '

300.0 ■

200,0- i

100,0- i л

0,0 ■

•<0,0"(

Рис. 1 Распределение яркостной температуры по вертикали в диапазоне 3-5 мкм

Рис. 2. Распределение по вертикали эквивалентной термодинамической температуры в различных спектральных ин-1тервалах

Приведенные значения эквивалентных термодинамических температур НЛП (из предположения, что 8=1) представляют собой оценку термодинамических температур снизу. Поскольку коэффициенты излучения реальных источников всегда меньше 1, то истинные значения термодинамических температур, имеющих место при лесных пожарах, должны быть несколько выше. Например, в работах [7-9] приведены значения экспериментально регистрируемых температур горения углеродистого остатка порядка 1020 К, при горении древесины- 1340 +1450 К, при лесных пожарах - 1270 К.

В данной работе, в результате лабораторных исследований низовых лесных пожаров, подтверждено наличие трех основных стадий развития для низовых лесных пожаров слабой интенсивности [1]. Первая стадия - воспламенения ЛГМ и формирование фронта пожара (период времени 0 < I < 1|). Вторая стадия - стадия стационарного горения (^ < г < ь). Третья - стадия потухания (Ь < I <

Процесс горения ЛГМ характеризуется скоростью движения фронта со, максимальной температурой Т„„ высотой пламени h, площадью поверхности пламени S, энергией излучения Р и флюктуация-ми этих параметров. Тепловизионные исследования характеристик низовых лесных пожаров дали следующие результаты. Скорость распространения фронта пожара. Измерения координаты хт движения точки максимальной температуры низового лесного пожара (для случая линейного источника зажигания) в направлении распространения фронта пожара (ось X) во времени, рассчитанные методом наименьших квадратов, имеют вид:

xm(t) = A + o>t = 2.84t, (I)

где (о - скорость движения передней кромки фронта низового лесного пожара,| мм/с]; А - координата точки инициирования пожара, [мм].

Для пожара, инициированного точечным источником зажигания, изменения во времени координат точки с максимальной температурой на леном Х„ и правом Хп флангах очага НЛП, диаметров фронта по осям Dx(t), Dy(t) и среднеквадратичного диаметра

D(t) = :—-—:— можно аппроксимировать уравнениями вида F(t) = A + cot:

Xu(t) = 431 + 2.82t ; X„(t) = 470 + 3.331 , (2)

D\u) = 38.8 + 6.15t ; Dy(t) = 96.7 +6.381 ; D(t) = A + 2r»t = 7.5 + 6.21 . (3) Коэффициент корреляции равен 0.98 - 0.99. Установлено, что скорость движения фронта пожара на первой и второй стадиях практически не зависит от типа источника пожара и определяется влагосодержанием ЛГМ. На третьей стадии (потухания) движение фронта пожара прекращается. По результатам проведенных исследований было подобрано аналитическое выражение для скорости фронта НЛП с использованием экспоненциальной зависимости скорости от влагосодержания со = O)0exp[-Wo2/(W-Wo)2]2 Яркостная температура и высота факела пламени. Для линейного и точечного источника пожара аппроксимирущие зависимости максимальной яркостной температуры Tm(t) в условных единицах и высоты факела пламени h(t) от времени, получены методом подбора. Получить формулы для первого периода (0< t <t|) для линейного и t)< t < t? для точечного источника пожара не удалось из-за недостатка экспе-

рименгальных данных. Для линейного источника возникновения пожара получены следующие формулы:

Tm(t> = 160; li(t)=325+0.5t, при t, <t <t2 2-я стадия,(4) Tmii) = 160-о47(1-0.9t,)'■-'; h(t) = 325-7(t-t2), при t>t2 ~ 180 с 3-я стадия.(5) Для точечного источника развития пожара получены следующие формулы:

f,„ (t> = Iоо + 20>/Г ; h(t) = 45 + 42.5vT, при t < t, « 60 с 1-я стадия, (6) rm(t)= 240-(i -i2)U4;h(t) = 280-13(t-0.9t2),npH t > t2 « 75c,3-я стадия. (7)

Здесь t2 - время достижения передней кромкой фронта пожара границы ЛГМ.

Величина диаметра очага пожара, инициируемого точечным источником зажигания, рассчитанная по скорости движения фронта (выражение 4) за время t2: D(t=75)=73+6.2x75=538 мм, совпадает с контуром выгоревшей площади за время t2, получаемым на изображениях пожара в ИК-спектре тепловизором.

Изменение температуры и высоты пламени на первой стадии загорания и установления процесса горения ЛГМ существенно зависит от типа источника зажигания. Если при линейном источнике температура и высота пламени быстро (5 - 15 с) и линейно растут со временем, то при точечном источнике они растут нелинейно, пропорцио-

! Р - п

нально t " в течении ~ 50 с.

На второй стадии высота пламени и максимальная температура стабилизируются. При линейном источнике пожара средняя высота пламени медленно растет со временем, а средняя максимальная температура практически постоянная. Третья стадия (потухание) не зависит от типа источника поджига. Высота пламени уменьшается пропорционально времени (t - t2), а максимальная температура - пропорционально (t - t2)1,24.

Площадь боковой поверхности факела пламени очага пожара. Изменение площади поверхности пламени S(t), излучающей в направлении тепловизора (половина площади пламени), определенной по уровню ~ 0.1 Тт, аппроксимировали зависимостью от времени, полу ченном методом подбора для линейного источника инициирования пожара

3(0 = 0.001 + 0.0006/; при t <t| ж 20с 1-я стадия (8)

S(1) = 0.013 + 0.l)00028t при t) < t <t2 « 185c 2-я стадия (9)

S(t) = S,„exp

t- b

= O.OISexp

t-185

22

при t > t2~ 185c. 3-я стадия (10)

Для точечного источника инициирования пожара:

при I < 1| и 70 с. 1-я стадия (11)

1-75'

S(i) == Sln exp

1 -t2 t.

= 0.09exp

22

при t > to ~ 75 c, 3-я стадия. (12)

где Sm - максимальная средняя площадь поверхности пламени, tn - постоянная, определяющая скорость потухания.

Тепловая энергия, выделяющаяся в очаге пожара. Функции, аппроксимирующие зависимость величины пропорциональной изменению полной энергии пламени P(t) (интеграл по поверхности пламени) в каждом кадре за время 0.04с от времени, имеют вид: для линейного источника пожара

Pit) = o.54 + o.123t, при t < t| « 20с 1-я стадия,(13)

l'it) = 2.3 + o.()05t, при t| <t<t2« 185с 2-я стадия,( 14)

P(t) = P,„cxp

i-t2

= 3схр

t-t,

20

, при t> t? « 185c 3-я стадия,(15)

для точечного источника пожара

л

Р(|) = Рш +(0.111)2, при t <t| = 75 с

1-я стадия, (16)

P(t) = Г,„ ехр

t-t,

= 25expJ^-~

17

, при t > t2 = 75с. 3-я стадия, (17)

Из уравнений видно, что на первой стадии полная энергия пожара зависит от формы источника поджига. Если при линейном источнике полная энергия нарастает пропорционально времени, то при точечном источнике она возрастает пропорционально I На второй стадии энергия медленно растет для линейного источника. Для точечного источника эта стадия только начинает формироваться с 60 по 80 с. На стадии потухания полная энергия убывает по экспоненте для обоих источников.

В третьем параграфе представлены результаты экспериментального определения коэффициентов эмиссии диоксида углерода оптико-акустическим методом и оценены на их основе коэффициенты эмиссии оксида углерода при горении ЛГМ.

1.

Исследуемый ЛГМ состоял из опадов кедра с

влагосодержанием \¥=3.44%, лиственницы, сосны (V/ ~ 1%), живой хвои кедра с \У=84.92%, ели, пихты, а также лишайника СЫогп'а (W ~ 1%) и мха !iipeбepa(W ~ 1%). Наибольшее количество диоксида углерода (для исследуемых типов ЛГМ) эмиттирует опад сосны и ели (К = 2.058 и 1.826, соответственно), наименьшие коэффициенты эмиссии (ХЬ получены для опада и живой хвои кедра (К = 0.973 и 0.648, соответственно). Проведенные исследования показали, что эмиссия полл юта н го в не зависит от влагосодержания ЛГМ. На нее оказывает влияние лишь тип лесных горючих материалов.

Экспериментальные результаты, представленные в данной главе, подвергались статистической обработке, их достоверность проверялась сравнением с известными результатами, полученными другими авторами.

В глапе 111 "Методика расчета выбросов радионуклидов, вредных веществ и тепла при распространении лесных пожаров" - представлен простой алгоритм, основанный на упрощенной математической модели лесных пожаров, для расчета выбросов загрязняющих газообразных и дисперсных веществ (в том числе и радионуклидов) и теплоты в атмосферу при лесных пожарах различных типов (низовых, верховых и торфяных) в радиоактивных лесных фитоценозах. Методика разработана в виде двух уровней: на первом уровне рассчитываются итоговые выбросы поллютантв, тепла и радионуклидов, на втором - текущие значения этих величин.

В первом параграфе рассматривается методика расчета итоговых выбросов радионуклидов, поллютантов и тепла в результате лесного пожара. Выброс радионуклидов в атмосферу в результате лесных пожаров в радиоактивных фитоценозах пропорционален массе частиц дыма и сажи, образовавшихся при горении лесных горючих материалов. Частицы дыма и сажи являются носителями радионуклидов. В результате лесного пожара одна часть радионуклидов в виде радиоактивных частиц золы и сажи выбрасываются в атмосферу, а другая (частицы пепла и недожога) остается на подстилающей поверхности. Используя понятия коэффициентов эмиссии к^, полноты сгорания К|| и пользуясь знаниями начальной удельной радиоактивности для различных ярусов леса на единице площади лесного фитоценоза г0, в Кп/км" и площади лесного пожара в м\ получены выражения для расчета итоговых выбросов в атмосферу и количества оставшихся на лесной территории после прохождения лесного пожара радионуклидов:

Я, = ^ I Г;р Иостг= [1 -К^ (1-^)1 ,ГН = Го} Ку К„ , (18)

¡=1 .И

Здесь индекс | = 1 + 7 определяет ярус леса: ] = 1 - верхний слой почвы; 2 - подстилку; 3 - опад лесной растительности; 4 - слой мхов и лишайников; 5 - слой трав и кустарников; 6 - совокупность стволов деревьев; включая древесину и кору деревьев; 7 - полог леса (совокупность крон деревьев.

Индексы 1 при значении выброса радионуклидов соответствуют типу лесного пожара: i = 1- параметрам беглого низового лесного пожара (в процессе горения у частвуют 4 яруса леса, т.е. ] = 2 + 5); \ = 2- сильному устойчивому низовому лесному пожару = 1 ч- 5); 1 = 3 -беглому вершинному верховому пожару 0 = 3); 1 = 4- повальному верховому лесному пожару () = I н- 7); I = 5 - почвенным пожарам и пожарам на торфяниках () = 1, 2).

К|, - коэффициент эмиссии частиц дыма и сажи для ¡-ого типа пожара при сгорании ЛГМ ] - ого яруса леса, - зольность лесных горючих материалов.

Наряду с выбросом радионуклидов, определяются итоговые выбросы вредных химических веществ и теплоты. Итоговый выброс массы а-компонента и тепла С?п для любого типа лесного пожара определяется по формуле:

М„= Ка,т.-,«„ 0П( = ц, 8,К| Кыт0|, ¡=1,2,3,4,5. (19)

площадь лесной территории, пройденная огнем, м"; <3Ш- теплота, выделившаяся при пожаре в Дж; q;- тепловой эффект горения ЛГМ в Дж/кг; К| - полнота сгорания ЛГМ для пожара ¡-ого типа; КаГ коэффициент эмиссии а-компонента при пожаре ¡-го типа; 1ТЦо - запас сухого горючего вещества налесной территории в кг/м2.

Второй параграф включает в себя математическую модель и алгоритм расчета текущих выбросов поллютантов, тепла и радионуклидов в атмосферу для низовых лесных пожаров. Для расчета значений данных величин разработаны формулы

2К1

(СОд-КОр)

-Г-+ 0>с

|(0)д +юв) 1 2 N /0т

-г-^с 1 1т.1к®пк , (20)

к=1

,пк, (2.)

„ Ч71 . + (,'п) 1 /(<оА + <ов) ' 1 N

^^Л1'5 ~+ Г ^/"зк®.* . (22)

Здесь (|)пк - значения скорости распространения лесного пожара, соответствующее к-ой части периметра очага пожара, а N - число точек по всему периметру контура лесного пожара.о)д, сов, ®с~ значения скорости распространения низового лесного пожара по направлению ветра, против и перпендикулярно направлению ветра. Для определения (оп в различных точках контура низового лесного пожара используется формула В.Э. Конева [10], которая учитывает влияние скорости ветра, влагосодержания и запаса ЛГМ, плотности слоя, начальной температуры и рельефа местности на скорость распространения фронта лесного пожара и применяется для всех типов низовых лесных пожаров.

В третьем параграфе дается математическая модель и алгоритм расчета текущих выбросов поллютантов, радионуклидов и тепла р. атмосферу при верховых лесных пожарах. Для повальных верховых лесных пожаров справедлива та же общая математическая модель, что и для низовых лесных пожаров, если под контуром Б понимается контур верхового лесного пожара (эллипс) с полуосями а,„ Ь„ и координатой х„

, .("М»)» . («У-^П пз)

В ~-^-■ "В - 0)С и Хо ~ 7 • I*"* /

Здесь ось х - направлена в сторону ветра; ю(Ав) - скорость верхового лесного пожара, определяемая по формуле из работы [1]; <»1ви) -скорость низового лесного пожара, который распространяется против скорости ветра; скорость низового лесного пожара, распространяющегося перпендикулярно скорости ветра и определяемые по формуле для низовых лесных пожаров [10].

При повальном верховом пожаре для определении выбросов поллютантов, радионуклидов и тепла получены формулы:

Мав(0=1<аКкМ„(1), (24)

1<1 = Г|К.ВМВ(1)(1-^), ¡ = -4,4. г3=г37. г4 = 1г^, (25)

3=1

0=квс,Мв(0, • (26)

M..(t)=-

2N I

i с

~ 2 4 Г1 I'%(«)) -(27>

Здесь MB(t) - масса ЛГМ на площади ограниченной контуром верхового лесного пожара, Кв - коэффициент полноты сгорания ЛГМ при верховом пожаре, R| - выбросы радионуклидов при верховом пожаре, £в - зольность ЛГМ, сгораемых при верховом лесном пожаре, верхние индексы при скоростях распространения пожара означают: в - для верхового пожара, н - для низового пожара.

В отличие от низового лесного пожара, верховой не распространяется против ветра. Поэтому в формуле (27) суммирование по j ограничивается N,< N, где N - полное число разбиений для всего эллипса, моделирующего контур низового лесного пожара.

Общее количество поллютантов, выделяющихся при распространении повального верхового лесного пожара равно:

ма= Мав + ма„, . (28)

где М,1Н - определяется по формуле (20), а Мав - по (27 ).

В четвергом параграфе дается математическая модель и методика расчета текущих выбросов вредных веществ и радионуклидов в атмосферу при горении торфяников. Получены значения выбросов а-поллютанта. радионуклидов и тепла в следующем виде

M„=KKaf> <Bnsrt, (29)

R5 = r5,K(HKpTSrt (30)

Q = 4K«npTSrt (31)

Выражение для скорости горения со,, имеет вид:

ton = o>o(l - W / W.) . (32)

Здесь ©о— 0.002 мм/с, W и W * - влагосодержание и предельное влагосодержание торфа.

Если известна масса торфяной залежи Моч то, пользуясь определением Мг, можно рассчитать текущее значение массы торфа в торфяной залежи

M = M0-Mr = M0~pTSr0)nt, (33)

В момент окончания горения М = 0 и из этого условия определяется время горения

11.=М„/рт8го)п. (34)

С учетом (34) рассчитывается итоговые выбросы а-

поллютантл, радионуклидов и тепла при сгорании всей торфяной залежи имеют вид

М„о ) = ККаМ„. (35)

1* = г51КМ0(Ю. (36)

О = чКМ0 (37)

Формулы (29) - (31) и (35) - (37) однозначно определяют текущие и итоговые выбросы а-поллютанта, радионуклидов и тепла в результате горения торфяников.

В пятом параграфе рассматривается понятие максимальной модели леса и база данных для моделирования выбросов загрязняющих веществ при лесных пожарах, включающая количественные характеристики ярусов гипотетического леса. Под максимальной моделью леса понимается гипотетический лесной массив, в котором запас лесных горючих материалов для каждого из ярусов леса максимален, а их вдагосодержание - минимально. Здесь же приводятся осредненные значения коэффициентов эмиссии полютантов для низовых, повальных верховых и подземных пожаров.

В шестом параграфе приведены примеры расчетов выбросов поллютантов, радионуклидов и тепла в атмосферу при лесных пожарах.

Глава IV диссертации посвящена «Методике расчета выбросов поллютантов от источников горения при разливе нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности».

В первом параграфе дается общая физико-математическая модель итоговых выбросов вредных веществ и тепла в атмосферу при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности. Приводятся основные характеристики слоя разлитой нефти и типы подстилающей поверхности. Основываясь на понятии коэффициента эмиссии поллютантов при горении нефти и нефтепродуктов, а также на знании массы несгоревшего в результате пожара топлива дается выражение для определения выброса вредных веществ в атмосферу

Ми=(М0-Мм)Ка.а=!...Ы, (38)

где М() - масса разлитой нефти, Мн - масса недожога, Ка - коэффициент эмиссии а-поллютанта в процессе горения нефти или нефтепродуктов.

Выброс тепла О в атмосферу в этом случае определяется по форм)

0=Ч(М0-Мн), (39)

где ч - тепловой эффект горения нефти или нефтепродукта в кДж/кг.

Второй параграф посвящен методике расчета итоговых выбросов вредных веществ и тепла в атмосферу при горении топлива на различных типах подстилающей поверхности.

Для водной поверхности определен коэффициент недожога

нефти и нефтепродуктов К, как

к = ) _ ^ 4())

М„

где р«, 8(1- плотность нефти (нефтепродукта) и площадь их разлива, Ь -критическое значение для толщины пленки нефти или нефтепродукта, разлитых на воде, меньше которого горение не возможно.

Зная К, расчетные формулы для выброса вредных веществ и тепла при горении топлива на водной подстилающей поверхности записываются в следующем виде:

Ма= ККаМ0, а = 1...М;0 = чКМ0. (41)

Рассматривается методика расчета итоговых выбросов вредных веществ при горении топлива на инертной почве и горение нефти и нефтепродуктов, разлитых на почве, покрытой растительностью. Особенность пожара в данном случае заключается в том, что сгорает и топливо, и растительность, поэтому необходимо учитывать поллю-танты как от сгорания нефти или нефтепродуктов, так и от горения растительных материалов. Алгоритм расчетов аналогичен предыдущим. При совместном горении нефтепродуктов и ЛГМ выражения для выбросов вредных веществ и тепла принимают вид:

Ма.Е=Ма + М« )-«=' ...К.0г=0+0(Р). (42)

Здесь Мц1 и д^ - суммарные итоговые выбросы вредных веществ и теплоты, а К=м0+Ыр - полное количество поллютантов, соответствующее одновременному горению нефтепродуктов и ЛГМ, М0,Ыр-количество поллютантов от горения нефти и растительности соответственно, индекс (р) означает выбросы от растительности, Ма и С> -определяются по формулам:

М„ = ККвМ„; О = яКМ0, (43)

где К - коэффициент полноты сгорания топлива.

Далее приведена методика расчета выбросов поллютантов при горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на болоте.

Принято, что кь- доля территории болота покрытая водой, а |-кь -кочками, на которых произрастает мох сфагнум и другая болотная растительность. Для расчета выбросов вредных веществ и тепла используется формула (38), в которой для определения ма и О получены формулы:

М,(=(т0-т„)Как^1,.д=ч(М0-Мн)к„8,, (44)

где т() и т„ — значение массы топлива (разлитой и несгоревшей) на единице площади болота.

а для определения М<р),0(р) - выражения:

м!''>=К(")К^>5от(1-кь),0<")=Ч(Р>К(Р>8о(1-кь), (45) Здесь и выше Я0 - площадь, на которой разлита нефть на болоте; к"'' - коэффициент полноты сгорания растительности на болоте; т -запас растительности в кочках на болоте - кг/м2; К^ - удельные выбросы вредных веществ при горении растительности; м0 - масса нефти разлитой на болоте; Мн = р 11*кь80 - масса недогоревшей нефти на болоте; р - плотность нефти; ь - предельная высота слоя нефти, при которой нефть еще горит на водной поверхности болота.

В третьем параграфе дается методика расчета динамики выбросов поллютантов при горении нефти или нефтепродуктов, разлитых на различных типах подстилающей поверхности. Рассматриваются две стадии развития пожара: первая стадия - распространение пламени по поверхности разлива нефти или нефтепродукта, вторая - послойное выгорание топлива. При горении нефти на водной подстилающей поверхности по известным эмпирическим зависимостям скорости распространения пламени по разливу нефти и скорости ее послойного выгорания [I I, 12] получены выражения для выброса а -поллютанта и тепла в следующем виде

М!а=М«(1,)4К-аР5<»г11^ , (46)

0| =0(11 ЧР5О)21| , (47)

I

где 1% - площадь разлива, 1,= ----время развития пожа-

\ я(«д +т8 )тс

ра на первом этапе, юл, сов, (ос, (о7_ - скорости распространения пожара гю разливу нефти в направлении ветра, против ветра, перпендикулярно направлению ветра и послойного выгорания топлива. Для второго

периода развития пожара (( > когда идет послойное выгорание топлива, в соответствии с [11], вводится предельное значение толщины пленки топлива, разлитого на водной подстилающей поверхности, по достижении которой горение прекращается. Величину недожога в этом случае можно определить следующим образом

М.=р3Ь.Р. . (48)

Тогда величина времени, в течение которого длится второй период горения, определяется по формуле _м0-м1г-м,

(49)

а полное время горения разлива топлива на водной подстилающей поверхности

' ж ~ м^-м^-м.

и= -^- + « |г . (50)

\ 7Г(«Л + <0В)<0С РБ(1>гр*

Выбросы полдютантов и тепла за это время определяются следующим образом

М|а=[М|1.+р,(1)гг;;(1-11)]кС( , (51)

ОНМц+р^цс-цНч . (52)

Таким образом, представленные аналитические формулы позволяют получить конкретное значение выбросов поллютантов и теплоты в приземный слой атмосферы, если известны м0,1ь,Р.,р5,Ка .

При разработке методики расчета выбросов поллютантов и тепла в атмосферу при горении разливов нефти на почве учитывалось накопление топлива в неровностях почвы (лунках), имеющих характерный размер угла раствора при вершине конуса а. Величина массы топлива, сгоревшего к моменту времени в ¡-ой лунке будет равна

-а

М„=(М!о-М|)=М|(

м

1/3 Р(Л£0а

3

\2/3

. (53)

Умножая (65 4.53) на коэффициент эмиссии а-поллютанта и суммируя выбросы по всем лункам, получим текущие значения выбросов поллютантов от горения топлива по всей площади разлива

N N

Мп = 1Ма! = 1Ка{М|(

¡=1 ¡=1

м!

ч2/3

(54)

Выброс тепла от горения нефтепродуктов во всех лунках определяется по формуле

0=1чМп- . (55)

1=)

К моменту прекращения горения нефтепродуктов в атмосферу выбрасывается следующее количество теплоты

У. = ЕчМ,„ ■ (56)

При расчете текущих выбросов поллютантов для горении нефтепродуктов. разлитых на почве, покрытой растительностью, считалось, чго растительные горючие материалы, смоченные нефтью или нефтепродуктами, сгорают полностью, т.е. К„ = 0. Также считалось, что площадь разлива представляет собой эллипс, направление большой оси которого совпадает с направлением ветра. Рассматриваются два режима горения нефти: линейное распространение пламени по разливу и послойное выгорание топлива. Выбросы поллютантов для ()<(< с, при горении нефтепродуктов и ЛГМ определяются по формулам

Ма1=~^"Р1го/.(0>Л + <1>в I3< I < ^ , (57)

б

дК

Ма->=-——Рт(1)7(0)д +мв)сосг\()< 1 < ц . (58)

6

Общая масса а-полютанта при о<( «м,

Ма=Ма| + М((2 . (59)

Общее количество теплоты, выбрасываемой в атмосферу при о <(<I, равно

71 3

д=-(Ч,Р| +С12р2)<Ог(СОА +(0В)шсГ . (60)

6

Для второго периода развития пожара (период догорания топлива и растительности) при 1, < I < и, имеем следующие формулы

М1г=М,,+р|а)гР, ((-(,), (61)

М2г=М,1+р,<,>,141-4). ' (62)

Здесь М|, =М|Г(1|) , М2|=М2г(1| )- массы нефтепродуктов и ЛГМ, сгоревших к моменту времени 1,.

Величина времени, в течение которого длится второй период (период догорания), определяется выражением

ь М|о + М2о-Мп-М2| ^ ^

(Р1+Р2)«гр*

Выражение для выбросов поллютантов и теплоты для момента времени во втором периоде горения имеет вид

Mta=Mlf.K)c,, Q,=Mlrq,, (6 4)

M2a=M2rK-2u' Q2 = M2r42 ■ (65)

Таким образом, с помощью формул (58) - (65) полностью решается вопрос о расчете выбросов в любой момент времени на. временном интервале ()<ки.

В четвертом параграфе приведены исходные данные, необходимые для расчета вредных выбросов при горении нефти и нефтепродуктов, в том числе и коэффициенты эмиссии поллютантов для пожаров подобного типа, полученных рядом авторов.

В пятом параграфе рассматривается алгоритм и база данных для расчета плагы за выбросы в атмосферу при горении органического топлива.

В шестом параг рафе приведены примеры расчетов итоговых и текущих выбросов поллютантов и теплоты в атмосферу при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности и пример расчета платы за выбросы.

В_заключении сформулированы основные результаты и

выводы диссертационной работы.

СПИСОК ЦИТИРОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992. - 408 с.

2. Душа-Гудым С.И. Системы противопожарного устройства лесов на территориях с естественным радиационным фоном и в условиях радиоактивного загрязнения. Диссертация в виде доклада на соискание ученой степени доктора сельско-хозяйственных наук. Москва 1998. -77с.

3. Kuwait Oil Fire Conference. Harvord university School of Public Health (Center for Middit Eastern Studies. 12-13 August, 1991, p. 363-367.

4. Browing K.A. et. al. Enviroment effects from burning oil // Nature. 1 v.351.

5. Гимадеев M.M. Атмосфера и человек. Казань. Татарское книжное изд-во. 1978, 112с.

6. Белов C.B. (ред.) Защита окружающей среды. Труды МВТУ. М.: 1978.

7. Сухинин А.И., Конев Э.В., Курбатский Н.П. Некоторые закономерности распространения пламени по слою сосновой хвои//ФГВ, 1(>75, №5. с.743-750.

8. Конев Э.В. Физические основы горения растительных материалов. Новосибирск". Изд-во Наука. Сибирское отделение., 1977, 237 с.

9. Конев Э.В. Анализ процесса распространения лесных пожаров и палов. // Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск: ИТ СО АН СССР. 1984. С. 99-125.

10. Алексеев Б.В., Гришин A.M. Физическая гидродинамика реагирующих сред. Москва: Высшая школа, 1985, 464 с.

И. Блинов В.И., Худяков Г.Н. Диффузионное горение жидкостей. М.: Изд-во АН СССР, 1961, 208 с.

12. Павлов П.П., Хованов A.M. О горении нефтей и нефтепродукте свободной поверхности. - Баку: 1955.-75с.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.

1. Разработана методика термопарно-тепловизионных исследований и изучены пространственно-временные зависимости характеристик низовых лесных пожаров на разных стадиях его развития.

2. Получены эмпирические формулы, описывающие временные зависимости изменения координаты максимальной температуры и высоты пламени пожара, площади боковой поверхности факела пламени пожара, тепловой энергии, выделяющейся в очаге низового лесного пожара малой интенсивности. Установлено, что тепловая энергия Р - t',/2 для линейного источника и Р ~ t для пожара от точечного источника.

3. Исследована излучательная способность очага пожара в спектральных интервалах 3-12 мкм, 3-5 мкм, 8-12 мкм, 3.9 икм и 10.6 мкм. Показано, что спектр излучения в ИК области горения конденсированных продуктов пиролиза ЛГМ близок к излучению АЧТ, а газовой фазы - существенно отличается от спектра излучения АЧТ.

4. Получены коэффициенты эмиссии оксидов углерода при горении лесных материалов. Показано, что эмиссия поллютантов не зависит от влагосодержания лесных горючих материалов и определяется только типом ЛГМ.

5. Разработана полуэмпирическая методика расчета выбросов радионуклидов. поллютантов и тепла при лесных пожарах в радиоактивных фитоце позах.

6. Созданные методики расчета выброса поллютантов и тепла при лесных пожарах и при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности утверждены приказом Госкомэкологии России №90 от 05.03.1997 г. и приняты к обязательному применению на всей территории Российской Федерации.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Г ришин A.M., Долгов A.A., Зима В.П., Исаков A.B., Рейно В.В., Цвык P.(II. Лабораторные исследования возникновения и распространения низового лесного пожара//Физика горения и взрыва.

1996. Т.32. №6. С. 3-11.

2. Гришин A.M., Долгов A.A., Зима В.П., Рейно В.В., Цвык Р.Ш.Тепловичнонные исследования развития и распространения низового лесного пожара// Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10. №10. С. 1139-1*150.

4. Гришин A.M., Долгов A.A., Цимбалюк А.Ф. Методика расчета выбросов от источников горения при разливе нефти и нефтепродуктов. М.: Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды. 1997. 24 с.

5. Гришин A.M., Долгов A.A., Цимбалюк А.Ф. Методика определения и расчет а выбросов загрязняющих веществ от лесных пожаров. М.: Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды. 1997. 26 с.

6. Гришин A.M., Долгов A.A., Рейно В.В., Цвык Р.Ш., Шерстобитов М.В. Исследование распространения НЛП по опаду хвойных и лиственных деревьев// Оптика атмосферы и океана. 1999. Т.12. №8. С.721-724.

7. Cirishin A.M.. Dolgov A.A., Reino V.V., Tsvyk R.Sh., Sherstobitov M.V. Investigation of the surface forest fire spreading to coniferous trees fall off//SPIE, At. And Oc.Opt. V. 3583.

8. Гришин A.M., Долгов A.A., Зима В.П., Крючков Д.А., Рейно В.В., Субботин А.Н., Цвык Р.Ш. Исследование зажигания слоя лесных горючих материалов// Физика горения и взрыва. 1998. Т.34. №6. С. 14-22.

9. Cirishin A.M., Dolgov A.A., Zima V.P., Reino V.V., Tsvyk R.Sh.Thermovision method for the investigation and spread of a surface forest fire//Proc. SPIE's. Infrared Spaceborne Remote Sensing V.

1997. V. 3122. P. 317-326.

10. A.M. Гришин, A.A. Долгов, Зима В.П., Субботин А.Н., Р.Ш. Цвык Экспериментальное и теоретическое исследование влияния радиационного и комбинированного теплообмена на возникновение и

распространение низовых лесных пожаров//

Тепломассообмен ММФ-2000. 1Y Минский международный форум. Т. 2. Радиационный и комбинированный теплообмен. - Национальная академия наук Белоруси. АНК «Институт - и массо-обмепа им. A.B. Лыкова НАНБ, 2000. С. 56-60.

I. Долгов A.A., Сафонов B.C. Лабораторные исследования эмиссии диоксида углерода при горении лесных материалов// Избранные доклады международной конференции «Сопряженные задачи механики и экологии».- Томск: Изд-во Том. ун-та, 2000. - С. 137-148.

Содержание диссертации, кандидата физико-математических наук, Долгов, Александр Анатольевич

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ.

1.1. Физико-химические свойства жидких органических то ил ив.

1.1.1. Физико-химические свойства нефтепродуктов

1.1.2. Горение нефти и нефтепродуктов.

1.2. Основные загрязнители атмосферного воздуха.

1.3. Ионизирующее излучение. Радиоэкологическая безопасность в связи с техногенными катастрофами.

1.3.1. Современная радиационная обстановка в России.

1.3.2. Миграция радионуклидов в лесных биоценозах.

1.4. Структура лесного фитоценоза.

1.4.1. Характеристика лесных горючих материалов.

1.4.2. Лесные пожары. Основные понятия и определения.

ГЛАВА 2. ЛАБОРАТОРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И РАСПРОСТРАНЕНИЯ НИЗОВЫХ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

2.1. Описание лабораторной установки для физического моделирования лесных пожаров.

2.2. Методика тепловизионных исследований характеристик лесных пожаров.

2.3. Методика определения коэффициентов эмиссии углекислого газа при горении лесных материалов.

2.3.1. Экспериментальная установка для определения коэффициентов эмиссии диоксида углерода при лесных пожарах.

2.3.2. Методика экспериментального определения коэффициентов эмиссии углекислого газа при горении лесных горючих материалов.

2.4. Определение минимальных времени и энергии .зажигания слоя лесных горючих материалов с использованием эталонного источника зажигания.

2.5. Исследования возникновения и распространения низовых лесных пожаров по опаду хвойных и лиственных пород деревьев тепловизионным методом.

2.6. Экспериментальное определение коэффициентов эмиссии поллютантов при горении ЛГМ.

Г ЛАВА 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ РАДИОНУКЛИДОВ, ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ И ТЕПЛОТЫ ПРИ РАСПРОСТРАНЕНИИ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ.

3.1. Основные понятия и расчетные формулы для,определения итоговых выбросов радионуклидов, вредных веществ и теплоты при распространении лесных пожаров.!.

3.2. Математическая модель и алгоритм расчета текущих выбросов поллютантов, радионуклидов и теплоты в атмосферу для низовых лесных пожаров.

3.3. Математическая модель и алгоритм расчета текущих выбросов поллютантов, радионуклидов и теплоты в атмосферу при верховых лесных пожарах.

3.4. Физико-математическая модель и методика расчета текущих выбросов вредных веществ, радионуклидов и теплоты в атмосферу при горении торфяников.

3.5. Понятие о максимальной модели леса. База данных для моделей выбросов загрязняющих веществ при лесных пожарах.

3.6. Примеры расчетов выбросов поллютантов и радионуклидов в атмосферу при лесных пожарах.

3.6.1. Пример решения задачи о выбросе поллютантов и радионуклидов в атмосферу от низового лесного пожара.

3.6.2. Пример решения задачи о выбросе поллютантов и радионуклидов в атмосферу от верхового лесного пожара.

3.6.3. Расчет текущих выбросов поллютантов и радионуклидов для типичного пожара на торфянике.

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ВЫБРОСОВ ОТ ИСТОЧНИКОВ Г ОРЕНИЯ ПРИ РАЗЛИВЕ НЕФТЕПРОДУКТОВ НА РАЗЛИЧНЫХ ТИПАХ ПОДСТИЛАЮЩЕЙ ПОВЕРХНОСТИ.

4.1. Различные типы подстилающей поверхности и общая физико-математическая модель итоговых выбросов вредных веществ и теплоты в атмосферу при горении нефти и нефтепродуктов.

4.1.1. Основные характеристики слоя разлитой нефти и различные типы подстилающей поверхности.

4.1.2 Общая физико-математическая модель выбросов вредных веществ и теплоты при неконтролируемом горении нефти и нефтепродуктов.

4.2. Методики расчета итоговых выбросов вредных веществ и теплоты в атмосферу при горении топлива на различных типах подстилающей поверхности.

4.2.1. Методика расчета итоговых выбросов вредных веществ и теплоты в атмосферу при горении топлива на водной поверхности.

4.2.2. Методика расчета итоговых выбросов вредных веществ и теплоты при горении топлива на инертной почве.

4.2.3 Методика расчета итоговых выбросов вредных веществ и теплоты при горении топлива на почве, покрытой растительностью.

4.2.4 Методика расчета итоговых выбросов поллютантов и теплоты при горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на болоте.

4.3. Методика расчета динамики выбросов поллютантов и теплоты при горении нефти и нефтепродуктов, разлитых на различных типах подстилающей поверхности.

4.3.1. Математическая модель для расчета текущих выбросов поллютантов и теплоты при горении нефти и нефтепродуктов на поверхности воды.

4.3.2. Математическая модель для расчета текущих выбросов при горении нефти и нефтепродуктов на почве, покрытой растительными горючими материалами.

4.3.3. Методика для расчета текущих выбросов поллютантов и теплоты в атмосферу при горении нефти и нефтепродуктов на водной подстилающей поверхности.

4.3.4. Методика расчетов текущих выбросов поллютантов и теплоты при горении нефтепродуктов, разлитых на почве.

4.3.5. Методика для расчетов текущих выбросов поллютантов и теплоты при горении нефтепродуктов, разлитых на растительном покрове.14]

4.4. Исходные данные для расчета количества вредных выбросов при горении нефти и нефтепродуктов.

4.5. Примеры применения методик расчета текущих выбросов.

4.5.1. Пример расчета текущих выбросов поллютантов при горении нефти и нефтепродуктов на водной поверхности.

4.5.2. Пример расчета текущих выбросов поллютантов при горении нефти и нефтепродуктов на почве.

4.5.3. Пример расчета текущих выбросов для сложного пожара.

Введение Диссертация по биологии, на тему "Исследование возникновения, распространения и экологических последствий от низовых лесных пожаров и очагов горения нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности"

Лесные пожары являются катастрофическими стихийными бедствиями, в особенности для густонаселенных районов. Они наносят колоссальный экономический и экологический ущерб для всех стран. В Рио-де-Жанейро на конференции ООН по окружающей среде и развитию в 1992 году было принято решение о концепции устойчивого развития человечества. В качестве одной из актуальных задач данной концепции объявлена охрана и защита леса от пожаров. Для успешной и эффективной борьбы с лесными пожарами огромную роль играет понимание сути физико-химических процессов происходящих явлений. Такое понимание может быть достигнуто после проведения модельных и натурных экспериментов и анализа их результатов. Большой вклад в развитие физического моделирования лесных пожаров вне-ели зарубежные ученые Finklin A.I., Albini F., Wan-Wagner C.E., Rothermai R.S-идр.

В России профессором Курбатским Н.П.; д.т.н. Коневым Э.В.; д.с.-х.н. Вадендиком Э.Н., к.ф.-м.н. Сухининым А.И.; д.т.н. Дорером Г.А. и к.с.-х.н. Коровиным Г.А. развивается лесная пирология, в рамках которой дана классификация лесных пожаров, предложены эмпирические формулы для скорости распространения и численная методика для определения контура низовых лесных пожаров.

За последние 20 лет большой объем экспериментальных работ по исследованию лесных пожаров был выполнен в Томском государственном университете под руководством профессора Гришина A.M. В результате комплексных теоретико-экспериментальных исследований была разработана общая математическая модель лесных пожаров [1].

В настоящее время ряд областей России (Брянская, Челябинская, Томская, Алтайский край) имеют очаги радиоактивного заражения лесных фито-ценозов. Из зон заражения радионуклиды мигрируют в соседние районы.

Наиболее быстрый и самый значительный выброс радионуклидов на лесной территории имеет место в результате совместного действия ветра и лесных пожаров [2]. Прогноз распространения лесных пожаров в радиоактивных фитоценозах и выбросов загрязняющих веществ и радионуклидов в атмосферу от лесных пожаров и при горении разливов нефти и нефтепродуктов возможен на основе общей математической модели лесных пожаров, уточненной с учетом разработки физической модели переноса радионуклидов при лесных пожарах и механизмов горения разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности.

В последнее время, в силу ряда причин, резко возросли антропогенные нагрузки на биосферу в результате аварий на нефтепроводах, танкерах и разливов нефти на предприятиях и нефтепромыслах.

До последнего времени одним из наиболее часто применяемых методов устранения разливов нефти и нефтепродуктов с поверхности земли или воды остается метод выжигания, что приводит к интенсивному загрязнению атмосферы региона различными вредными веществами, в состав которых входят помимо оксидов углерода и серы, продукты неполного сгорания высокомолекулярных органических веществ, такие как органические кислоты и бен з(а)пирен. Зачастую, горящие разливы нефти становятся причиной лесных пожаров. Отсутствие простых и надежных методик оценок масштаба ущерба экологии региона в результате техногенной катастрофы подобного типа, до последнего времени являлось одной из причин малоэффективной борьбы экологов с виновниками экологических катастроф.

Актуальность проблемы состоит в том, что, несмотря на достаточно большое количество работ, посвященных упомянутым выше проблемам, до начала работ по теме данной диссертации не были известны: ¡.предельные значения влагосодержания лесных горючих материалов (ЛГМ), при которых прекращается процесс горения; энергии зажигания ЛГМ и динамика формирования устойчивого фронта горения низовых лесных пожаров; спектральный состав излучения от очагов низовых лесных пожаров; коэффициенты эмиссии вредных веществ в атмосферу при лесных пожарах и горении нефти и нефтепродуктов, расшитых на различных типах подстилающей поверхности;

2. методика оценки выбросов вредных веществ в атмосферу при лесных пожарах и горении нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности;

3. методика оценки выбросов радионуклидов при пожарах в радиоактивных лесах.

Поэтому тема диссертации, в которой рассматриваются упомянутые выше вопросы, актуальна.

Цель и задачи исследования состоят в решении следующих взаимосвязанных задач:

1. Разработка методики и экспериментальное определение предельных значений влагосодержания лесных горючих материалов, при которых прекращается процесс горения; предельных значений энергии зажигания ЛГМ; коэффициентов эмиссии вредных веществ от лесных пожаров; спектрального состава излучения при лесных пожарах.

2. Разработка методики оценки выбросов вредных веществ и теплоты в атмосферу при лесных пожарах и горении нефти, разлитой на различных типах подстилающей поверхности.

3. Разработка методики оценки выбросов радионуклидов при пожарах в радиоактивных лесах.

Научная новизна заключается в следующем: 1. Зкспериментально определены предельные значения влагосодержания опаца кедра, сосны и березы, при которых прекращается процесс горения и определены предельные значения энергии зажигания живой хвои и опада-кедра, сосны, ели, опада лиственницы, а также лишайника Оаёоша и мха Шребера; коэффициенты эмиссии оксидов углерода при горении лесных матер налов; спектральный состав излу чения в инфракрасной области очагов низовых лесных пожаров.

2. Разработана методика оценки итоговых и текущих выбросов вредных веществ и теплоты в атмосферу при горении разливов нефти на различных типах подстилающей поверхности.

3. Разработана методика оценки итоговых и текущих выбросов вредных веществ, радионуклидов и теплоты в атмосферу при лесных пожарах различных типов, в том числе и в радиоактивных фитоценозах.

Достоверность исследований подтверждается анализом точности разработанных и используемых в работе экспериментальных методик, использованием строгих законов сохранения массы различных компонентов и сравнением в ряде предельных случаев полученных результатов с данными других авторов.

Значимость полученных результатов для науки и практики. Получен ные экспериментальные результаты лабораторных исследований характеристик процесса возникновения и распространения НЛП позволили дополнить базу данных общей математической модели лесных пожаров, разработанной в Томском государственном университете и на ее основе создать мет одики расчета выброса радионуклидов, поллютантов и теплоты при лесных пожарах в радиоактивных фитоценозах и при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности. Разработанные методики расчета выброса поллютантов и теплоты при лесных пожарах и при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности утверждены приказом Госкомэкологии России №90 от 05.03.1997 г. и приняты к обязательному применению на всей территории Российской Федерации.

Положения, выносимые на защиту: 1. Полученные в работе предельные значения влагосодержания опада кедра, сосны и березы, при которых прекращается процесс горения; предельные значения энергии зажигания живой хвои и опада кедра, сосны, ели, опада лиственницы, а также лишайника Cladonia и мха Шребера; спектральный состав излучения очагов низовых лесных пожаров в инфракрасной области спектра; значения коэффициентов эмиссии диоксида углерода и на их основе оценки коэффициентов эмиссии оксида углерода от горящих лесных материалов различного типа.

2. Методика расчета количества итоговых и текущих выбросов поллютантов и теплоты при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности.

3. Методика расчета итоговых и текущих выбросов количества поллютантов, теплоты и радионуклидов от лесных пожаров различных типов в радиоактив яых фитоценозах. .

Публикации. Результаты проведенных экспериментальных исследован ий обсуждались и получили признание на Международных научных конференциях по лесным пожарам (г. Томск, 1995 г.; г. Иркутск, 1997 г.; г. Красноярск, 1999 г.). Международной конференции «Сопряженные задачи механики и экологии» (г. Томск, 1996, 1998, 2000 гг.). На Международной конференции «Всесибирские чтения по математике и механике» (г. Томск, 1997 г.). На YI Международном симпозиуме «Оптика атмосферы и океана» (Томск, 1999 г.). На Минском Международном форуме по тепло- и массооб-мену (Минск, 2000 г.). Материалы диссертационного исследования опубликованы в 10 научных трудах.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения. Написана на 162 листах, содержит 49 таблиц и 53 рисунка. Список литературы содержит 110 наименований.

Заключение Диссертация по теме "Экология", Долгов, Александр Анатольевич

Заключение и выводы

Диссертация явилась итогом многолетних научных исследований по программам «Экологическая безопасность России» (тема 2.1.13 «Разработать критерии, методику оценки и прогнозирования радиоактивной обстановки в условиях множественности путей и источников радиоактивного загрязнения», 1994 - 1995 г.г.; «Интеграция» (Академический университет); грантам Российского фонда фундаментальных исследований на темы " Математическое моделирование некоторых экологических последствий природных и техногенных катастроф»; «Разработка теоретических основ обнаружения и прогноза возникновения, распространения и экологических последствий лесных пожаров для повышения эффективности охраны и защиты лесов в Западной Сибири и Республике Алтай»; «Общая математическая модель лесных пожаров и предельные условия возникновения и распространения лесных пожаров»; гранту Министерства образования России на тему «Разработать методику определения и расчета выбросов радионуклидов, загрязняющих веществ и теплоты при лесных пожарах в радиоактивных лесах».

На основании результатов, полученных автором при выполнении этих НИР, можно сделать следующие выводы:

1. Разработана методика термопарно-тепловизионных исследований и изучены пространственно-временные зависимости характеристик низовых лесных пожаров на разных стадиях его развития. 2. Получены эмпирические формулы, описывающие временные зависимости изменения координаты максимальной температуры и высоты пламени пожара, площади боковой поверхности факела пламени пожара, тепловой энергии, выделяющейся в очаге низового лесного пожара малой интенсивности. Установлено, что тепловая энергия ~ для линейного источника и С)к ~ 1 для пожара от точечного источника.

3. Исследована излунательная способность очага пожара в спектральных интервалах -3-12 мкм, 3-5 мкм, 8-12 мкм, 3.9 мкм и 10.6 мкм. Показано, что спектр излучения в ИК области горения конденсированных продуктов пиролиза ЛГМ близок к излучению АЧТ, а газовой фазы - существенно от-л ичается от спектра излучения АЧТ.

4. Получены коэффициенты эмиссии оксидов углерода при горении лесных материалов. Показано, что эмиссия поллютантов не зависит от влагосо-держания лесных горючих материалов и определяется только типом ЛГМ.

5. Разработана полуэмпирическая методика расчета выбросов радионуклидов, поллютантов и теплоты при лесных пожарах в радиоактивных фито-ценозах.

6. Разработана полуэмпирическая методика расчета выбросов поллютантов и теплоты при горении нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности.

7. Созданные методики расчета выброса поллютантов и тепла при лесных пожарах и при горении разливов нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности утверждены приказом Госкомэкологии России №90 от 05.03.1997 г. и приняты к обязательному применению на всей территории Российской Федерации.

Обоснованность научных положений и выводов, сформулированных в работе, заключается в следующем: достоверность полученных экспериментальных результатов подтверждается сравнением с результатами других авторов и с результатами теоретических расчетов; разработанные методики расчета выбросов поллютантов от лесных пожаров и при горении нефти и нефтепродуктов на различных типах подстилающей поверхности прошли экспертизу в НИИ «Атмосфера» и введены в действие приказом Госкомэкологии России №90 от 5 марта 1997 года.

Библиография Диссертация по биологии, кандидата физико-математических наук, Долгов, Александр Анатольевич, Томск

1. Гришин A.M. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними. Новосибирск: Наука, 1992. 408 с.

2. Основы практической теории горения; Учебное пособие для вузов/ В.В. Померанцев, Н.М. Арефьев, Д.Б. Ахмедов и др.; Под ред. В.В. Померанцева. 2-е изд., перераб. и доп. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ие, 1986.-312с.

3. Смолянинова Н.М., Стромковская К.К., Хорошко С.И. и др. Нефти, газы и газовые конденсаты Томской области. Томск: Изд-во Томского ун-та, 1.978,256 с.

4. Гостинцев Ю.П., Колинов М.П., Суханов Л.А. Горение нефти на водной поверхности (Крупномасштабный эксперимент) // Физика горения и взрыва. №4, 1983. С. 36-39.

5. Лосинов Б.В. (ред.) Нефтепродукты. Свойства, качество, применение. Справочник. М.: Изд-во "Химия". 1966г.

6. Папок К.К., Рогозин H.A. Технический словарь-справочник по топливу и маслам. М.: Гостоптехиздат, 1963.

7. Демидов П.Г. Горение веществ и способы тушения. М.: Изд-во Минком-хоза РСФСР, 1955. 105 с.

8. Павлов П.П. О некоторых закономерностях горения и прогрева нефтей и нефтепродуктов в резервуарах. Баку: 1956. - 54 с.

9. Ю.Павлов П.П., Хованов A.M. О горении нефтей и нефтепродуктов со свободной поверхности.—Баку: 1955.-75с.

10. П.П. Павлов. О горении пленки нефти, плавающей по поверхности. В сб.: Вопросы горения и тушения нефтепродуктов. Баку: 1958. — 115 с.

11. Гришин A.M., Алексеев Н.А., Голованов А.Н., Димитров В.И. и др. Физическое моделирование распространения лесных пожаров и взаимодействие ударных волн с фронтом пожара.//Том. ун-т. Томск, 1989. - 59 с. -Деп. в ВИНИТИ 4.05.89. № 2883-В89.

12. Сигал И.Я. Защита воздушного бассейна при сжигании топлива. 2-е изд., перераб. и доп. - Л.: Недра, 1988. - 312 с.

13. Лазарев Н.В. Вредные вещества в промышленности. М.: Химия, 1979, 813 с. 4

14. Кароль И.Л., Ожигина H.A., Розанов E.B. и др. Модельные оценки возможных климатических последствий крупных пожаров на нефтяных месторождениях Кувейта. Изв. РАН, ФАО, т. 28, 8, 1992, с. 819 827.

15. Питток В., Аккерман Т., Крутсен П. и др. Последствия ядерноой войны. Физические и атмосферные эффекты. М.: Мир, 391с.

16. Kuwait Oil Fire Conference. Harvord university School of Public Health (Center for Middit Eastern Studies. 12-13 August, 1991, p. 363-367.

17. Browing K.A. et. al. Enviroment effects from burning oil // Nature. 1991, v.351. . '

18. Андронова A.B., Костина E.M., Кутов A.C. и др. Оптические и микрофизические свойства аэрозолей, полученых при горении различных материалов. // Изв. АН СССР ФАО, т.24, 3, 1988, с. 235.

19. Гимадеев М.М. Атмосфера и человек. Казань. Татарское книжное изд-во. 1978,112с.

20. Белов C.B. (ред.) Защита окружающей среды. Труды МВТУ. М.: 1978.

21. Кикоин И.К. (ред.) Таблицы физических величин. Справочник. М.: Атом-издат, 1976, 108 с.

22. Реймерс Н.Ф. Природопользование. Словарь справочник. М.:"Мысль", 1990 639 с.

23. Гончарова Е.М. (ред.) Окружающая среда. Энциклопедический словарь-справочник. М.: Пангея, 1993, 639с.2 7. Без опасность жизнедеятельности. Часть I. М.: Информационновнедренческий центр «Маркетинг». 1998.244с.

24. Справочник по ядерной энерготехнологии. Ф. Ран и др. Перевод с англ. Под ред. В.А. Легасова. М.: Энергоатомиздат. 1989, 751 с.

25. Информация об аварии на Чернобыльской АЭС и ее последствия, информация подготовленная для МАГАТЭ.-Атомная энергия, 1986, т.61, вып.5.

26. Данные по радиоактивному загрязнению населенных пунктов РСФСР це-зием-137 и стронцием 90 (на июнь 1989 г.) - М.: Гидрометеоиздат, 1989.

27. I.Булатов В.И., Чирков В.А. Томская авария:.Мог ли быть Сибирский Чернобыль? Новосибирск: Издательство ЦЭРИС, 1994, 32с.

28. Перепелятников Г.П., Ильин М.И., Буковская B.C. Изучение форм содержания Cs-137, Sr-90 в луговых почвах зоны ЧАЭС.// Продл. с.-х. радиол./ Укр.НИИ НТИ и техн.-экон.исслед. Госплана УССР.-Киев, 1991, с. 129. I 32.

29. Панова И.Я., Погодин Р.И. Физико-химическое состояние плутония в почвах различных зон загрязнения ЧАЭС.// Экология.-1991.-N5.-с.79-81.

30. Лощилов H.A., Иванов Ю.А. и др. Вертикальная миграция в почвах Полесья радионуклидов выброса ЧАЭС в различных физико-химических формах// Проблемы с.-х. радиологии./Укр. НИИ НТИ и техн.-экон. исслед. Госплана УССР.- Киев, 1991, с.36-44.

31. Анисимов B.C., Санжарова Н.И., Алексакин P.M. О формах нахождения в вертикальном распределении Cs-137 в почвах в зоне аварии на ЧАЭС// Почвоведение.-1991, N9, с. 31-40.

32. Бондарь Ю.И., Шманай Г.С., Максимова Т.П. Распределение радионуклидов по фракциям деревоподзолисгой почвы вблизи зоны ЧАЭС.// Вес.щ АН БССР. Сер. xiM.h.- 1991, N5, с.86-90.

33. Тихомиров Ф.А., Кляшторин А.Л., Щеглов А.И. Радионуклиды в составе вертикального внутрипочвенного стока в лесных почвах ближней зоны ЧАЭС.//Почвоведение, 1992, N6.

34. Б ондарь Ю.И., Сидельцев М.А. и др. Поведение радионуклидов выброса ЧАЭС в типичных почвах Белоруссии.// 15 Менделеевский съезд по общ. и прикладной химии, Минск, 24-29 мая, 1993, т.1.- Минск, 1993, с. 120121.

35. Молодых В.Г. Радиоэкологические последствия лесных пожаров. Минск: Институт радиоэкологических проблем АН Беларуссии, 1993.

36. Израэль Ю.А., Назаров И.Н., Фридман Ш.Д. и др. Радиационная обстановка на территории европейской части СНГ и Урала.// Метеорология и гидрология, 1992, с.6.

37. Борзилов В.А. и др. Прогнозирование вторичного радиоактивного загрязнения рек тридцатикилометровой зоны Чернобыльской АЭС // Метеорология и гидрология, 1989, 2.

38. Коноплев A.B., Борзилов В.А., Бобовникова Ц.И. и др. Распространение радионуклидов, выпавших в резульате аварии на ЧАЭС в системе "почва-вода"// Метеорология и гидрология, 1988, 12.

39. Данные по радиоактивному загрязнению населенных пунктов Украины цезием-137 и стронцием 90 (на июнь 1989 г.) - М.: Гидрометеоиздат, 1.989.

40. Данные по радиоактивному загрязнению населенных пунктов Белоруссии цезием-137 и стронцием 90 (на июнь 1989 г.) - М.: Гидрометеоиздат, 1.989.

41. Рихванов Л.П., Рихванова P.P. Введение в радиоэкологию. Томск: Томский политехнический институт, 1994, 104 с.

42. Доклад специальной комиссии по комплексной экспертизе влияния деятельности Сибирского химического комбината на состояние окружающей среды и здоровье населения. Москва-Томск 1933, 19 с.

43. Рихванов Л.П. Состояние окружающей среды и здоровья в зоне влияния Сибирского химического комбината. Аналитический обзор научно- исследовательских отчетов. Томск: Изд-во Томского политехнического университета 1994, 84 с.

44. Проблемы лесной радиоэкологии. Труды института прикладной геофизики. Выпуск 38. (Под ред. P.M. Алексахина и Р.Т. Каратаня). М.: Москов1ское отделение гидрометеоиздата. 1979, 143 с.

45. Whittaker R.H., Woodwell G.M. Surface area relation of woody plants and forest communities. «Amer. J. Bot.», 1967, v. 54, №8, p. 931-939.

46. Писаренко А.И., Сидоров В.П., Тихомиров Ф.А., Чилимов А.И., Щеглов A.A. Основные положения концепции ведения лесного хозяйства в условиях радиоактивного загрязнения. Лесное хозяйство, 1992, №2, с.5-8

47. Уткин А.И., Рождественский С.Г., Гульбе Я.И. и др. Анализ продукционной структуры древостоев. М.: Наука, 1988. - 240 с.

48. Усольцев В.А. Рост и структура фитомассы древостоев. -- М.: Наука, 1988. --253 с.

49. Курбатский Н.П. Исследование количества и свойств лесных горючих материалов.// Вопросы лесной пирологии. Красноярск: ИлиД СО АН СССР, 1970.-С. 3-58.

50. Конев Э.В. Физические основы горения растительных материалов. Новосибирск: Изд-во "Наука" Сибирское отделение. 1977. 239 с.

51. Справочник лесохимика (под ред. Чащина А.М.) М.: Изд-во «Лесная промышленность». 1974. 376 с.

52. Никитин Н.И. Химия древесины и целлюлозы. М.-Л.'. Изд-во АН СССР, 1.962.-711 с.

53. Демидов П.Г. Горение и свойство горючих веществ. М., Минкомхозиздат РСФСР, 1962.-264с.

54. Валендик Э.Н., Гевель Н.Ф. Полнота сгорания некоторых растительных материалов.-В кн.:Проблемы лесной пирологии. Красноярск, ИЛ и Д СО АН СССР, 1975.-С.127-137.

55. Амосов Г.А. Некоторые особенности горения при лесных пожарах. Л., ЛенНИИЛХ, 1968.-29с.

56. Указания по обнаружению и тушению лесных пожаров. М.: Гослесхоз СССР, 1976, 109с.

57. Гришин А.М. Физика лесных пожаров Томск: Изд-во ТГУ, 1994,218 с.

58. Исаков Р.В. Воспламенение элементов лесного горючего горячим газом. -13 кн.: Вопросы лесной пирологии. Красноярск. Ин-т леса и древесины СО АН СССР, 1974, с. 50-64.

59. Weise D. R. The Ups and Downs of Wall Shear-Stress. //Proc. 12th Int. Conf. of Fire and Forest Meteorology: October 26-28, 1993, Jekyll Island, Georgia,1993, P. 572-578.

60. Weise D. R., Biging G.S. Effects of wind velocity and slope on fire behavior.

61. Weise D. R, Modelling Wind and Slope Induced Wildland Fire Behavior: Dissertation for the degree of Doctor of Philosophy. University of California at Berkeley, 1993.

62. Гришин A.M., Зима В.П. Об экспериментальном исследовании низовых лесных пожаров в лабораторных условиях //Тез. междунар. совещания -семинара: Сопряженные задачи физической механики и экология. Томск,1994.

63. Гришин A.M., Голованов А.Н., Смирнов В.Г. О методике экспериментального определения параметров в зоне лесного пожара // Физика горения и взрыва. 1995. Т.31, № 3. С. 3-8.

64. Гришин A.M., Долгов А.А., Зима В.П. и др. Лабораторные исследования возникновения и распространения низового лесного пожара. / Физика горения и взрыва. 199.6. Т.32, № 6. С. 3-10.

65. Стороженко В.А., Вавилов В.П., Волчек А.Д. Неразрушающий контроль качества промышленной продукции активным тепловым методом. Киев, "Тэхника", 1988. 128 с.

66. Криксунов Л.З. Справочник по основам ИК техники. М.: Сов. Радио, 978.-382 с.

67. Вавилов В.П. Тепловизоры фирмы "Инфраметрикс".- Томск: 1992.

68. Жуков А.Г., Горюнов А.Н., Кальфа A.A. Тепловизнонные приборы и их применение. М.: Радио и связь, 1983. - 162 с.

69. Чистяков С.Ф., Радун Д.В. Теплотехнические измерения и приборы. М.: Изд-во «Высшая школа», 1972, 392 с.

70. Гузей Л.С., Кузнецов В.Н. Новый справочник по химии. М.: Изд-во «Большая медведица», 1998, 340 с.

71. Гришин A.M., Долгов A.A., ЗимаВ.П., Крючков Д.А., Рейно В.В., Субботин А.Н., Цвык Р.Ш. Исследование зажигания слоя лесных горючих материалов./ Физика горения и взрыва. 1998. Т. 34. №6. С. 14-22.

72. Вант-Гофф. Очерки по химической динамике. Л.: Химтеоретиздат, 1936.

73. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972.

74. Доботкин A.A., Исаков A.B., Ильин А.Б. и др. Блок регистрации и ввода информации с тепловизора в ЭВМ "Термик-2"//Оптика атмосферы и океана. 1994. Т.7, № 5. С. 673 679.

75. Гришин A.M., Долгов A.A., Зима В.П., Рейно В.В. Цвык Р.11!.Тепловизнонные исследования развития и распространения низового лесного пожара. // Оптика атмосферы и океана. 1997. Т. 10.№10. С. 1039-1050

76. Grishin A.M., Dolgov A.A., Zima V.P., Reino V.V., Tsvyk P.Sh. Thermovision method for the investigation of initiation and spread of a surface forest fire. // Proc. SPIE's. Infrared Spaceborne Remote Sensing V. 1997, v.3122 P. 317-.>26

77. Гейдон А.Г., Вольфгард Х.Г. Пламя, его структура, излучение и температура. М.: Металлургиздат, 1959, 333 с.

78. Конев Э.В. Анализ процесса распространения лесных пожаров и палов. // Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск: ИТ СО АН СССР, 1984. С. 99-125.

79. Долгов A.A., Сафонов B.C. Лабораторные исследования эмиссии диоксида углерода при горении лесных материалов// Избранные доклады международной конференции «Сопряженные задачи механики и экологии».-Томск: Изд-во Том. ун-та, 2000. С. 137-148.

80. Никитин Н.И. Химия древесины и целлюлозы. М.: Изд-во АН СССР, 1962,711 с. '

81. Максименко Ю.Л. Краткие рекомендации по разработке нормативных документов на начальном этапе их создания. Инструктивное письмо ГУНПР Минэкологии Российской Федерации N20-1-17/134 от 28.03.94г., Зс.

82. Зайцев A.C. Требование к построению, содержанию и изложению расчетных методик определения выбросов вредных веществ в атмосферу. Методическое письмо N4617 от 4.06.86г. Главная геофизическая обсерватория им. А.И.Воейкова.

83. Данилов-Данильян В.И. Об индексации платы за загрязнение окружающей природной среды на 1994 год. Инструктивное письмо N01-15/29-472 от 22.02.94г.

84. Система стандартов в области охраны природы и улучшения использования природных ресурсов. Экологический паспорт промышленного предприятия. ГОСТ 17.0.0.04-90. М.: Государственный комитет СССР по охране природы. 1990г.

85. Hegg D.A., Radke L.F., Hobbs P.V. Emissions of some trace gases from biomass fires Journ. of Geophys Res., V. 95, N D5, 1990, pp. 5669-5675.

86. Crutzen P.J., Delany A.C., Greenberg J. and oth. Tropospheric chemical composition measurements in Brazil during the dry season//J.Atmos.chem., I 985, 2.-P.233-256.

87. Greenberg J.P., Zimmerman, Heidt L., Pollock W. Hydrocarbon emmissions from biomass burning in Brazil // J.Gephys. Res., 1984, 89. -P. 1350-1354.

88. Grützen P.J., Galbally I.E., Brühl С. Atmospheric effects from post-nuclear fires//Chmatic change, 1984.-P.323-364.

89. Patersson E.M., McMahon C.K. Adsorbtion characteristics of forest fire particulate matter//Atmospheric Envir., 1984, 18.-P.2541-2551.

90. Patersson E.M., McMahon C.K. Studies of the physical and optical properties of forest fire aerosols//Proc. on Conference on large scale fire phenomenology, Gaithersburg, 1984. '

91. McMahon C.K. Characterization of forest fuels, fires and emissions //76-th Annnual Meating,Air Pollution Control Association, Atlanta, 1983.

92. Конев Э.В. Анализ распространения лесных пожаров и па-лов.//Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск. Наука 1984,с.99-126.

93. Борисов A.A., Борисов Ал.А., Горелик JI.C. и др. Экспериментальное исследование и математическое моделирование торфяных пожаров. // Теплофизика лесных пожаров. Новосибирск; ИТФ СО АН СССР, 1984, с.5-22.

94. Курбатский Н.П. Исследование количества и свойств лесных горючих материалов. //Вопросы лесной пирологии. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1970 с.3-58.

95. Гришин A.M., Долгов A.A., Цимбалюк А.Ф. Методика определения и расчета выбросов загрязняющих веществ от лесных пожаров. М.: Государственный комитет Российской Федерации по охране окружающей среды. 1997. 26с.

96. Блинов В.И., Худяков Г.Н. Диффузионное горение жидкостей. М.: Издво АН СССР, 1961,207с.162

97. Яблонский B.C. . Краткий курс технической гидродинамики М.:ГИТТЛ, 1961,355с.

98. Елина Г.А. Многоликие болота. М.: Наука, 1988, 191с.

99. Телицын Г.П. Лесные пожары. Их предупреждение и тушение в Хабаровском крае. Хабаровск: ДальНИИЛХ. 1988. 95 с.

100. Алексеев Б.В., Гришин A.M. Курс лекций по аэротермохимии. Томск Ч. 1. Изд-воТГУ. 1971,221 с.

101. Алексеев Б.В., Гришин A.M. Курс лекций по аэротермохимии. Томск Ч. 2. Изд-во ТГУ. 1972, 184 с.

102. Ефименко И.М., Караваев И.И., Сафронов Ю.П., Суханов Я.А. Спектральное редуцированное инфракрасное излучение. Справочный материал. N1: Наука, 1977, 244 с.