Бесплатный автореферат и диссертация по сельскому хозяйству на тему

Пути повышения эффективности оценки опасности возникновения лесных пожаров

ВАК РФ 06.03.03, Лесоведение и лесоводство, лесные пожары и борьба с ними

Автореферат диссертации по теме "Пути повышения эффективности оценки опасности возникновения лесных пожаров"

АКАДЕМИЯ НАУК РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ Институт леса

УДК 630*431.5 На правах рукописи

ДИЧЕНКОВ Николай Александрович

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ОЦЕНКИ ОПАСНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ

Специальность 06.03.03 "Лесоведение и лесоводство. Лесные пожары и борьба с ними"

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора сельскохозяйственных наук

Москва - 1993

Работа выполнена во Всероссийском яаучно-исследоватедьскс и информационном центре по ле.сным ресурсам (ВНИИЦлесресурс), г. Москва

Официальные оппоненты: доктор сельскохозяйственных наук,

заслуженный лесовод Республики Беларусз A.M. Кожевников

доктор сельскохозяйственных наук, проф, П.М. Матвеев

доктор сельскохозяйственных наук, проф,

заслуженный лесовод России Е.С. Арцыбашев

Ведущая организация: Министерство лесного хозяйства Республ]

Беларусь

Защита диссертации состоится " " лл.^ 1994 г. а заседании специализированного соъета&ос&з/.о/. при Институте л АН Беларуси по адресу: 246654 г. Гомель, ул. Пролетарская, д.1

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института леса АН Беларуси

Автореферат разослан " ££ " 1993 г.

Учёный секретарь специализированного совета кандидат биологических наук

Т.И. Машина

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Во многих зарубежных странах, осо-но многолесных, и в нашей стране существует проблема лесных аров, так как они, распространяясь на значительных площадях, осят ощутимый ущерб. Проблема может быть решена только на чной основе. Такой научной основой является лесная пирология, а данной 'диссертации посвящена изучении природы лесных пожа-как одному из вопросов лесной пирологии, а именно определе-путей повышения эффективности сценки опасности возникновения аров. Разработка этой темы и использование полученных резуль-ов нужны для определения и планирования необходимого объема оприятий. по охране лесов от покаров, места и времени их про-ения.

Цель и задачи исследований. Цель исследований - научные работки, способствующие решениям по существенному усилению и вершенствованию охраны лесов от пожаров. Задача исследований -убление познания природы лесных пожаров, создание соответст-щей структуры оценки опасности возникновения пожаров, включаю-ряд новых разработок. При этом учтены следующие обстоятель-а возникновения пожаров: наличие горючих материалов; условия, собствующие загоранию горючих материалов; источники огня С.Мелехов, 1947). Разработана комплексная количественная и внительная оценка опасности возникновения пожаров для различ-: объектов (в том числе регионов), учитывающая совместное про-ение всех трех условий возникновения пожаров, а также дана колш-твенная оценка проявлений отдельных условий. В результате учены научные результаты, необходимые для достижения поставной цели.

Научная новизна и значимость. Условия возникновения пожаров ■ены с позиций системного подхода.'Разработана структура оцен-опасности возникновения пожаров. Для оценки комплекса условий тикновения пожаров по регионам (областям, кррдм, республикам) гработаны показатели потенциальной опасности.

В пределах регионов предложено учитывать число пожаров в юсительных единицах, определять- периодичность возникновения аров по следующим показателям: вероятности появления переме-щихся по территории страны зон большой и малой пожарной на-, гаенности (вццеляются на карте изопирами), которые характери-

зуются повышенным или пониженным годовым количеством пожаров примерным площадям этих зон; динамике распределения количест] пожаров по месяца« в границах лесопожарных поясов по И.С.Мел! хову и Г.А.Мокееву.

При оценке отдельных факторов опасности возникновения т жаров определены величины годового радиационного баланса для лесопожарных поясов и связь продолжительности пожароопасного сезона с годовым радиационным балансом; связь распределения количества пожаров по месяцам в различных регионах страны с высотами солнцестояния; географические закономерности заласо] напочвенных лесных горючих материалов.

Определены статистические показатели зависимости интенс] ности испарения влаги от освещенности. Построена основанная : новом подходе к учету лесопожарной роли погодных условий шка для оценки опасности загораемости лесов.

Полученные результаты исследований могут быть использов! в частности, при формировании информационно-управляющей сист контроля и охраны леса, предложенной Н.С.Коццауровым, О.М.Ха риным (1991).

Практическая ценность и -реализация результатов исследов; ний. Использование результатов исследований способствует дал: нейшему повышению уровня научного обоснования системы лесопожарных мероприятий (особенно профилактических). В частности, показатель региональной потенциальной опасности и методика Т1 риториального распределения (размещения) производственных ре сурсов (опубликованные в сборнике научных трудов Госплана СО в 1986 г.) использованы Госпланом СССР при решении комплекса задач подсистемы "Охрана природы" АСПР Госплана СССР, а такж> при разработке в 1984 г. институтом "Союзгипролесхоз" "Проек1 комплексной программы научно-технического прогресса лесного : зяйства РСФСР"; в 1985 г. "Долгосрочной программы по повышен комплексной продуктивности лесов и ведению лесного хозяйства по крупным регионам страны с прогнозом состояния лесного фон; "Территориальной комплексной схемы охраны природы районов, п легающих-к БАМ, до 2000 г."; Белорусским филиалом института "Союзгипролесхоз" "Проекта противопожарного устройства лесов Белорусской ССР на 1989-1998 годы", утвержденного Минлесхозо;

!Р в 1989 г.; в 1989 г.;ВНИИЦлесресурс при "Обосновании мето-структуры и механизма государственного контроля за состоя-:м, использованием, воспроизводством, охраной и защитой лесов".

Знйние соотношения числа пожаров в различных лесах способ-|ует оптимизации объемов лесопожарных мероприятий в них.

Определение .вероятности возникновения зон повышенной помой напряженности на территории страны дает дополнительные гбедительные основания для использования особо" мобильных подселений охраны лесов в этих зонах.

Применение разработанной шкалы для оценки степени опаснос-возникновения пожаров по условиям погоды дает возможность »евременно проводить мероприятия по предупреждению, обнаруже-) и тушению пожаров. Эта шкала внедрена в практику охраны ле-! Белоруссии: используется Министерством лесного хозяйства >бластными органами лесного хозяйства республики. Расчеты юсов загораемости лесов ведет Белорусский гидрометеорологией центр и ежедневно представляет органам лесного хозяйства гпублики карту показателя горимости по шкале автора.

Внедрение разработок в практику подтверждено соответствуга-<ш документами, представленными в диссертации.

Ряд разработок вошел в учебное пособие для вузов "Лесная рология", в частности следующие:

сезонная динамика количества пожаров в границах лесопожар-к поясов;

классификация типов сосняков по их пожарной опасности в лоруссии (разработанная на основе классификации И.С.Мелехова ч лесов севера европейской части России);

относительное число и относительная площадь пожаров в раз-чных группах сосновых лесоЕ по опасности возникновения пожаров, инцип определения этих чисел;

особенности зависимости распространения пожаров на большие эщади от полноты и возраста соснового древостоя.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались • тором и обсуждались на научно-технических конференциях в Мос-вском лесотехническом институте в 1980,82,92,93 гг., на заседа-ях в Московском обществе испытателей природы в 1981, 1983, 85, 1986 гг.; на научно-техническом совете в Гидрометеороло-

гическом центре Белорусского управления на гидрометеорологии и контролю природной среды в 1984 г.; на межреспубликанской научно-технической конференции "Горение и пожары в лесу", прс ходившей в институте леса и древесины им.В.Н.Сукачева СО АН СССР в 1984 г.; на совещаниях в Госплане СССР в 1984 и 1986 1 в других организациях, учреждениях, а также на предприятиях.

О практическом использовании разработок автора докладывг ли специалисты и ученые института "Союзрипролесхоз" на учено! совете, научно-методической секции, техсовете и'на конференции молодых ученых и специалистов лесного хозяйства института "Согозгипролесхоз", проходившей в марте 1984 г. (материалы конференции опубликованы). Результаты выполненных работ оценивались положительно.

Публикация работ. По материалам диссертации опубликованс 32 работы (в том числе 2 брошюры) общим объемом 21 печатный •лист. Часть материалов вошла в учебное пособие для вузов "Лесная пирология" (в соавторстве), переведенное на испанскш 'язык.

Организация исследований. Работа выполнена в процессе научно-производственной деятельности автора с 1965 г. по .1990 г., в том числе в соответствии с планами исследований Госкомитета СССР по науке и технике и ВНИИЦлесресурс.

Личный вклад автора. Автору принадлежат разработки, направленные на повышение эффективности оценки опасности возни! новения пожаров, которые представлены в диссертации и являются предметом защиты.

Объем диссертации. Диссертация представлена на 400 стр. (введение, 7 глав, выводы и предложения, список литературы, 48 приложений); включает 56 таблиц и 18 рисунков.

Библиография- состоит из 308 названий работ отечественны} и 95 'зарубежных авторов.

На защиту выносятся следующие основные результаты исследований:

1. Разработка структуры оценки опасности возникновения пожаров.

2. Определение ряда закономерностей, раскрывающих роль погоды в формировании, условий загораемости лесов:

связь продолжительности пожароопасного сезона с годовым радиационным балансом;

.связь распределения количества пожаров по месяцам в различных регионах страны с высотами солнцестояния;

зависимость интенсивности испарения влаги от освещенности.

3. Разработка и внедрение в практику основанной на новом подходе к учету роли погодных условий шкалы для оценки опасности загораемости лесов. .

i ОБЪЕКТЫ, МЕТОДИКА И ОБЪЕМ ЙЗСЛВДОМНИЙ

Объектами лесопирологических исследований автора явились результаты многолетних (с 1965 по 1990 г.) наблюдений в природных и лабораторных условиях, многолетние статистические данные о пожарах, условиях их возникновения, многие другие статистические данные, касающиеся охраны лесов от пожаров, многочисленные отечественные и зарубежные литературные источники. Из зарубежных литературных источников следует отметить американские, канадские, австралийские, французские, испанские, итальянские, югославские, румынские, польские, китайские, индийские, отражающие период с 1928 по 1986 г. Отечественные литературные источники изучили за период с 1911 по 1991 г. Литературным источникам дана экспертная оценка.

Основные исследования по определению и разработке возможностей повышения эффективности оценки опасности возникновения пожаров провели в различных регионах страны, но особенно интенсивно в ее европейской части. При исследованиях, естественно, учитывали положение, согласно которому развитие лесоводства возможно при соблюдении преемственности -научных достижений. Методикой исследований учли классическое заключение И.С.Мелехова (1347) о том, что лесной пожар возникает и распространяется при наличии горючих материалов; условий, способствующих загоранию этих материалов; источника огня. На аналогичные обстоятельства возникновения пожаров указывает канадский ученый Ван Вагнер (1983). Соответственно возникновение пожара рассматривали как процесс взаимодействия различных факторов .

При организации работы, ее выполнении и построении резуль татов учитывали положения системного анализа, особенно опыт его практического применения в лесной науке (А.З.Швиденко, 1980; Е.Д.Сабо, 1983).

Так как лесные пожары явление географическое (И.С.Мелехов, 1944), то нами исследованы географические особенности условий их возникновения. С учетом этих особенностей построена структура оценки опасности возникновения пожаров (рис.1). Компоненты этой структуры отражают предлагаемые пути-повышения эффективности оценки опасности возникновения пожаров. Один из компонентов оценивает влияние комплекса определяющих опасность факторов: региональные комплексные.показатели потенциальной опасности возникновения пожаров, относительное число пожаров в различных лесах, периодичность возникновения факторов. Друго: компонент структуры оценивает влияние отдельных факторов. При этом рассматривается влияние отдельных факторов на периодичность возникновения пожаров, изучаются запаси напочвенных лесных горючих материалов и географичноеть запасов, исследу-. ется влияние условий погода на загораеглость леса,

КОМПЛЕКС ФАКТОРОВ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ

Рис.1. Структура оценки опасности возникновения пожаров

определяются виды источников огня и причины пожаров.

Приведенная структура оценки опасности возникновения поя ров стала возможной благодаря известным достижениям лесной m рологии и научным разработкам, выполненным автором.

Объекты, методика и объем исследований-взаимосвязанные е просы, поэтому в дальнейшем излагаем их параллельно.

Региональные показатели потенциальной опасности определи исходя из указанных трех обстоятельств возникновения пожара. Так как эти обстоятельства носят качественный характер, стоял задача найти способ количественного выражения их совместного влияния. При разработке, испытании и практическом применении показателя потенциальной опасности возникновения пожаров испо зовали исходные данные за 1978-1989 гг. по союзным республика экономическим районам, областям, автономным республикам и кра России; областям Украины и Белоруссии.

Исследовали 20 различных лесопирологических показателей. При этом произвели более 200 вычислений статистических показа тэлей связи. Учли данные о 180 тыс.пожаров.

Для относительной оценки потенциальной опасности возникн вения пожаров в различных лесах каждого региона использовали относительное число и относительную площадь пожаров. Один из вариантов относительного числа пожаров - отношение числа пола ров на единице лесной площади (100 или 1000-га),. занятой груп пой труднозагорающихся лесов или лесов с умеренной опасностью загорания, или легкозагорающихся к числу пожаров на такой же единице лесной площади с наиболее высокой опасностью возникно вения пожаров. Соотношение числа пожаров в разных лесах особе но наглядно в процентном выражении. При этом число пожаров в каждой группе лесов также приводят к единице лесной площади. Аналогично определяют относительную площадь пожаров.

Материалы для определения относительного числа пожаров собраны в Белоруссии на местах возникновения 1000 пожаров.

При определении периодичности возникновения пожаров испо зовали положение И.С.Мелехова (1965) о ее зависимости от ряда факторов. Поэтому изучали статистические данные о пожарах (по 500 тыс.случаев за три II-летних цикла (периода) солнечно активности по регионам основной, наиболее опасной в пожарном

отношении территории, охватывающей 96% площади лесного фонда нашей, страны) и способствующие их возникновению факторы. Учтены также данные непосредственного обследования мест и условий возникновения 850 пожаров. Произвели около 2 тыс.вычислений статистических показателей связи.

Запасы лесных горючих материалов определяли в разных регионах (областях, краях, республиках) европейской части страны. Данные регионы расположены от 45 до 68 град, северной широты и от 25 до 40 град, восточной долготы. Образцы горючих материалов брали в древостоях с различными составом, полнотой и возрастом, а также в лесах, где ранее были проведены рубки ухода и в местах, пройденных лесными пожарами слабой и средней интенсивности. Запасы напочвенных горючих материалов (лесной подстилки, живого напочвенного покрова) учитывали, включая верхнюю органическую часть гумусового подгоризонта почвы. При этом использовали методику Н.П.Курбатского (1970). Исследования провели на 94 пробных площадях, где взяли и изучили 940 образцов горючих материалов.

Типы леса определяли и пробные площади выделяли согласно учению о типах леса (Сукачев, 1964; Сукачев, Зонн, Мотовилов, 1957; Сукачев, Зонн, 1961).

При разработке шкал для оценки степени опасности заго-раемост'т лооа по условиям погоды провели опыты в полевых и лабораторных условиях. По методике автора изучили интенсивность испарения влаги из горючих материалов и с открытой водной поверхности. Особенностью постановки исследований явился прямой учет роли в испарении воды не только атмосферных условий, но и солнечной радиации в пространстве и во времени. Исследования выполняли в Московской обл. в течение пожароопасных сезонов 1982, 1983 и 1987 гг. Всего в лабораторных условиях провели 35 опытов, включивших 700 измерений.

Произвели 340 вычислений статистических показателей зависимости. Дали оценку 36 различным лесопожарным критериям погодных условий.

Вероятность загораемости леса при разной погоде изучали в сосняках вересковом и мшистом, а также на вересковой вырубке с помощью огневых опытов (пробных поджиганий) в виде неболь-

ших костров. Опыты проводили в 14-16 ч в течение двух пожароопасных сезонов (всего 500 поджиганий). При отборе образцов горючих материалов и определении их влажности использовали методику Н.П.Курбатского (1970). Исследовали более 1200 образцов горючих материалов.

При изучении влияния осадков на загораемость лесов опреде ляли суммы осадков за различные сроки (1,5,10,15,20,25 календарных дней). Метеорологические условия после окончания выпадения осадков, когда горючие материалы высыхают, оценивали по различным ежедневно наращиваемым погодным показателям. Затем изучали влияние количества осадков на величины погодных показателей за период высыхания горючих материалов до состояния загораемости. Определяли наиболее эффективный срок для учета количества осадков, чтобы сделать вывод о том, за какое число дней целесообразно суммировать количество осадков. Одновременно определяли наилучший погодный показатель условий за время высыхания горючих материалов. На основании проведенных исследований разработали шкалы для оценки загораемости леса по условиям погоды.

; Повышение эффективности оценки источников огня и причин пожаров вели в направлении их детализации и уточнения. При этом дали экспертную оценку отечественного и зарубежного (на примере США и Канады) опыта учета видов источников огня и причин пожаров.

Полученные материалы анализировали с применением методов вариационной статистики (Свалов, 1975, 1977; Лакин, 1973 и др Расчеты выполнили преимущественно на мини-ЭВМ "Искра-226".

ГОРИМОСТЬ ЛЕСОВ И ОЦЕНКИ ОПАСНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ

В большинстве регионов нашей страны горимость лесов средняя и низкая (по шкале Г.А.Мокеева). В отдельные годы горимос1 лесов России бывает высокой. В других странах, в частности, в Австралии, Канаде, США, Испании, Франции горимость лесов быва ет высокой и очень, высокой. При необычно засушливой погоде

есные пожары могут принимать катастрофический характер прак-ически во всех странах.

Опасность возникновения пожаров в большой степени зависит т характера леса. Классификация лесов по степени опасности озникновейия пожаров разработана И.С.Мелеховым. Им также уста-овлено, что возможность загорания лесов Европейского Севера оявляется через два-три, а иногда через один день после дождя; то осадки, относительная влажность воздуха, время, прошедшее осле последнего дождя, являются наиболее значительными метео-ологическими показателями, по которым можно судить о возыож-ости возникновения пожаров. И.С.Мелехов также- отмечает, что етер ускоряет высыхание горючих материалов и способствует аспространению пожаров. Указывается на необходимость разработ-и метеорологических критериев и шкал для лесопожарного прогно-ирования с их привязкой к отдельным регионам, типам (группам ипов) леса.

Одна из шкал для. определения горимости лесного покрова на римере Горьковской и Кировской областей была разработана I.Г.Нестеровым (1945, 1949). Автор шкалы предложил определять ожарную опасность в лесу по наращиваемому за последовдевой ериод метеорологическому показателю. Осадки учитываются только •а последние сутки. Связь этого показателя со степенью загорае-гости лесного покрова по данным автора выражается коэффициентом :орреляции 0,5-0,6. Применение шкалы в различных районах страны ;ало, естественно, неоднозначные результаты.(Мелехов, Львов, 1тальская, 1957: Стародумов, 1964; Успенский и Мусин, 1967 и 1р.). Стремясь учесть при прогнозировании пожарной опасности ! лесу влияуие на нее региональных условий, отечественные ис-¡ледователи разработали местные шкалы пожарной опасности (Кур-¡а-тский, 1963; Валендик, 1963; Фуряев, 1963; Сныткин, 1963; :9б4, 1971; Стародумов, 1964; Вялых, Звонкова, Листов, Чекризов, !984 и др.). Разработка местных шкал остается и сейчас актуаль-юй проблемой.

В ряде других стран, например, в бывш.ГДР характерным на-фавлением исследований по вопросу прогнозирования степени по-<арной опасности в лесу по условиям погоды являлось стремление г достижению максимальной простоты специальных шкал. В Индии

для оценки пожарной опасности по условиям погоды в настоящее время учитывают количество осадков за предшествующую сухому периоду неделю. В США, где возникает относительно много пожаров, известно 8 различных систем расчета пожарной опасности. В настоящее время действует единая система, полученная интегра цией региональных систем. Из метеорологических факторов, учиты ваемых в CUJA, большое внимание уделяют учету осадков. Определя ют также влагосодержание основных горючих материалов, скорость ветра и другие условия. Основное внимание уделяется оценке и использованию текущей пожарной опасности.

В нашей стране в дополнение к широко известному определению опасности возникновения пожаров по характеру леса или уело виям погоды приобретает актуальность определение потенциальной опасности, которая учитывает комплекс из трех условий(обстоя-тельств)возникновения пожаров на региональном уровне. Регионал ную потенциальную опасность целесообразно определять по всем трем, действующим постоянно и формирующим эту опасность, обсто тельствам, а не по количеству допущенных пожаров. Такой подход к оценке опасности способствует обоснованию необходимой интенсивности лесопожарных мероприятий, особенно профилактических, и своевременному, точнее опережающему, их проведению.

Внимание исследователей издавна привлекала периодичность пожаров. При этом основной целью, как правило, являлось определение вероятности проявления наиболее пожароопасных периодоЕ сезона и времени суток, а также прогнозирование необычно засушливых сезонов. Особенно широко известны работы, касающиеся сезонной и суточной периодичности пожаров. (Мелехов, 1939; Ткаченко, .1939; Курбатский, 1960; Молчанов, 1968; Коровин, Андреев, 1989; Софронов, 1963, 1967; Мокеев, 1961, 1965; Старс думов, 1966; Листов, 1967; Кашин, 1965; Николаев, 1932; Бибиков, 1971; Щетинский, 1967; Успенский и Мусин, 1967; Савченко, 1974; С-толярчук, Смирнова, 1980; Костырина, 1986; Душа-Гудым, 1978; и др.).

Большое значение в охране лесов имеет определение продолжительности пожароопасного сезона. Географическая схема лесо-

пожарных поясов, которые выражают сроки начала, окончания и продолжительность пожароопасного сезона в зависимости от географической широты и других условий, построена К.С.Мелеховым (1946) и Г.А.Мокеезым (1961).

Зависимость периодичности пожаров ст различных факторов -убедительнее доказательство необходимости усиления лесопожар-ных мероприятий в тот или иной отрезок времени. Однако изучению этой зависимости уделяется еще недостаточно внимания.

Один из актуальных вопросов лесной пирологии - изучение запасов лесных горючих материалов. Этому вопросу уделяли внимание Н.П.Курбатский (1970), А.А.Гаас, А.И.Коновалов, С.Ф.Бра-гин, В.З.Липин (1981), Н.И.Вялых, А.А.Звонкова (1904) и др. Исследования проведены преимущественно в различных лесах Севера. В европейской части страны в условиях южной тайги, а также зоны смешанных лесо?, лесостепной зоны аналогичные исследования практически не проводили. Кроме того, в состав горючих материалов обычно rie включали гумусовый подгоризонт почвы, нередко являющийся объектом горения при возникновении пожаров.

Изучению прлчин пожаров в различных регионах кашей страны значительное внимание уделено в работах И.С.Мелехова (1939), М.Е.Ткаченко (1955), Г.Я.Вакгенгейма (19.39), П.П.Серебренникова и В.В.Матренинского (1940), Н.К.Таланцева (1958, 1959), B.C. Романова (1969), И.В.Овсянникова (1965), С.Н.Успенского и M.3.î.fycvma (1967), Ю.А.Андреева (1991) и др.В отчетах органов лесного хозяйства в нашей стране указываются следующие причины пожаров: экспедиции и другие организации, лесозаготовители, сельскохозяйственные палы, искры от паровозов к других средств транспорта, местное население, молнии (грозовые разряды). Так как по вине населения происходит основная часть пожаров, нами предложено выделять виды этой причины: по вине населения местного района, в том числе сельского и городского; по вине населения из иных районов (Н.А.Диченков, Т988). Кроме э<гого, для каждой причины рекомендуется указывать виды источников огнч (воспламенения). Разделение причины пожаров "по вине населения" на виды направлено на совершенствование лесопожарной профилактики.

Г'уосс&трьвая лроолеыи лесной плрологли, U.C. Арныбашев (19о<0 ула^иаег по актуальность в настоящее время системных

СО.',:Jxi£J)Ulii.

Таким образом, одно из условий ускорения решения ряда современных научных и практических задач по совершенствованию охраны лесов - дальнейшая разработка вопросов лесной пирологии. Актуальным остается вопрос повышения эффективности оценки опасности возникновения пожаров.. Главные выполненные автором, исследования по повышению эффективности оценки опасности возникновения пожаров изложены в соответствующих- разделах диссертации. Основная часть результатов исследований опубликована.

РЕГИОНАЛЬНЫЕ КОМПЛЕКСНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПОТЕНЦИАЛЬНОЙ ОПАСНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОНАРОВ

На первом'этапе исследований по разработке показателей региональной потенциальной опасности возникновения пожаров выполнен множественный корреляционный анализ по раскрытию связи затрат на охрану лесов с определяющими эту опасность факторами. В результате установлена зависимость фактических затрат на охрану лесов от величины территории региона ( 5, км^), плотности населения ( сС , чел/км^) или корня квадратного из плотности населения ( ), лесной площади, приходящейся на единицу,

площади региона ( р , км^/км^), продолжительности пожароопасного сезона ( "ц, дн.), определяемой с помощью лесопожарных поясов (по И.С.Мелехову и Г.А.Мокееву). Наиболее высокой эта зависимость оказалась по союзным республикам бывш.СССР и экономическим районам России, где множественные коэффициенты корреляции -достигают 0,992-0,996. По областям, краям, автономным ре< ликам в' пределах России, по областям Украины и Белоруссии зависимость также высокая. Во всех случаях зависимость эта достоверная.

Поскольку пожар может возникнуть при одновременном действии всех учитываемых факторов, целесообразен учет их в виде пр изведения 5уз. На рис.2 показана связь расчётного распределения затрат (полученного с помощью этого показателя) с фактическим.

Рис.2. Связь фактического распределения затрат на охрану леса с расчетным (по экономическим районам России)

Связь эта высокая и достоверная не только по экономическим районам России, но и по областям, краям, автономным республикам, а особенно по большим регионам. Найденная связь подтверждает относительную объективность существующего'распределения средств на охрану лесов мевду регионами, хотя для совершенствования этого распределения есть немалые резервы. Найденные по приведенной формуле для отдельных регионов показатели по-, тенциальной опасности суммируют в.целом по стране, а затем

определяют этот показатель в процентах (норматив) для каждого региона. Расчетные затраты в абсолютном выражении (нормы затрат) для региона выводят, исходя из общих по стране затрат и приходящегося на регион норматива. Расчетные . затраты сопоставляют с фактическими в процентах или в абсолютном выражении. На основе такого сопоставления делают предпсложение о необходимости первоочередного усиления охраны леса в том или ином регионе. Сравнительно высокий уровень затрат на охрану лесов достигну? в Прибалтийском регионе. Отношение фактических "затрат к расчетным (табл.1) особенно велико в Эстонии, Литве и Латвии, где оно достигает соответственно 666,7; 650,0 ; 300,0^. Средняя площадь пожэра в атих республиках ежегодно не превышает 0,2-0,6 га, что свидетельствует о высоком уровне охраны лесов. Аналогичные выводы можно сделать и для областей, экономических районов России. Анализ данных показывает, что низкие фактические затраты (100% и менее от расчетных) приводят сначала к постепенному, а при дальнейшем снижении - к катастрофическому увеличению площади пожара. Важно также учитывать, что рост численности населения приводит к необходимости при планировании увеличивать производственные ресурсы на охрану лесов в будущем даже там, где они в настоящий мсмент достигли достаточно высокого уровня.

С показателем потенциальной опасности связан ущерб, наносимый пожарами лесному хозяйству. Установлена высокая связь { 1 = 0,984) показателя потенциальной опасности и с количеством пожаров по крупным регионам страны (республикам), а также по областям,, краям и автономным республикам России ( -г -0,773). Эта связь свидетельствует об отставании объемов профилактических противопожарных мероприятий от нарастания пожаркой опасности. Если бы интенсивность профилактики соответствовали степени опасности возникновения пожаров, то пожары были бы предотвращены и не было бы связи с показателем потенциальной опасности. Речь здесь идет о снижении числа пожаров до определенного минимального уровня. В этом случае в наиболее пожароопасных

х) На примере 1987-1989 гг.

Таблица I

Характеристика потенциальной пожарной опасности. Фактические и расчетные затраты на охрану леса по регионам

Регион

Потенциальная ;Затраты на ох- ;Отношение пожарная опас-:рану лесов, % :фактичес-

чеГ-дн /Ю4 :Рас^ет-:факти-чел. дн./хи :ные веские $

.НЫМ, /о

Россия

Украина

Белоруссия

Узбекистан

Казахстан

Грузия

Азербайджан

Литва

Молдавия

Латвия

Киргизия

Таджикистан

Армения

Туркмения

Эстония

310602 12231 6939 3086 3994 4460 1942 1412 743 1505 647 214 880 1838 916

88,4 3,5 2,0 0,9 1,1 1,3 0,5 0,4 0,2 0,4 0,2 0,1 0,2 0,5 0,3

80,0 5,5

2.5 0,3 3,7 1,0 0,2

2.6 0,4 1,2 0,2 0,2 0,1 0,1 2,0

90,5 157,1 125,0 33,3 336,4 76,9 40,0 650,0 200,0 300,0 100,0 200,0 50,0 20,0 666,7

регионах, где пожары наносят особенно большой ущерб, необходимо стремиться к максимальному устранению пожаров. Например, на Украине связь количества пожаров по областям с показателем потен-1 циальной опасности невелика ( ч = 0,441), что свидетельствует об успехах лесной охраны в предупреждении пожаров в местах и регионах, где они особенно вероятны. Так же очевидна целесообразность развития-всего комплекса лесопожарных мероприятий.

Пожарная опасность в регионах может быть оценена и по показателю потенциальной опасности на единице площади (чел.-6

-дн./км ). Многие регионы резко различаются по этому показателю вследствие больших колебаний плотности населения и территориаль-

ной плотности лесов - факторов пожарной опасности. В зависимости от.величины показателя регионы разделены на 3 класса: I -низкой пожарной опасности (менее 100 чел.-дн/км^); П - средней (101-250); Ш - высокой пожарной опасности (более 250 чел.-дн/км^)

Потенциальная опасность повышается в тех регионах, где значительное количество пожаров возникает от грозовых разрядов (молний). Эту опасность учитывают отдельно, а в результате определяют величину производственных ресурсов для борьбы с пожарами от молний.

Итак, установлена возможность выделения факторов, составляющих региональную потенциальную опасность возникновения пожаров. Разработаны комплексные показатели для оценки потенциальной опасности возникновения пожаров в каждом регионе и на единице площади региона.

ОТНОСИТЕЛЬНОЕ ЧИСЛО ПОВАРОВ В РАЗЛИЧНЫХ ЛЕСАХ

В пределах регионов опасность возникновения пожаров неодинакова, что обусловлено, разнообразием лесов. Поэтому при оценке этой опасности существует необходимость учета характера леса. В нашу задачу входило исследование возникновения пожаров в зависимости от лесной формации, типа леса, полноты и возраста древостоя. Анализ многолетних лесопожарных данных указывает на большие различия в количестве возникших пожаров по лесным формациям. В еловых лесах число пожаров на единице площади в, 5-10 раз и площадь в 7-25 раз меньше, а в березовых соответственно в 8-20 и в 7-50 раз меньше, чем в сосновых.'Как показывает опыт, леса одной и той же формации целесообразно разделять на группы близких по пожарной опасности типов леса. Особенно целесообразна группировка типов сосняков, как наиболее пожароопасных. Она выполнена нами для Белоруссии на основе разработанной для условий Европейского Севера классификации И.С.Мелехова (1947). Сосняки Белоруссии по степени пожарной опасности отнесены к следующим группам типов леса:

Та группа. - весьма легко загорающиеся сосняки лишайниковые и вересковые;

I группа - легко загорающиеся сосняки брусничниковые и мшистые;

П группа - умеренно загорающиеся сосняки черничниковые, кисличниковые, орляковые;

Ш группа - трудно загорающиеся сосняки сфагновые, осоково-сфагновые, приручейно-травяные, долгомошниковые, багульниковые.

В 1а-1 группах сосняков возникает особенно много пожаров. В сосняках П группы число пожаров примерно в 1,5-2 раза, а площадь пожаров - в 3 раза меньше, а в сосняках Ш группы соответственно в 2-3 раза и почти в 2-4 раза меньше, чем в сосновых лесах 1а группы. Таким образом, наблюдается последовательное уменьшение числа пожаров от 1а группы типов леса к Щ группе.

Обнаружена тенденция распространения пожаров на значительных площадях в молодых высокополнотных сосняках вследствие возникновения верховых, трудно поддающихся тушению пожаров. Ущерб от пожаров в молодняках особенно'велик.

Изучена также возможность влияния на структуру лесов продолжительности пожароопасного сезона. Влияние это очевидно.

ОЦЕНКА ФАКТОРОВ ПЕРИОДИЧНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ПОЖАРОВ

Изучены сезонная и суточная периодичность пожаров, а также продолжительность и интенсивность пожароопасных сезонов.

Продолжительность пожароопасного сезона, определенная с помощью лесопожарных поясов по И.С.Мелехову, Г.А.Мокееву тесно связана с радиационным балансом (рис.3).

Определена периодичность появления на территории нашей страны зон повышенной интенсивности пожароопасного сезона по количеству пожаров и величина этих зон. Такими зонами охваты-

Ю 20 30 40

Рис.3. Радиационный баланс (ккал/см2 . год)

для лесопожарньж поясов И.С. Мелехова

о

ваются от 50 до 500 тыс.км . Пожары здесь обычно сильно распространяются и составляют значительную (нередко основную) часть площади пожаров по стране.

Большое количество пожаров возникает в нашей стране в мае-июле, т.е. в период наибольшей солнечной радиации. При исследовании сезонной периодичности пожаров (за три одиннадцатилетних цикла солнечной активности с 1949 по 1981 г.) установлена зависимость распределения количества пожаров по месяцам пожароопасного сезона от высоты стояния Солнца. В то же время сопоставление количества пожаров с высотой стояния Солнца показало, что по ряду регионов наблюдается относительное увеличение их в первые месяцы сезона и уменьшение в последние месяцы. В отдельных регионах,.например, в Амурской обл. эти расхождения особенно велики, а в других, например, на Украине -минимальны.

Чтобы глубже понять природу сезонной периодичности пожаров и причины существующих отклонений от солнечного ритма, неучена роль и других, обусловливающих эту периодичность факторов на примере сосняков Гродненской обл. При одинаковых погодных условиях наблюдали уменьшение загораемости лесов от весны к лету и повышение - от лета к осени, что связано с сезонным состоянием лесной растительности. Однако распределение количества всех пожаров в процентах по месяцам может не соответствовать данной сезонной динамике загораемости лесов, что объясняется большим влиянием текущих изменений погоды. Поэтому распределение количества пожаров по месяцам за отдельные годы не бывает постоянным, особенно на относительно небольших территориях. На'больших территориях (до 2,5 млн.км^ и более) распределение количества пожаров по месяцам более стабильно.

В различных местах каждого региона распределение количества пожаров по месяцам не одинаково. Проведенные автором исследования показали динамику распределения количества пожаров на протяжении лесопожарных поясов, связанную, в частности, с разнообразием лесных формаций и типов леса. На примере Белоруссии установлено, что в сосняке вересковом наибольшее число пожаров наблюдается обычно в июне, в брусничном - в июле, в мшистом, черничном и сфагновом - в августе. Распределение количества

пожаров в лесах различных классов пожарной опасности (по И;С.Мелехову) по месяцам в процентах показывает, что в первой половине сезона наблюдается постепенное снижение числа и площади пожаров от I к П, Ш и 1У классам, во второй половине сезона - обратная картина. Объекты 1У класса опасности наиболее подвержены пожарам во второй половине сезона. Весьма опасные верховые пожары зафиксированы в течение всего сезона, но толь ко на объектах I класса опасности, точнее в'молодняйах.

Первые пожары в последождевом периоде возникают наиболее часто с 14 до 16 часов.' Причем раньше они появляются в самых пожароопасных типах леса.. Амплитуда времени возникновения пож; ров увеличивается с ростом бездождевого периода.

В течение суток пожары возникают и распространяются нера номерно (рис.4). Наблюдается отставание возникновения пожаров в первой половине дня от высоты стояния Солнца, что, естестве но, связано с потребностью определенного времени на высыхание горючих материалов, обычно достигающих минимального влагосоде жания во второй половине дня. Суточная динамика пожаров указы вает на возможность наибольшего распространения пожара, возни кшего в первой половине дня. Одной из причин этого явления следует считать значительную продолжительность последующего 1 ле загорания времени суток, в течение которого пожары могут развиваться, особенно при безоблачной погоде, когда условия благоприятны для горения.

Наибольшее число пожаров возникает от 13 до 16 часов, а особенно в 15-16 часов. Из данных И.С.Мелехова по лесам Север /видно, что наибольшее число загораний леса от спичек происход также с 13 до 16 часов. Больших отклонений во времени возникн вения наибольшего числа пожаров по данным других авторов (в т числе по зарубежным данным) от наших данных не обнаружено. Эт связано, безусловно, с закономерностями влияния. Солнца и враш ния Земли.

Среднее за сезон время возникновения пожаров в сосняках разных типов не имеет больших расхождений, оно находится в пр делах от 14 до 16 часов.

.1 ял V/и 1 га

солнцестояния, град

Число и

площадь пожаров, %

5-6 7-В 9-10 11-12 13-14 : 15-16 17-18 19-20 21-22 Время суток

•о—о—о внсота солнцестояния число пожаров

м

СП

_ __ площадь пожаров

Рис. 4.

Шсота солнцестояния и распределение чиола и площади пожаров в Запацно-Двинском лесорпстительном районе Белоруссии по времени их возникновения

Таким образом, в результате исследований получены новые научные результаты, касающиеся причинно-следственных связей в периодичности пожаров. Значительная часть этих связей обусловлена характером солнечной радиации,

В результате изучения влияния комплекса обстоятельств на периодичность возникновения пожаров установлены:

вероятность появления перемещающихся по территории страны зон большой пожарной напряженности, примерная площадь этих зон;

динамика распределения количества пожаров по месяцам в границах лесопожарных поясов.

При оценке роли отдельных обстоятельств в периодичности возникновения пожаров определены:

величины годового радиационного баланса для лесопожарных . поясов и связь с этими величинами продолжительности пожароопасного сезона;

зависимость распределения количества пожаров по месяцам в различных регионах страны от высот солнцестояния.

ГЕОГРАФИЧНОСТЬ ЗАПАСОВ ЛЕСНЫХ ГОНОЧИХ МАТЕРИАЛОВ

Запасы лесных горючих материалов являются существенным отражением одного из обстоятельств возникновения пожаров. Установ лено, что количество горючих материалов относительно невелико в южных широтах. Например, в сосняках брусничной группы типов леса Орловской обл. оно составило 8,8-14,4, в Брянской -7,5 т/га (табл.2). С продвижением в северном направлении запасы увеличиваются, достигая в Московской обл. 27,9-34,1, в Тверской - 33,5, в Ленинградской - 41,0 т/га. Затем уменьшаются, составляя в Архангельской обл. 10,5-16,0, в Карельской АССР - 20,7 т/га.

В сосняке вересковом количество горючих материалов наиболее велико в Ленинградской обл. - 33,2-33,4 т/га. К северу и югу оно уменьшается, составляя в Архангельской обл. - 11,8 в Карельской АССР - 6,5-6,7 и в Тверской обл. - 23,0 т/га. В сосняке черничнике мак9имальное количество горючих материалов (68,4 т/Га) наблюдали также в Ленинградской обл. Велико оно

и в Карельской АССР - 18,1-54,2, и в Мурманской обл,' -41,5-42,4 т/га. В Московской обл. запасы составили 53,2-56,6 т/га. В свежей сложной субори Полтавской обл. запасы составила 8,9-35,4 т/га.

Запасы горючих материалов

Таблица 2

¡Тип леса¡Средние показатели древо-

;(шш тип:._стоя

Регион - ¡условий

:местопрог полно-¡израста-; та :ния) : •

Запас горючего материала, т/га

Карельская АССР С.брусн. 0,8 ЮС 30 20,7

Архангельская оол. то же ^ 0,7 6С4Б 21 10,5

0,75 5650С+Е 20 16,0

Ленинградская обл. и 0,8 ЮС 20-55 41,0

Тверская обл. 0,9 ЮС 30 33,5

Московская обл. С.вер.-брусн. 0,9 ЮС 38 27,9

0,95 ЮС 38 34,1

Орловская обл. С.брусн. 0,6 8С2Б 20 8,8

1,0 ЮС 17 14,4

Брянская обл. то же 0,85 9С1Б 35 7,5

Киевская обл. Сух. суборь ст> со о о ЮС ЮС 35 60 7,2 14,1

Запасы горючих материалов, определенные автором, несколько яыше запасов, которые получены в результате аналогичных ясследодогмй в Ленинградской обл. Н.П.Курбатским (1970), в /'.рхангельской обл. Н.И.Вялых, Л.А.Звонковой (1984). Такой результат закономерен, так как нами в состав горючих материалов включены не только подстилка и живой напочвенный покров, но и дополнительно гумусовый подгоркзонт почвы.

. На меньшие запасы лесной подстилки на юге» чем на севере, указывали А.Е.Родин, Н.И.Базилевич (1965), хотя количество листового опада в южных широтах больше, чем в северных.

Особенно много горючих материалов в сосновых лесах. В ело вых лесах их меньше, чем в сосновых, но больше, чем в лиственничных. Малы запасы горючих материалов в березовых лесах. Повышенное количество лесной подстилки в хвойных лесах по сравне нига с лиственными, а также смешанными хвойно-лиственными лесами отмечается И.С.Мелеховым (1980). Влияние породы, а также полноты и возраста древостоя на количество горючих материалов наиболее отчетливо вадно при относительном равенстве прочих ус ловий. В однополнотных одновозрастных, произрастающих рядом в аналогичных условиях, древостоях наибольшие запасы горючих материалов наблюдали в сосновых лесах (табл.3). На примере Моско ской обл. в сосняке их в 1,5 раза больше, чем в лиственнич нике и в 3 раза больше, чем в березняке. Примерно такое же соо ношение запасов в сосняке и березняке сохраняется и в Брянской обл., хотя в абсолютном выражении горючих материалов в этом регионе меньше, чем в Московской обл.

Таблица 3

Влияние древесной породы на запасы горючих материалов на примере разнотравной (Московская обл.) и брусничной (Брянская обл.) групп типов леса

Регион

Древесная ¡Средние показатели дре-:Запас порода : востоя_: горючих

: полнота: со став : возраст ^^уР^3"40

Московская обл. Сосна 0,8 ЮС 35 . 25,1

Лиственница 0,8 ГОЛц 35 17,2

Береза 0,8 10Б 35 7,4

Брянская обл. Сосна 0,85 9С1Б 35 7,5

Сосна 1.0 ЮС 35 И,1

Береза 0,85 10Б+С 35 3,0

Полнота древостоя также оказывает значительное влияние на количество горючих материалов. В наиболее распространенном в Белоруссии сосняке мшистом запасы горючих материалов в чистом 30-летнем сосняке с полнотой 1,0 составили 21,4 т/га, а с полной 0,5 на рядом расположенном участке - только 10,1 т/га (табл.4). Это объясняется повышенным количеством естественного опада на единице площади в высокополнотных древостоях.

Таблица 4

Влияние полноты древостоя на запасы горючих материалов в сосняке мшистом (Гродненская обл.)

Средние показатели древостоя

полнота

состав

возраст

Запас горючих материалов, т/га

0,9 1,0 0,5

ЮС ЮС ЮС

30 30 30

15,7 21,4 10,1

Не следует недооценивать и влияния на количество горючих материалов возраста древостоя. По наблюдениям в свежей сложной субори в Полтавской обл., запасы горючих материалов выше в древостоях старшего возраста.

Запасы горючих материалов зависят и от эффективности ле-сохозяйственных мероприятий. К таким мероприятиям относятся предварительное определение состава будущего древостоя, рубки ухода, дающие возможность регулировать как состав, так и полноту древостоя. На высокую лесоводственную эффективность рубок ухода (особенно интенсивных) указывает А.И.Писаренко (1977).

При исследованиях влияния на количество горючих материалов пожаров замечено, что^при движении в южном направлении от Тверской до Полтавской обл. и гор Кавказа степень сокращения запасов горючих материалов в результате пожаров при обычной погоде увеличивается.

Таким образом, исследования географичности запасов горючи материалов, проведенные впервые в значительном диапазоне географических условий, дали возможность установить существенное кяияние на их количестве географической широты, лесной формации, типа леса, состава, полноты и возраста древостоя.

ПОВЫШЕНИЕ ЭФШТИЗЮСТИ ОЦЕНКИ ОПАСНОСТИ ЗАГОРАЕШСТИ • ЛЕСА ПО УСЛОВИЯМ ПОГОДЫ

Для изучения лесопожарной роли погодных условий, способст вующкх загоранию леса,, .исследовали динамику высыхания горючих материалов. Для наиболее полного раскрытия условий испарения воды определяли закономерности потери влаги как горючими матер лами, так и открытой водной поверхностью. Исследования позволи ли установить, что изменение интенсивности испарения с открыто водной поверхности во времени (в разные дни) наиболее связано с относительной влажностью воздуха ( № ) или недостатком насыщения воздуха влагой (100— ). Связь выражается коэффициен том корреляции 0,711, критерием достоверности Фишера-(Р) 27,6, что больше Рд ддр равного 13,6. Подтвердился известный закон Дальтона, согласно котЬрому интенсивность испарения воды зависит от недостатка насыщения воздуха влагой и атмосферного давления. Зависимость интенсивности испарения воды - е (мг/см^. ч от частного )г где кг - относительная влажность воз

духа, %; Р - атмосферное давление, мб, выражается уравнением регрессии: е = 12,438+974,227 г = 0,716;

; Р = 28,37 г». 13,61(Рд дд];); стандартное отклонение оценки 6,9 Сравнительно небольшой диапазон изменений атмосферного давлени. в дни с безоблачной погодой (кегда испарение веды происходит ■особенно интенсивно) снижает эффективность учета этого фактора

Влияние скорости зетра (Ф) даже при относительно небольгаи: ее изменениях в нашем опыте (от 0,01 до 0,33 м/с) наиболее выражено, если учитывать корень квадратный из этой скорости, 1 = 0,573; Р = 13,19 ^ 9,34 (Р0 005).

Интенсивность испарения воды бывает различной не только в разные дни, но и изменяется на протяжении суток. ¡Зысыхакие горючих материалов в течение дня происходит при отсутствии осад-

ков непрерывно, а в ночное время наблюдается обратный,процесс увлажнение. Однако уже к середине следующего дня влагосодержа-ние горючих материалов падает до более низкого уровня, чем' тот, который она имела в предшествующий день. Поэтому при оценке, степени высыхания горючих материалов по условиям погоды во вре- . мени целесообразно ежедневно суммировать показатели погодных условий.

Особый интерес представляет определение влажности или влагссодержания горючих материалов в момент появления загорае-'.. мости лесов. Опыты дали возможность определить первый за после-дождевой период день, в который появляется загораемость леса и исследовать,критическую влажность горючих материалов. В день . появления загораемости леса критическая влажность опада хвои составила на всех объектах 14-15% сырой массы; зеленого мха в сосняке мшистом (его верхней части) 20-27%.

Основной проводник горения в сосняке вересковом - опад хвои, а в сосняке мшистом - опад хвои и зеленые мхи. Поэтому загораемость напочвенного покрова в значительной степени зависит от влажности опада хвои.

Показатели для оценки роли погодных условий в высушивании горючих материалов до состояния загораемости леса выбирали анализируя связи этих показателей с сушами осадков за предшествующие сухому периоду 1,5, 10, 15, 20, 25 дней. Оказалось, что величины метеорологических показателей периода высыхания горючих материалов имеют наиболее высокую и достоверную связь с суммами осадков за Ю- и 15-дневные календарные сроки перед сухим периодом. Из отдельных метеорологических критериев последождевого периода появления загораемости лесов эффективным оказался кри-.

п.. .

терий •щ.кЮО-из' ), где иг- относительная влажность воздуха {%) б 12 ч. Известный критерий последождевого периода

¿-Т) имеет наиболее высокую связь с суммой осадков за 15 дней перед сухим периодом. Несколько меньше, но вполне приемлема эта зависимость при учете суммы осадков за 10 дней.Получен« регрессионная модоль. с помощью которэй можно определять минимальные для появления загораемости лесов величины данных метеорологических показателей при различном количестве осадко;:-.

В результате исследований разработаны два варианта шкаль загораемости леса на примере Белоруссии (табл.5,б). Испытания первого и второго вариантов шкалы дали неплохие результаты. Результаты сравнительных испытаний второго варианта нашей шке лы и шкалы В.Г.Нестерова приведены в табл.7. При 1,П и Ш клас сах загораемости по шкале В.Г.Нестерова зарегистрировано соот ветственно 3,4; 28,2 и 67,1$ всего количества лесных пожаров, при этих же классах по нашей шкале - 1,3; 4,1 и 93,3% пожаро! Необходимо помнить, что I класс шкал указывает на отсутствие загораемости под пологом леса,' а не на отсутствие загораемосч вообще, а П класс не отвечает полностью на вопрос: есть ли зг гораемость или же ее нет.

Таблица Е

Шкала загораемости леса (I вариант)

Суша осадков за последние 10 сут.,мм

Классы загораемости

: I : П Ш 1У У

: полная неюлабая средняя высокая чрезвы-

:загорае- : чайная

:моеть под:

:пологом :

:леса :

■п-

Показатель загораемости ^(IOO-i^ )

10 (3-14) Менее 30 31-150 151-800 801-2000 Более 2

20 (15-25) Менее 50 51-180 181-630 831-2031 Более 2 26 и более Менее 60 61-200 201-850 851-2051 Более 2

Примечание <иг- относительная влажность воздуха в 12 ч, $ число дней без дождя, включая последний ,п с дождем.

Следует учитывать, что весной иосле схода смежного кок! на открытых местах при большом количестве сухой пхоилогодни! травы, опасность возникновения пожаров наблвдаотся прлк'тчш-каждый солнечный день. Такое явление 'шькчпо ь регионах рад: активного загрязнения, где оно представляет особую угрозу ¿и

ЭКОЛОГИИ.

Таблица б

Шкала загораемости леса (П вариант)

тлма 1ДКОБ послед! 10 мм Классы загораемости

I полная не-1 загорае-мость под пологом леса П слабая Ш средняя 1У высокая У чрезвы- . чайная

Показатель загораемости 2 t(t -f )

(3-14) Менее 150 151-500 501-4000 4001-10000 Более 10000 (15-25) Менее 250 251-600 601-4100 4101-10100 Более 10100 и более Менее 350 351-700 701-4200 4201-10200 Более 10200

»»ечание t- температура воздуха в 12 ч, °С; t- точка росы в 12 ч, °С; 'число дней без дождя, включая последний день с дождем.

Таблица 7

Сопоставление показателей работы шкалы В.Г.Нестерова (числитель) и П варианта новой шкалы загораемости леса (знаменатель)

Наименование показателей Классы загораемости >-

: I : П : Ш : 1У : У

[ичество дней по 822 624 385 9 ...

юсам загораемости 794 405 632 . 9

[ичество пожаров на 3,4 28,2 67,1 .1,3. —

ытях лесфонда, % 1,3 4,1 . 93,3 1,3

Полевые исследования для разработки шкалы проведены нами . I обычных погодных условиях высыхания горючих материалов. >тому роль ветра и атмосферного давления в высушивании горючих 'ериалов.учтена косвенно.

В пространстве испарение влаги наиболее зависит от степени проникновения к испаряющей поверхности солнечной радиации. При высыхании опада сосновой хвои от уровня влагосодержания 100$ до уровня влагосодержания 50% эта зависимость характеризуется следующей оценкой: е = 10,42 + 0,2% ; Ъ = 0,978, где

- освещенность, тыс.лк. Условия проведения опыта: освещенность открытого местоположения - 36 тыс.лк, t= 23°С, ШУ= 60%, запас опада хвои на сухой поверхности - 6,1 т/га. Установлено, что опад хвои сосны высыхает в естественных условиях обычно знг чительно быстрее елового опада вследствие проникновения под полог сосны значительно большего количества солнечной радиации. Однако, если под пологом сосняка произрастает густой подлесок, то влажность подстилки и верхнего подгоризонта почвы бывает выше влажности аналогичных горючих материалов под пологом ельника, где подлесок отсутствует. С другой стороны на влагосодер-жание почвы влияет близость уровня грунтовых вод. По исследованиям В.А.Ипатьева (1986) в Белоруссии, существенному повышению уровня грунтовых вод на осушенных почвах способствуют рубки ух< да за лесом.

Для дальнейшего повышения эффективности оценки опасности возникновения пожаров значительный интерес представляет исследование динамики высыхания горючего материала не только при различной солнечной радиации, но и при разной влажности почвы. Проведенные опыты убедительно показали влияние на высыхание го рючего материала влагосодержания почвы и проникающей солнечной радиации (рис.5). При отсутствии доступа прямого солнечного света к горючему материалу он может длительное время оставаться достаточно влажным, даже при невысокой влажности почвы, а .поэтому негоримым. Опыт, проведенный в условиях проникновения к горючему материалу части прямого солнечного света - около 15-20% от открытого местоположения, показал быстрое его высыха ние. Горючий материал, увлажненный до 154%, достиг 18-проценть го влагосодержания (% от сухой массы) или 15-процентной влажнс ти (% от сырой массы) на четвертый день высыхания при показате равном 526 град., что соответствует П классу, т.е. с бой загораёмости по нашей шкале. Именно при П классе в Белорус появляется загораемость сосняков мшистого и верескового, пропз кающих при обычных условиях под свой полог к горючим материал? около 10-20% солнечного света.

Наблюдения в Пушкинском л-ве Пушкинского лесхоза (Моск.о(

показали, что одним из признаков высыхания напочвенных горючи: шфошялпн (лесной подстилки) до критической влажности в сос»

О 200 400 600 800 1000 1200 Метеорологический показатель условий высыхания

¿fttf-V), град

Рис.5. Выснхакие опзда хвои сосны обыкновенной:

1 - на свету прл влагосодержашш почвы 59$;

2 - в тена прл влагосодеркании почвы 59&

3 - в тени прл влагосодеряанлл почвы 240%

лесах является полное раскрытие сосновых шишек (находящихся ; опаде). При этом наиболее показательно раскрытие шишек, опав! в прошлом году или в позапрошлом. Эти шишки открываются пол» при высыхании до влагосодержания 11-16%, которое для горючих материалов является критическим. В это же время влагосодержа-ние опада сосновой хвои-проводника горения составляло 15-18% что свидетельствует о появлении загораемости лесов. Важно отметить, что на освещенных местах силки раскрываются значител: быстрее, чеы в затененных. Таким образом, можно визуально на-'блюдать мозаичность критической влажности горючих материалов на лесной территории, что важно не только для прогнозирование загораемости лесов, но и для организации тушения.возникших п< жаров.

Влияние попадания прямого солнечного света на горючие м. териалы не ограничивается ускорением их высыхания. П.М.Матве указывает на существенное увеличение вероятности загорания 'леса на открытых местах по сравнению с участками, которые за -нены деревьями, при повсеместно одинаковом влагосодержании г рючего (Валевдик, Матвеев, Софронов, 1979).

Таким образом, исследование по повышению эффективности оценки опасности загораемости леса по условиям погоды дало в можность получить новые научные результаты, которые могут бы следующим образом обобщены:

построены новые шкалы для оценки опасности возникновени пожаров по условиям погоды во времени;

показана ведущая роль солнечной радиации в испарении вл ги с водной поверхности и из горючих материалов в пространст Показана возможность и целесообразность создания систем пространс.твенно-временных комплексных показателей и соответс вующих новых шкал для оценки опасности возникновения пожаров по условиям погоды.

ВЫВОДЫ И ПРЕДЛОЖЕНИЯ

1. Изучили существующие известные оценки пожарной опаси ти в лесах. Определили пути дальнейшего повышения эффективно ти оценки опасности возникновения пожаров. Разработали струк ру оценки этой опасности.

2. Структура оценки опасности возникновения пожаров сос

из двух основных частей. Одна часть отражает действие всех 5Х определяющих эту опасность обстоятельств на различных эритэриальных и временных уровнях: региональные комплексные :азатели потенциальной опасности возникновения пожаров, отдельное число пожаров в различных лесах, периодичность воз-дао вения пожаров. Другая часть структуры выражает оценку от-[ьных составляющих опасность обстоятельств: запасов горючих 'ериалов, погодных условий (способствующих загораемости этих ■ериалов), источников огня и причин поааров. Оценке подлежат сдельные факторы периодичности возникновения пожаров.

3. Региональные комплексные показатели потенциальной опас-ти возникновения пожаров, в частности, показатель

:.-дн. (где: £ - площадь региона, нм^; р, - лесная площадь, ходящаяся на единицу общей площади региона, т.е. территори-ная плотность лесов, кмукм^; у- продолжительность покаро-сного сезона, дн.;' - плотность населения, чел./км^) разрабо-н нами для оценки относительно крупных регионов: республик, астей, краев, экономических районов. Особенность этих пока-елей состоит в том, что они не зависят от количества возникага-пожаров. С их помощью можно, в частности, ежегодно и на спективу объективно нормировать производственные ресурсы охраны леса, оценивать состояние охраны леса и качество ■ ользования вьщеляемых ресурсов, определять регионы, особенно дающиеся в усилении профилактических шроприятий, включал инистративные меры по предупреждении пожаров, выбирать наи-зе действенные лесопожарные мероприятия.

4. Определение и использование относительного числа пожав различных лесах региона способствует оптимизации терри-

лального нормирования средств на охрану лесов.

5. Найденные закономерности в периодичйости возникновения фов также имеют существенное теоретическое и практическое 1е ние.

5.1. Зоны, где количество пожаров трехкратно превыйает ;нее многолетнее, охватывают от 50 до 500 тыс.ккГ. Наблцда-I такие зоны на территории нашей страны в течение 4-х пожа-тасных сезонов из 10 в количестве одной, реже двух-трех.

Зоны' повышенного количества пожаров можно выделять на карте замкнутыми линиями (изопирами). Данная информация будет способствовать совершенствованию маневрирования силами и средствами предупреждения, обнаружения и тушения пожаров.

5.2. Величина годового радиационного баланса в границах лесопожарных поясов И.С.Мелехова влияет на продолжительность пожароопасного сезона (периода), отраженную этими лесопожарны-ыи поясами.

5.3. Процентное распределение количества пожаров по месяцам пожароопасного сезона зависит от высоты стояния Солнца. В то же время наблюдаются существенные отклонения в этой зависимости, вызванные влиянием других природных факторов.

5.4. В течение дня происходит некоторое отставание времени пожарного максимума от времени наибольшей высоты стояния Солнца Это можно объяснить, в частности, тем, что при отсутствии осадков влагосодержание горючих материалов достигает суточного минимума в послеполуденные часы. -

• 5.5. Результаты исследований времени возникновения и распространения пожаров дают основания рекомендовать дополнительно "усиливать мероприятия по предупреждению, обнаружению и тушению пожаров в период с II до 16 ч, когда возникает до 70% пол

5.6. Подтвердилось заключение И.С.Мелехова о влиянии на периодичность пожаров типа леса и других факторов.- Влияние типа леса можно детализировать, дополнительно вццелив влияние влажности почвы.

6. Исследования в различных регионах европейской части страны указывают на повышенные запасы напочвенных горючих материалов в хвойных лесах северной части зоны смешанных лесов, но особенно в пограничных регионах между зоной смешанных лесов и зоной тайги.

6.1. Запасы горючих материалов велики в сосновых лесах, в лиственничных и березовых лесах они соответственно в 1,5 и 2-3 раза меньше. При этом повышенные запасы-наблюдали в высоко-полнотных древостоях и в древостоях старшего возраста. Лссные пожары особенно сокращаю?1 запасы горючих материалов в южных регионах'.

6.2. Существенного сокращения запасов горючих материалов кно достичь, в частности, более широким использованием при-5И (до 4-х единиц состава), лиственных пород и лиственницы свойным (сосновым и еловым) молоднякам, своевременным проведе-зм рубок ухода за лесом и его реконструкций, применением конт-тируемого огня.

7. Повышение эффективности оценки заг-ораемости лесов по товиям погоды во времени достигнуто, в частности, разработ-* соответствующих новых шкал.

8. Важную роль в высушивании горючих материалов в прост-■ютве играет проникающая к ним солнечная радиация. Высыхание эючих материалов можно замедлить, сокращая проникновение к

л солнечной радиации. Установлено, что даже в сосняках -той из наиболее пожароопасных лесных формаций влажность горю-с материалов (лесной подстилки) может быть вше, чем в ель-{ах, если в сосняках присутствует достаточно густой листвен-\ подлесок. Поэтому с помощью подлеска можно наиболее пожаро-1сную лесную формацию перевести в менее пожароопасную.

9. Одним из признаков высыхания горючих материалов (лес-\ подстилки) до критической влажности в сосновых лесах шетея полное раскрытие сосновых шишек,'находящихся в опадз. I полном раскрытии шишки семенные кроющие чешуи встают почти I прямым углом к центральной ее оси. Наиболее показательно :крытие шишек прошлого года или позапрошлого.

10. Дальнейшее повышение эффективности оценки опасности зникновения,пожаров может вестись, в частности, в направле— 1 более полного учета роли солнечной радиации и влажности

ты.

11. Предлагаемые пути повышения-эффективности оценки опаски возникновения пожаров, имеющие профилактическую направлен-:ть. особенно актуальны для регионов радиоактивного загрязне-I, где последствия пожаров наиболее тяжелые.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Распределение лесных пожаров в границах лесопожарных поясов// Лесн.журн. 1970. № 2. C.I68-I70.

2. Звуковещание в авиаохране лесов// Лесн.хоз-во. 1970.

* II. С.59-60,

3. 0 сезонной динамике лесных пожаров// Лесн.журн. 1971,

* 4. С.19-21.

4. Звуковещание в охране лесов от пожаров// Лесн.-хоз-во. 1972. * 6. С.87.

5. Прогнозирование загораемости сосновых лесов БССР// Не трудыШГГИ, 1975. Вып.68. С.76-88.

6. Изучение пожаров в лесах Белоруссии// Науч.труды ШШ 1976. Вып.83. С.40-46.

7. Относительное число пожаров в различных формациях и типах леса// Лесн.хоз-во. 1977. № 9. С.88-89.

8. Шкала для определения пожарной опасности по условиям погоды// Лесн.хоз-во. 1978. № 6. С.74-75.

9. 0 пожарах в сосняках Белоруссии// Лесн.хоз-во. 1978. № 9. С.64-65.

10. Охрана лесов от пожаров за рубежом// Десохоз, инфор» 1978. № 16. С.21-22.

11. К совершенствованию авиационной охраны лесов от пож< Лесн.хоз-во. 1979. № 7. С.58-59.

12. Совершенствование подхода к борьбе с лесными пожара! Новое в науке и технике лесного хозяйства. 1980. № 13. С.9-К

13. 0 географичности лесных пожаров// Лесн. хоз-во. 198! № 8. С.53-54.

14. Лесные пожары за последние 30 лет в нашей стране// Новое в науке и технике лесного хозяйства. 1981. № 16. С.7.

15. Определение различий лесных участков по интенсивное потери влаги горючими материалами// Новое в науке и технике лесного хозяйства. 1981. № 18. С.II.

16. Лесная пирология (учебное пособие для вузов), - Льв' Вища школа, 1981. 160 с. - На исп.яз.: Pirologia forestal.-Новcu: Vnesbtorgizdat, 19Ü7. 1ЭО е. (Соавторы : шенин Н.М., Швиденко А.И.).

17. К совершенствованию борьбы с лесными пожарами// Лесн. з-во. 1983. № 5. С.56-57.

18. Совершенствование системы предупреждения лесных пожав// Обзорн.информ. - М.: ЦБНТИ Гослесхоэа СССР, 1984. 32 с.

19. Межреспубликанская конференция "Горение и пожары в су"// Новое в науке и технике лесного хозяйства. 1985. № 3. II.

20. Основные факторы высыхания лесного горючего материала// вое .в науке и технике лесного хозяйства. 1985. # 4. С.II.

21. Исследование условий высыхания лесных горючих материа-в// Лесн.журн. 1985. № 2. С.119-122.

22. Совершенствование планирования ресурсов на охрану ле-. от пожаров// Новое в науке и технике лесного хозяйства. 185. № 18. С.8-9. (Соавтор Бредихин М.А.).

23. Солнечная радиация - фактор прироста фитомассы и опас-1сти пожаров в лесу// Науч.труды МЛТИ, 1985. Вып.176. С.72-76.

24. Школа передового опыта "Совершенствование организации фмирования в лесном хозяйстве"// Новое в науке и технике !Сного хозяйства. 1986. № 15. С.5.

25. Планирование площади авиационной охраны лесов в под-тотеме "Охрана природы" АСПР Госплана СССР// Сб.научных тру-)в: Вопросы создания АСПР. - М.: Госплан СССР, 1986. С.101-108.

26. Лесные пожары и пути совершенствования планирования сраны лесов//'Обзорн.информ. - М.: ЦБНТИ Гослесхоза СССР,

387. 32 с.

27. Применение новой шкалы для определения загораемости эсов по, условиям погоды// Лесох'оз. информ. 1987, № 21,. С.7.

28. Условия сокращения горимости лесов// Лесохоз. информ.

388. № 6. С.10.

29. Совершенствование определения причин лесных пожаров// зсохоз. информ. 1988. № 12. С.9.

30. Система оценок опасности возникновения пожаров// Науч. руды МЛТИ, 1990. Вып.234. С.28-30.

31. 0 периодичности лесных пожаров //Лесохоз. информ. 592. N5 С. 32-33.

32. Географичность запасов лесных горючих материалов// зсохоз. информ. 199 2. № 5. С. 33-35.

33. К оценке опасности возникновения лесшх пожаров // зуч. труды МЛТИ, 1992. Вып. 257. С. 156-160.

'./ - . . •• -

Зах. 22 Тир. 100 'Росгипродес*