Тема: ОЦЕНКА ВЛИЯНИЯ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ПОЖАРОВ НА ГОРЮЧИЕ ДРЕВЕСНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Природные пожары происходят по всему миру приводя не только к огромным экономическим затратам, но также угрожают здоровью и жизни человека, уничтожают лесную растительность и биомассу, что, в свою очередь, влечет значительную эрозию почв под воздействием воды и ветра. За период с 2003 по 2007 гг. ежегодно в мире в среднем происходило 487 тыс. пожаров и выгорало более 60 млн га покрытой лесом площади и прочих земель. Самые крупные выгоревшие площади отмечались в США, Канаде, Бразилии, Португалии, России, Польше, Испании, Венгрии, Аргентине и др. странах.
В июле и августе 2010 года в результате аномально высокой температуры и длительного отсутствия осадков площадь лесных пожаров в нашей стране, по данным Федеральной службы государственной статистики Российской Федерации, составила более 2,1 млн га, сгорело около 2,5 тыс. жилых домов, а общий материальный ущерб оценивается в 85,5 млрд руб. В 2011 году лесными пожарами была охвачена Сибирь и Дальний Восток, по данным космоснимков огнем пройдена площадь около 10 млн га. Огромный урон пожарами наносится и Гослесфонду. По данным Росстата [1] площадь погибших лесных насаждений в России за 10 лет (с 2000 по 2009 гг. включительно) составила 4,7 млн га. Из них почти 68 % погибло от пожаров и сгорело на корню более 290 млн куб. м. древесины. Среднее число пожаров за указанные 10 лет составило почти 28 тыс. возгораний в год, а потери древесины - 29,1 млн куб. м. в год.
Ситуация с природными пожарами за рубежом в последние годы также остается напряженной, о чем свидетельствуют пожары в Греции (2007, 2009 гг.), США (2009, 2011, 2013 гг.), Португалии (2003, 2005 гг.), Австралии (2009, 2015 гг.).
Вопросам, связанным с изучением возникновения и распространения природных пожаров, посвящено множество работ как российских, так и зарубежных авторов. Физико-математическому исследованию лесных пожаров относятся работы Конева [2], Гундара [3], Гришина [4], Доррера [5], F.A. Albini [6], R.C. Rothermel [7]. В монографии Доррера Г.А., в частности, предложена модель, описывающая лесной пожар как бегущую волну в неоднородной и анизотропной среде. Существенным элементом является введение теплового (модельного) фронта, имеющего параболическую в плане форму, что позволяет учесть конфигурацию и ориентацию фронта горения относительно направления распространения, а также решать такие задачи, как, например, исследование зависимости скорости стационарного распространения фронта горения от его геометрических характеристик. Кроме того получено уравнение контура пожара на основе уравнений Гамильтона-Якоби. Разработана методика оценки динамики лесных пожаров по их инфракрасным снимкам. Также автором [5] разработаны и реализованы система моделирования процессов распространения и локализации лесных пожаров, а также система управления противопожарными силами авиационной лесной охраны СПЛАТ.
Как показывает практика, количество разрозненных очагов возгорания, либо крупномасштабных пожаров, не уменьшается год от года, несмотря на усовершенствование систем прогноза систем лесной пожарной опасности. В последнее время очаги возгорания возникают в более отдаленных и заболоченных местностях, что осложняет доставку техники для их локализации. Отчасти это связано с расширением хозяйственной деятельности человека, что повышает риск появления пожара, а также вырубку доступных лесных ресурсов. Актуальность изучения воздействия очага горения на торфяники и древесину объясняется необходимостью углубленного понимания теплофизических процессов, протекающих при зажигании и горении торфа и древесины, а также изучению механизмов перехода одного типа пожара в другой с целью уточнения существующих мер по предотвращению, локализации и тушению природных пожаров.
Лес (фитоценоз) - специфическая устойчивая система живых и неживых компонентов, в которой при определенных погодных условиях возникают лесные пожары [8].
К живым компонентам относятся разные группы и виды лесных растений: деревья, кустарники, трава, мох, лишайники. Неживые компоненты: опад, состоящий из отмерших, но не потерявших структуру веточек, хвоинок, листвы, сухой травы.
Лесным пожаром называется явление неуправляемого многостадийного горения в открытом пространстве на покрытой лесом площади, в рамках которого имеют место взаимосвязанные процессы конвективного и радиационного переноса энергии нагревания, сушки и пиролиза лесных горючих материалов, а также горение газообразных и догорания конденсированных продуктов пиролиза [8].
Ключевые слова: природные пожары, горящие частицы, тепловое излучение, огнестойкость древесины, огнезащитные составы, физическое моделирование.
Объект исследования: строительные материалы из древесины.
Целью дипломной работы является: физическое моделирование различных сценариев зажигания образцов строительных материалов из древесины в результате воздействия различных поражающих факторов при природных пожарах.
В соответствии с обозначенной целью поставлены следующие задачи:
1) Анализ современного состояния физического моделирования различных сценариев зажигания образцов древесных материалов в результате воздействия различных поражающих факторов при природных пожарах;
2) Лабораторные исследования воздействия тлеющих частиц на образцы древесных горючих материалов;
3) Лабораторные исследования влияния модельного низового лесного пожара на образцы древесных строительных материалов
4) Среднемасштабные экспериментальные исследования распространения полевого пожара и его воздействие на конструкции из древесных материалов
Купить

1. Проведен литературный обзор экспериментальных исследований различных сценариев зажигания образцов древесных материалов в результате воздействия поражающих факторов при природных пожарах.
2. В лабораторных условиях проанализирована вероятность воспламенения образцов древесины при воздействии точечного источника зажигания.
3. Проведена оценка влияния фронта модельного низового пожара на поверхность образцов древесины, а в качестве метода диагностики использовалась ИК-термография. За основу была взята модель низового лесного пожара слабой интенсивности, как наиболее распространенного в природных условиях, моделирование которого в лабораторных условиях не представляло существенных технических затрат. Максимальная температура, которая достигалась на поверхности исследуемых образцов, составляла: для фанеры - 728 oC. , для ОСП-плиты - 748 oC., ДСП - 455 oC. В результате обработки полученных экспериментальных данных были установлены теплонапряженные участки на поверхности моделей деревянных образцов в результате воздействия фронта низового лесного пожара, характерные размеры которых составляли: фанеры - 30^50 мм, для ОСП-плиты - 35x30 мм, ДСП 30x50 мм.
4. Данные, полученные в результате эксперимента, обрабатывались оператором с использованием программного обеспечения Altair. Особенностью данного программного обеспечения является то, что в нем предусмотрены инструменты измерения, которые позволяют определять значение температуры в точке, на прямой и средние значения в рабочей области. В данной работе, при обработке термограмм, область исследуемого образца древесины покрывалась горизонтальными прямыми с шагом 3 пикселя, в результате чего были получены поля температуры. Теплонапряженные участки определялись путем выделения областей максимальной температуры на поверхности исследуемого образца.

Купить