Противопожарная защита торфяных болот Харовского района Вологодской области

Введение

Ежегодно лесные и лесоторфяные пожары наносят ущерб экономике, который складывается из безвозвратных потерь лесного фонда, запасов добытого торфа и уничтожения торфяных месторождений, а также затрат на локализацию и ликвидацию пожаров.

Из лесных пожаров именно торфяной является самым сложным при тушении, так как затраты на его тушение в десятки раз превышают затраты на тушение других видов, так же тушение торфяного пожара требует привлечения значительного числа людей и техники.

Существуют три причины возгорания торфа: 1) 48% - самовозгорание, 2) 27% - возгорание по вине техники, 3) 25% - антропогенный фактор. Но, не смотря на данную статистику, большая часть лесоторфяных пожаров в нашем районе происходит по вине человека. Они наносят огромный ущерб окружающей среде. При торфяных пожарах обнажаются и обгорают корни деревьев, которые впоследствии погибают. Ослабленные пожарами насаждения становятся очагами распространения вредных насекомых и болезней, что также приводит к гибели лесов. Во время горения торфяных болот ущерб наносится не только природе, но и человеку. Едкий смог, сажа, ядовитые газы приводят к сильному ухудшению самочувствия людей, дорожно-транспортным происшествиям, которые случаются из-за снижения видимости на дорогах до десятков метров. Кроме того, при тушении пожара могут погибнуть и сами пожарные.

Некогда достаточно эффективная система борьбы с пожарами на природных территориях в нашей стране в последние годы находится в состоянии крайнего упадка. Даже в зоне активной защиты леса при нынешнем сокращении возможностей авиалесоохраны и системы наземного наблюдения крайне редко удается обнаружить пожар на ранней стадии.

Особое внимание в настоящее время уделяется вопросу сохранения природных болот, как важного элемента глобальной экосистемы, а так же как минерально-сырьевого потенциала запасов полезных ископаемых. Следует помнить, что для образования 10 см торфа требуется 100 лет.

Тяжелые последствия лесоторфяных пожаров требуют особого внимания к вопросам противопожарной охраны торфяных болот. Эффективно вести борьбу с лесоторфяными пожарами помогает правильная организация противопожарного обеспечения лесов и торфяников в летний пожароопасный сезон. Также немаловажную роль играет экономическое регулирование данной проблемы и культура населения, о чем свидетельствует мировая практика. Например, в Финляндии площади лесоосушения превышают 5 млн. га, производя значительную часть товарной древесины страны. Площадь фрезерных торфоразработок в Канаде многократно превышает российские. Большинство северных равнинных и прибрежных территорий Европы – сельскохозяйственные земли, размещенные на осушенных торфяных болотах. Очаги возгорания там бывают, но серьезные торфяные пожары не происходят именно благодаря экологической культуре населения и эффективному экономическому регулированию природопользования. Внедрение таких механизмов в нашей области обеспечит ответственность государства и чиновников за безопасность граждан, а граждан – за пользование природными ресурсами, что позволит сократить лесные пожары в разы.

Целью данной дипломной работы является разработка мероприятий, направленных на обеспечение противопожарной защиты торфяных болот Харовского района Вологодской области, на основе изучения отечественного опыта прогнозирования, предотвращения и ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций, связанных с торфяными пожарами.

1. Естественно-историческая характеристика района и пожароопасных объектов

1.1. Географическое положение Харовского района

Харовский район расположен в центральной части Вологодской области. На севере район граничит с Вожегодским, на востоке с Сямженским, на западе с Усть- Кубинским и на юге с Сокольским районами.

Районный центр – г. Харовск расположен в нижнем течении несудоходной реки Кубены, на магистральной железной дороге Вологда – Архангельск. Возникновение современного города Харовска связано со строительством железной дороги Москва- Архангельск и строительством стекольного завода (1903 г.), при котором возник небольшой поселок. В дальнейшем поселок растет благодаря возникновению и развитию новых промышленных предприятий (лесопромышленный комбинат, шпалопропиточный завод, льнозавод, молокозавод, хлебозавод).

С севера на юг через район проходит железнодорожная магистраль Северной железной дороги. В пределах района протяженность ее 90 км. Районный центр г. Харовск одновременно является железнодорожной станцией. Расстояние от г. Харовска (ст. Харовская) до областного центра г. Вологда- 89 км, г. Москва- 586 км, г. Санкт- Петербург- 702 км, г. Архангельск- 545 км, г. Мурманск- 1434 км.

Кроме железнодорожной связи город имеет связь с центром области по автомобильным дорогам Вологда - Сямжа - Харовск – 172 км и Вологда- Сокол- Харовск- Вожега- 119 км.

1.2. Климатические условия

Климатические характеристики района позволяют заниматься земледелием сравнительно продуктивно, хотя почвы тут имеют низкое естественное плодородие и ощущается недостаток тепла в течение вегетационного периода. Температурный режим и количество биопродуктивной влаги показывают, что в районе имеются возможности для повышения урожайности основных сельскохозяйственных культур (зерновых, картофеля, льна- волокна многолетних трав на сено) (табл.1.1).

Таблица 1.1

Природные условия

1.3. Рельеф

Основные черты рельефа обусловлены ледниковой аккумуляцией. Преобладающим типом рельефа является моренная равнина, сложенная карбонатными валунными суглинками и супесями. Относительные высоты равны до 5-7 м. уклоны до 4°. На равнине выделяются участки холмистого и холмисто-увалистого моренного рельефа. Высота возвышенностей 7- 20 м, склоны крутизной до 7- 10°, вершины уплощенные. Рельеф района благоприятен для сельскохозяйственного освоения и промышленно- гражданского строительства.

1.4. Гидрография

Гидрографическая сеть района представлена рекой Кубеной с ее притоками Сить, Катрома и Чивица. Кроме того, имеются реки Двиница, Уфтюга, Нижняя Кизьма, Верхняя Кизьма, Яхреньга, Вондожь, Пундуга, Содошка, Пугдя.

К бассейну реки Катромы принадлежит озеро Катромское. Площадь водосбора озера- 602 кв. км, площадь зеркала- 14, 2 кв. км.

Анализ стоковых характеристик рек показывает, что район водообеспечен не одинаково:

- ограничено водообеспечена центральная часть района, прилегающая к реке Кубене;

- не водообеспечена северная и южная части района, где речная сеть представлена притоками реки Кубены (Сить, Вондожь, Катрома) (1).

1.5. Полезные ископаемые

По минерализации, химическому составу реки района пригодны для хозяйственно-питьевого водоснабжения и орошения.

В районе имеется 17 месторождений торфа. Наиболее крупные: Малая Чисть I (запасы более 7,5 млн. тонн) и Петровское (запасы более 2,6 млн. тонн). Разведанные запасы торфа – 21,4 млн. куб. м. или 0,8 % областного запаса.

В целом по району минерально-сырьевой потенциал (МСП) запасов полезных ископаемых Харовского района составляет 1703,43 млн. рублей или 0,8 % от областного, его преобладающая часть (64,3 %) связана с запасами месторождений торфа, еще 13,9 и 12,5 % - с запасами месторождений соответственно пресных подземных вод и глин кирпичных, а доля песчано-гравийного материала (ПГМ) составляет 9,2 % (табл.1.2) (2).

Таблица 1.2

Минерально-сырьевой потенциал запасов полезных ископаемых Харовского района

1.6. Болота Харовского района

Наиболее заболоченными частями района являются западная и южная части. Большинство болот относится к группе болот-клюквенников. Они взяты под охрану решением Вологодского Облисполкома №497 от 14.08.78г.

В районе встречаются болота 3-х групп: верховые, переходные, низинные. Но они распределены неравномерно. Верховые торфяные болота формируются в условиях застойного увлажнения атмосферными водами. Для этих почв характерно развитие влаголюбивой олиготрофной растительности, произрастающей при почти полном отсутствии кислорода в воде, а также при крайне небольшом количестве питательных элементов и сильнокислой реакции. Наиболее характерными растениями-индикаторами верховых болотных почв являются сфагновые мхи; из древесных растений – сосна, обычно сильно угнетенная реже угнетенная ель, карликовая береза, полукустарники – багульник, кассандра, голубика), клюква, а также морошка. Основными показателями почв болотного верхового типа являются органогенные горизонты, целиком состоящие из органических остатков олиготрофной растительности, высокая кислотность (рНсол2,5-3,8), низкая зольность (2,4-6,5% на сухое вещество) и небольшой объемный вес (0,03-0,10); твердая фаза в этих горизонтах занимает от 0,14 до 0,65% объема почв. Влагоемкость почв очень высокая – в зависимости от ботанического состава органогенные горизонты могут поглощать от 700 до 1500% влаги на сухое вещество. Валовое содержание Ca, K и P низкое (соответственно 0,1-0,7; 0,03-0,08 и 0,03-0,2% на сухую навеску). Ненасыщенность основаниями высокая (50-90%). Низинные торфяные болота формируются в глубоких депрессиях рельефа на водораздельных равнинах, в понижениях речных террас, а также на склонах в таежно-лесной и лесостепной зонах, то есть всюду, где обеспечен приток в той или иной степени минерализованных грунтовых вод. Особенно хорошо распространены на древнепойменных террасах, древних ложбинах стока ледниковых вод, на понижениях среди камов и моренных холмов и в обширных вводно-ледниковых низменностях типа полесий. Для низинных болотных почв характерно развитие эфтрофной и мезотрофной растительности (осоки, тростники, гипновые мхи; кустарники – ольха, ивняки, березняки; угнетенная древесная растительность – ель, береза, сосна). Органогенные горизонты этих почв состоят в основном из остатков эфтрофной болотной растительности. Объемный вес их колеблется от 0,1 до 0,2 г/см3 и выше. Твердая фаза почв занимает от 0,5 до 12 % объема почвы. Реакция почвы варьирует от кислой до нейтральной. Переходные торфяные болота занимают промежуточное положение между верховыми и низинными и имеют, кроме атмосферного, и грунтовое питание. Зольность торфа пониженная, реакция слабокислая.

Низинные болота, в основном, распространены на севере и в центральной части Уфтюгского ландшафта. Самые крупные из них: Якушевское, Лебежское, Еланское I и Еланское II.

Верховые болота приурочены к Харовскому ландшафту. Это преимущественно плоская переувлажнённая равнина с высокой степенью заболоченности.

Переходные болота тоже распространены в Харовском ландшафтном районе. Это болото Пасное (самое маленькое по площади) и Матюшинское.

Большинство болот охраняются как группа клюквенных болот (согласно рещению областного Совета народных депутатов №497 от14.08.78 г и №515 от 17.08.79 г.). Только 3 болота в районе охраняются как торфяные болота, то есть ценные в отношении запасов торфа и как ценные природные объекты (по решению Облисполкома № 524 от 16.12.89г.). И одно болото («Сухое») является ценным торфяным месторождением, требующим охраны (по решению Исполкома Вологодского областного Совета депутатов трудящихся № 259 от 24.05.73г.).

На всех болотах запрещены мелиоративные работы, вокруг многих болот выделяется водоохранная зона, на большинстве болот установлен заказной режим охраны (табл. 1.3) (1).

Таблица. 1.3

Охраняемые болота Харовского района

1.7. Виды лесных и торфяных пожаров

Лесные пожары принято подразделять на низовые (составляют по количеству до 90 %), верховые и подземные (почвенные). В свою очередь, низовые и верховые пожары могут быть устойчивыми и беглыми. Показатели силы пожара представлены см. табл. 1.4.

Таблица 1.4

Показатели силы пожара

Устойчивый низовой пожар распространяется по нижнему ярусу леса (горит напочвенный покров, подлесок, валежник) с малой скоростью (до 0,5 м/мин), охватывая нижние части стволов деревьев и выступающие на поверхность корни.

При беглом низовом пожаре сгорает живой и мертвый напочвенный покров, валежник, самосев леса, хвойный подрост и подлесок, но за счет более благоприятных условий (сухой лес, ветреная погода) такой пожар распространяется с повышенной скоростью (более 0,5-1 м/мин.) и высотой пламени, обходя места с повышенной влажностью покрова.

Для низового пожара характерна вытянутая форма пожарища с неровной кромкой. Цвет дыма светло-серый, скорость распространения низовых пожаров против ветра в 6-10 раз меньше, чем по ветру. В ночное время скорость распространения пожара меньше, чем днем. При изменении направления ветра усложняется определение формы пожара – его основных элементов фронта, тыла, флангов. В таких случаях, особенно когда пожар принял большие размеры, возможно окружение огнем людей в лесу.

Верховой устойчивый пожар является следующей стадией низового. Пламя низового пожара поджигает кроны деревьев, при этом сгорает хвоя, листья, мелкие и более крупные ветви. Переход низового пожара на полог древостоя происходит при сильном ветре, а также в насаждениях с низко опущенными кронами, в разновозрастных насаждениях, а также при обильном хвойном подросте (особенно на горных склонах при распространении огня вверх). Древостой после верхового пожара, как правило, полностью погибает, остаются только обугленные остатки стволов. При верховом устойчивом пожаре огонь распространяется по кронам только по мере продвижения кромки низового пожара.

При верховом беглом пожаре, который возникает только при сильном ветре, огонь распространяется по кронам деревьев "скачками", опережая фронт низового пожара. Ветер также разносит горящие ветви и искры, которые создают новые очаги низовых пожаров на сотни метров впереди основного очага. В ряде случаев огонь "перебрасывается" указанным способом через реки, широкие дороги, безлесные участки и другие кажущиеся рубежи для локализации пожара.

Во время "скачка огня" пожар распространяется по кронам со скоростью 15-25 км/час, однако средняя скорость распространения беглого верхового пожара всегда меньше, так как после "скачка" происходит задержка распространения фронта пожара до тех пор, пока низовой огонь не пройдет участок с уже сгоревшими кронами. Это происходит потому, что "скачок огня" вызывается подогревом полога леса теплотой низового огня. Тепловой поток, поднимаясь по направлению ветра наклонно, подогревает кроны деревьев впереди фронта огня на значительном расстоянии. При воспламенении хотя бы одной из крон почти мгновенно воспламеняются и другие и огонь "скачет" по подогретым кронам, но затем вне сферы действия подогрева затухает. На следующем участке, когда низовой огонь подойдет к фронту, процесс подогрева полога повторяется и опять происходит "скачок огня".

Верховые пожары, выделяя большое количество теплоты, вызывают восходящие потоки продуктов горения и нагретого воздуха и образуют конвективные колонки диаметром в несколько сотен метров. Их поступательное движение совпадает с направлением продвижения фронта пожара. Пламя в середине колонки может подниматься на высоту до 100-120 метров. Конвективная колонка увеличивает приток воздуха в зону пожара, порождающий ветер, который усиливает горение.

Подземные (торфяные) пожары возникают на хорошо просохших участках с торфяными почвами или с мощным слоем лесной подстилки (до 20 см и более). Пожар по слою торфа распространяется медленно – до нескольких метров в сутки. Торф и лесная подстилка сгорают на всю глубину сухого слоя или до минеральной (земляной) почвы (3).

Чаще всего почвенные лесные пожары представляют собой дальнейшую стадию развития низовых. На первой стадии пожара более сухой торфянистый слой выгорает только под деревьями, которые беспорядочно падают, и лесной участок, поврежденный пожаром, выглядит как изрытый. Затем продолжается почвенное воронкообразное горение вглубь торфяного слоя. При ветре горящие частицы торфа и лесной подстилки перебрасываются на соседние участки, способствуя развитию пожара по площади торфопочвы, возникновению низовых пожаров

Торф – молодое геологическое образование, зарождающееся в результате отмирания болотной растительности при избыточном количестве влаги и недостаточном доступе воздуха. Скопление торфа на определенной площади в виде однородных или различных по характеру и мощности слоев называется торфяной залежью. В зависимости от водно-минерологических условий различают три типа торфа: низинный, переходный и верховой.

Под воздействием температуры, влажности и других причин торф постепенно разлагается. Чем выше степень разложения торфа, тем больше он подвержен возгоранию.

Возгорание торфа возможно в течение всего года, но чаще всего во второй половине лета, когда он высыхает. Происходит самовозгорание торфа в результате саморазогрева, а также возгорание из-за попадания на него искр от источников огня и работающих машин; грозовых разрядов и пр.

Процесс самовозгорания торфа имеет четыре периода изменения температуры, продолжающиеся до года, при которых температура внутри торфяной залежи поднимается до 60°С и выше. Серьезную опасность в пожарном отношении представляет и торф, хранящийся в штабелях по месту добычи.

Разогреваясь, торф превращается в сухую перистую массу – полукокс, которая при соприкосновении с кислородом воздуха самовозгорается. При этом образуются отдельные скрытые очаги горения, обнаруживаемые по выделяющемуся дыму. Скорость выгорания торфа в безветренную погоду или при слабом ветре составляет примерно 0,18 кг/м2. Скорость распространения торфяного пожара обычно небольшая – несколько метров в сутки. На такие пожары не влияют ни суточные изменения погоды, ни ветер. Они могут длиться месяцами, даже в дождь и снег.

Торфяной пожар характеризуется высокой температурой в зоне горения и сильной задымленностыо. В развитии торфяного пожара можно выделить три периода. Первый, начальный – загорание торфа – характеризуется малой площадью очага, небольшой скоростью горения, сравнительно низкой температурой и слабой задымленностыо. Второй период – это интенсивное горение и, соответственно, нарастание скорости и температуры горения. Третий период отличается высокой температурой горения, сильной задымленностыо и большой площадью распространения (4).

По величине площади, охваченной огнем, все перечисленные виды пожаров классифицируются в соответствии с данными см. в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Классификация лесных пожаров по величине площади, охваченной огнем

2. Анализ статистических данных о повторяемости и последствиях торфяных пожаров

2.1. Динамика и последствия лесных и торфяных пожаров в Вологодской области

Вологодская область расположена в зоне тайги. Леса занимают 70% территории и составляют главное богатство области. Преобладающими лесообразующими породами являются ель, сосна, береза, осина. Наиболее опасными в пожарном отношении являются сосновые и еловые леса и свежие вырубки. Особое место здесь занимают молодняки хвойных пород, которые могут подвергаться верховым лесным пожарам.

Большие площади (более 10%) занимают болота, преимущественно верховые, образующие мощные торфяные залежи, которые в летнее время, при сухой жаркой погоде, являются объектами повышенной пожарной опасности.

С 1997 года по 2006 год количество лесных пожаров в Вологодской области составило 2537 очагов, площадь лесных пожаров составляет 41713,27 га, площадь торфяных 14556га. Общая площадь выгоревшего лесного фонда составляет 56269,27 га.

Наиболее пожароопасными районами являются: Кадуйский, Бабаевский, Устюженский, Череповецкий, Чагодощенский, Белозерский, Вологодский, Тотемский, Великоустюгский районы, где преобладают хвойные молодняки и сухие типы леса, а также места разработки торфа в Вологодском, Кадуйском и Чагодощенском районах торфопредприятиями «Турундаевское», «Уломское», «Дедово-Поле».

Ниже на рисунках показаны сравнительные во времени графики сгоревших площадей, а также сравнивается количество возникших пожаров (рис. 2.1, 2.2, 2.3, 2.4).

Рис. 2.1 – Соотношение площадей (в гектарах) лесных и торфяных пожаров

на территории Вологодской области за период 1997-2002 гг.

Рис. 2.2 – Соотношение площадей (в гектарах) лесных и торфяных пожаров

на территории Вологодской области за период 2003-2006 гг.

Рис. 2.3 – Динамика сгоревшей площади торфяных болот на территории Вологодской области в 1997-2006 гг.

Рис. 2.4 – Динамика количества лесных и торфяных пожаров на территории

Вологодской области в 1997-2006 гг.

Анализируя данные графики по годам, можно отметить, что лесные и торфяные пожары по количеству, и по сгоревшей площади лесов и торфяников, распределены неравномерно. Это связано с тем какой был год: сухой или с регулярным выпадением осадков, т.е. степенью пожарной опасности в лесу по условиям погоды (комплексный показатель В.Г. Нестерова). Пожарная опасность по условиям погоды определяет возможность горения лесных горючих материалов в зависимости от их влажности, определяемой погодными условиями. Показатель пожарной опасности (класс пожарной опасности КПО) в лесу по условиям погоды определяется на 12 ч местного времени, следующим образом от температуры воздуха (на 12 ч местного времени) отнимают температуру точки росы. Полученную разность умножают на температуру воздуха. Эти произведения, начиная с последнего дня, когда выпали осадки, ежедневно суммируются. Их нарастающий итоги будет искомым показателем. При выпадении за сутки осадков более 3,0 мм показатель за предыдущие дни отбрасывается, и его наращивание вычисляется заново.

При удаленности метеостанций от лесных массивов, для которых определяется пожарная опасность, более чем на 20-25 км рекомендуется проводить метеонаблюдения непосредственно в лесхозах и лесничествах, для чего необходимы осадкомер, психрометр и психрометрические таблицы. Психрометр устанавливают вне помещения на высоте 2 м от земли. По сухому термометру определяют температуру воздуха, а на основании отсчетов по сухому и смоченному термометрам при помощи психрометрических таблиц находят точку росы (2.1).

(2.1)

где – температура воздуха на 12 ч дня;

tm.p. – температура точки росы на 12 ч дня.

В результате ежедневного подсчета определяется комплексный показатель пожарной опасности.

Экспериментальным путем была определена и построена следующая шкала:

I класс 0-300 – пожарная опасность отсутствует;

II класс 301-1000 – малая пожарная опасность;

III класс 1001-4000 – средняя пожарная опасность;

IV класс 4001-10000 – высокая пожарная опасность;

V класс 10001 и более – чрезвычайная пожарная опасность (5)

Таблица 2.1

Пример расчета комплексного показателя пожарной опасности по условиям погоды