Анотація до роботи:

Тарасенко О.А. Вплив просторових флуктуацій пірологічних параметрів середовища на інтегральні характеристики низової лісової пожежі та умови її гасіння. – Рукопис.

Дисертація на здобуття вченого ступеня кандидата технічних наук по спеціальності 21.06.02. – “Пожежна безпека”. Академія цивільного захисту України, Харків, 2004 р.

Побудовані імовірнісні математичні моделі неоднорідного шару лісового горючого матеріалу і швидкості розповсюдження низової лісової пожежі по ньому. Швидкість є стаціонарний випадковий процес з математичним сподіванням, що знаходиться за моделлю Ротермела та дисперсією тим більшою, чим більше ступінь неоднорідності середовища. Модель швидкості дозволяє знайти інтегральні параметри пожежі – площі та периметру, а також імовірності гасіння пожежі. Показано, що величина периметра, а отже і об’єм робіт з локалізації пожежі, безпосередньо залежить від зламаності контуру. Остання зростає з часом і залежить від ступеню неоднорідності горючого шару та тактико-технічних параметрів засобів пожежегасіння. Урахування впливу вітру та залежності швидкості гасіння пожежі від часу дозволяє знайти мінімальний термін, що потрібен для локалізації пожежі. Це дозволяє оптимізувати початкове місцеположення сил пожежегасіння та напрямок їх руху вздовж контуру пожежі. Рекомендованою тактикою гасіння є локалізація пожежі при русі з флангів в сторону фронту.

У роботі отримані нові науково обґрунтовані результати, що у сукупності забезпечують рішення науково-практичної задачі по вивченню впливу просторових флуктуацій пірологічних параметрів середовища на інтегральні характеристики низової лісової пожежі й умови його гасіння. При цьому:

1. Показано, що лісові пожежі є однією з найпоширеніших природних небезпек. Найбільше поширеним типом лісових пожеж є низові. По генетичній класифікації низові пожежі можна назвати основним видом лісових пожеж, а підземний і верхові – похідними.

2. З'ясовано, що для успішної ліквідації вогнищ низових лісових пожеж необхідно знати закономірності їх розвитку і взаємодії із силами пожежегасіння. Найбільш ефективним інструментом виявлення даних закономірностей є математичне моделювання.

3. Показано, що на характер розвитку низової лісової пожежі впливають не тільки неоднорідності макромасштабу (тобто ті, що порівняні з масштабом всього лісового масиву), але і малі (некартографовані) неоднорідності шару лісового горючого матеріалу.

4. Проведений огляд літератури продемонстрував відсутність математичних моделей лісових пожеж, що враховують малі неоднорідності (флуктуації) пірологічних характеристик шару лісового горючого матеріалу.

5. Показано, що детермінований підхід неприйнятний для завдання просторових флуктуацій пірологічних характеристик, і для опису такого шару необхідно використовувати імовірнісні методи.

6. Отримана стохастична математична модель неоднорідного шару горючого матеріалу, чиї пірологічні характеристики піддаються просторовим флуктуаціям. Шар рослинного горючого матеріалу являє собою векторне випадкове поле, що задається середніми значеннями, дисперсіями і радіусами кореляції. Показано, що поняття неоднорідності шару є відносним. Критерієм у визначенні поняття неоднорідності є масштабний фактор, властивій кромці низової лісової пожежі.

7. Використовуючи відомий з пожежно-технічної літератури підхід, визначений цей масштабний фактор – критична відстань запалення фрагмента шару рослинного матеріалу кромкою низової лісової пожежі.

8. Використовуючи модель неоднорідного шару ЛГМ і модель Ротермела швидкості низової лісової пожежі по однорідному шару ЛГМ, отримана модель швидкості поширення кромки низової лісової пожежі по неоднорідному шару ЛГМ у вигляді стаціонарного нормального випадкового процесу. Показано, що дисперсія швидкості тим вище, чим вище ступінь неоднорідності горючого середовища.

9. Для спрощення моделі швидкості поширення низової лісової пожежі проведена її апроксимація у вигляді поліноміальної залежності. Водночас це дозволило виявити найбільш значущі параметри, що впливають на швидкість пожежі. Показано, що основними факторами, що визначають швидкість поширення низової лісової пожежі є швидкість вітру, товщина шару, теплоутворююча здатність матеріалу і вологовміст шару ЛГМ.

10. Отримано математичну модель імовірності самолокалізації низової лісової пожежі, що розвивається в умовах просторово нерівномірно розподілених пірологічних характеристик. Дана модель допускає інтерпретацію у вигляді імовірності локалізації низової лісової пожежі силами пожежегасіння. Показано, що на першій і другій стадіях розвитку пожежі неоднорідність пірологічних характеристик підвищує імовірність локалізації пожежі. На третій стадії спостерігається протилежний ефект, - чим більш неоднорідний є шар ЛГМ, тим пізніше (або з меншою імовірністю) відбудеться гасіння. Справедливість отриманої моделі доведена шляхом граничного переходу до класу детермінованих описів.

11. Отримано математичні моделі інтегральних характеристик низової лісової пожежі – площі і периметра в умовах вітрового впливу. Показано, що облік флуктуацій пірологічних параметрів шару ЛГМ призводить до збільшення значень даних характеристик у порівнянні з детермінованими моделями, у яких вплив флуктуацій ігнорується. Показано, що з часом зростає зламаність контуру пожежі, що приводить до нелінійного росту периметра. Довжина кромки пожежі, з урахуванням її зламаності, є величиною відносною. Значення її, і, відповідно, обсяг робіт з локалізації пожежі, залежать від тактико-технічних параметрів використовуваних при гасінні технічних засобів.

12. Підтверджено вірогідність отриманих результатів шляхом проведення експериментальних досліджень по з’ясуванню впливу неоднорідностей пірологічних параметрів (на прикладі вологовмісту шару) на периметр контуру низової лісової пожежі.

13. Показано, що існує можливість знаходження оптимального тактичного рішення по початковому розміщенню і напрямку руху сил пожежегасіння уздовж контуру низової лісової пожежі в умовах дефіциту сил пожежегасіння. Дане оптимальне рішення визначається значеннями фізичних параметрів у зоні горіння і характеристиками використовуваних вогнегасних засобів. В основі вибору оптимального рішення покладена мінімізація часу локалізації пожежі. На основі отриманої моделі часу локалізації пожежі створена комп'ютерна програма, що дозволяє виробити оптимальне рішення по тактиці гасіння пожежі. Для підрозділу, що першим прибув на місце пожежі, рекомендованою тактикою є гасіння пожежі при русі з флангу убік фронту. Оптимальне початкове місцеположення сил пожежегасіння визначається параметрами ЛГМ, ступенем їх неоднорідності, швидкості вітру, тактико-технічними параметрами засобів гасіння. Використання рекомендованої тактики збільшує ефективність гасіння низової лісової пожежі на приблизно на 20%.

Публікації автора:

1. Тюрин С.А., Дыгало А.М., Тарасенко А.А. Анализ математических моделей лесных пожаров // Проблемы пожарной безопасности. - Выпуск 10. - Харьков: Фолио, 2001. С. 195-198.

2. Басманов А.Е., Созник А.П., Тарасенко А.А. Экспериментально-аналитическая модель скорости распространения низового лесного пожара // Проблемы пожарной безопасности. - Выпуск 11. - Харьков: Фолио, 2002. С. 17-25.

3. Абрамов Ю.А., Тарасенко А.А. Определение понятия пространственной неоднородности пирологических характеристик слоя лесного горючего материала // Вестник Международного Славянского Университета. Серия «Технические науки». № 7, Т. V. – Харьков: МСУ, 2002. С. 29-31.

4. Абрамов Ю.А., Тарасенко А.А. Определение критического расстояния воспламенения фрагмента растительного горючего материала кромкой низового лесного пожара // Проблемы пожарной безопасности. - Вып. 14. - Харьков: Фолио, 2003. С. 12-18.

5. Абрамов Ю.А., Мигунова Л.В., Тарасенко А.А. Исследование процессов распространения лесного пожара методами стохастического анализа // Проблемы пожарной безопасности. - Юбилейный выпуск. - Харьков: Фолио, 2003. С. 65-73.

6. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е., Тарасенко А.А. Вероятностная модель распространения и тушения лесного пожара // Проблемы пожарной безопасности. - Выпуск 13. - Харьков: Фолио, 2003. С. 3-11.

7. Абрамов Ю.А., Тарасенко А.А. Описание развития лесного пожара в виде случайного ветвящегося процесса // Інтегровані технології та енергозбереження. - Вып. 3. – Харків: НТУ “ХПІ”, 2002. С. 52-59.

8. Абрамов Ю.А., Тарасенко А.А. Лесной пожар как ветвящийся процесс. Случай вырождения // Проблемы пожарной безопасности. - Вып. 12. - Харьков: Фолио, 2002. С. 10-15.

9. Абрамов Ю.О., Тарасенко А.А. Моделирование развития лесного пожара // Проблемы пожарной безопасности. - Спец. выпуск - Харьков: Фолио, 2000. С. 3-9.

10. Абрамов Ю.А., Басманов А.Е., Тарасенко А.А. Повышение эффективности тушения низового лесного пожара при учете пространственной неоднородности горючей среды // Проблемы пожарной безопасности. - Спец. выпуск - Харьков: Фолио, 2004. С. 3-18.

11. Говаленков С.В., Дыгало А.М., Тарасенко А.А. Оценка принятия решения руководителем тушения лесных пожаров // Проблемы пожарной безопасности. - Выпуск 9. – Харьков: Фолио, 2001. С. 40-43.

12. Тарасенко А.А. Определение временной частоты изменения скорости распространения беглого низового лесного пожара // Тези доповідей науково-практичної конференції «Моделювання лісових пожеж». – Харків: АПБ України. - 2003. – С. 21-23.

13. Абрамов Ю.А., Тарасенко А.А. Математическое моделирование распространения беглого низового пожара. Тези доповідей науково-практичної конференції «Моделювання лісових пожеж». – Харків: АПБ України. - 2003. – С. 4-5.

14. Абрамов Ю.А., Тарасенко А.А. Влияние вида корреляционной функции скорости распространения низового лесного пожара на дисперсию радиуса области пожара // Материалы VI науч.-практ. конф. «Пожарная безопасность». – Харьков: АПБУ. - 2003. – С. 49-51.

15. Абрамов Ю.А., Тарасенко А.А. Стохастическая модель распространения низового лесного пожара // Тезисы II Междунар. науч.-практ. конф. «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация». – Ч.2. - Минск: Изд. центр БГУ. - 2003г. - С. 20-21.

16. Абрамов Ю.А., Дыгало А.Н., Тарасенко А.А. Моделирование контура лесного пожара // Тезисы Междунар. науч.-практ. конф. «Ликвидация аварий и их последствий». – Донецк: Респиратор. – 2002. – С. 3-4 с.