Анотація до роботи:

Калиновський А.Я. Вплив змін параметрів вітру й вологості лісового пального матеріалу на інтегральні характеристики низової лісової пожежі. - Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 21.06.02. - пожежна безпека, Університет цивільного захисту України, Харків, 2007 р.

Розвинені узагальнена екпериментально-аналітична модель годографа швидкості поширення низової лісової пожежі та аналітичну модель опису поточного положення й параметрів (периметра й площі) контуру вигоряння з урахуванням зміни вологості й параметрів вітру. Показано, що короткочасними флуктуаціями параметрів вітру можна знехтувати при розрахунках контурів вигоряння. Отримано, що залежність годографа від часу приводить до істотних змін як форм контурів розвиненої пожежі, так і напрямків їх найнебезпечніших поширень.

Вивчено вплив форми й розмірів вогнища загоряння на форму й розміри контуру вигоряння. Показано, що форма контуру пожежі при врахуванні варіацій вологості горючого матеріалу істотно відрізняється від простої еліптичної форми.

Показано, що величина площі пожежі у випадку збільшення вологості зростає за повільніше в порівнянні з однорідним випадком і швидше - у випадку зменшення вологості, а периметр в обох випадках зростає швидше в порівнянні з однорідним випадком.

Результати досліджень представлені у вигляді програмних продуктів, що дозволяють скоротити час, необхідне для прийняття управлінського рішення керівником гасіння пожежі.

У роботі отримані нові науково обґрунтовані результати, які в сукупності забезпечують вирішення науково-практичної задачі з оцінки впливу зміни параметрів вітру та неоднорідного й анізотропного розподілу вологості лісового пального матеріалу на динаміку низової лісової пожежі, що спирається на запропоновані моделі годографу швидкості її розповсюдження та динаміки руху.

При цьому:

1. Показано, що ландшафтні пожежі є найнебезпечнішим і розповсюдженим видом природних надзвичайних ситуацій. Найпоширенішим і основним видом лісових пожеж є низова лісова пожежа, а верхова й підземна - наступні стадії низової лісової пожежі.

2. Виявлено, що для успішної локалізації й ліквідації ландшафтних пожеж і їхніх наслідків необхідно знати алгоритми їхнього розвитку й динаміку зміни параметрів пожеж. Найбільш ефективним інструментом виявлення даних алгоритмів є математичне моделювання.

3. Показано, що найважливішими факторами, що впливають на поширення крайки пожежі, є вологість лісових горючих матеріалів і швидкість вітру.

4. Проведений огляд літератури показав відсутність математичних моделей ландшафтних пожеж, що враховують зміни характеристик шару лісових пальних матеріалів і параметрів вітру.

5. Отримано вираз, що дозволяє, знаючи значення V_f, V_b і V_fl, які отримані з експериментальних або теоретичних досліджень, розрахувати годограф швидкості поширення низової лісової (або степової) пожежі.

6. Показано, що розрахунки годографа швидкості з урахуванням флуктуацій параметрів вітру тільки зменшують значення V_f , мало міняючи V_fl і V_b. Тому для практичної мети у розрахунках контуру пожежі можна їх не враховувати, тому що в цьому випадку одержуємо певне перевищення відстаней для фронтальної крайки пожежі, а не зменшення.

7. Показано, що запропонована модель годографа швидкості буде відбивати не тільки кількісний ріст пожежі, що розвивається, але й ускладнення його конфігурації при переході крайки в інші лісорослинні умови, які змінюються як у просторі, так і в часі

8. Запропоновано математичну модель динаміки поширення контуру вигоряння ландшафтних пожеж.

9. Досліджено залежність форми контуру пожежі і його розмірів від форми й розмірів вихідного вогнища пожежі. Показано, що через певний час Т форма пожежі в основних своїх вимірах по суті «забуває» про форму вогнища загоряння. Показано, що зі збільшенням V_w час «забування» Т зменшується, а зі зменшенням V_w – збільшується. Відзначено, що при V_w=0 м/с пам'ять контуру пожежі про вихідне вогнище зберігається до t=180 хв.

10. Показано, що для прогнозування розвитку пожежі необхідно й достатньо визначати саме й тільки площу S₀ вогнища пожежі і його приблизний центр і не вимагати при цьому великої точності для визначення величини S₀.

11. Показано, що при використанні запропонованої нами моделі «заліковування» контуру пожежі відбувається автоматично, а внесення додаткового припущення типу гіпотези Маркштейна, що ускладнює розрахунки, стає зайвим.

12. Розглянуто вплив неоднорідностей вологості ЛПМ на форму контуру вигоряння. Показано, що форма контуру пожежі при врахуванні варіацій вологості горючого матеріалу істотно відрізняється від простої еліптичної форми. Показано, що введення інших доданків у вираз для поля вологості ускладнює вид поля вологості, що веде до ще більшої деформації контуру, однак не змінює запропонований алгоритм знаходження контуру пожежі.

13. Розглянуто вплив зміни швидкості вітру із часом на контур низової лісової пожежі. Показано, що різні варіанти залежності швидкості від часу приводять до істотної зміни як форм контурів розвиненої пожежі, так і напрямків їх найнебезпечніших поширень.

14. Показано можливість застосувань запропонованої нами моделі поширення пожежі у випадку одночасного виникнення декількох вогнищ загоряння.

15. Показано, що величина периметра Р для найпростішої пожежі у формі еліпса зростає лінійно згодом t. Наявність неоднорідного й анізотропного розподілу поля вологості призводить до помітної відмінності від лінійного закону зростання. Показано, що площі пожежі з часом зростають за квадратичним законом. Величина площі у випадку зростання вологості збільшується повільніше в порівнянні з однорідним випадком і швидше - у випадку зменшення вологості. Показано, що врахування неоднорідного й анізотропного розподілу вологості приводить до істотного збільшення периметра пожежі.

16. Підтверджено вірогідність отриманих результатів шляхом проведення експериментальних досліджень динаміки контуру ландшафтної пожежі, і показано, що похибка модельних розрахунків не перевищує 27%.

17. Показано, що нехтування неоднорідним і анізотропним розподілом вологості ЛПМ призводить до зростання прямих матеріальних збитків не менше ніж в 1,22 рази.

Публікації автора:

1. Калиновский А.Я., Созник А.П. Влияние формы и размеров очага загорания на контур ландшафтного пожара // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. – Харьков: АО “Фолио”, 2004. – Спец. вып. – С. 25 – 34.

2. Калиновский А.Я., Созник А.П. Гипотеза Маркштейна и «залечивание» контура низового лесного пожара в геометрической модели // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. – Харьков: Фолио, 2005. – Вып. 15. – С. 97 – 102.

3. Калиновський А.Я., Сознік О.П. Геометрична модель швидкості поширення ландшафтних пожеж і деякі її наслідки // Прикладна геометрія та інженерна графіка: Зб. наук. праць. – Мелітополь: ТДТА, 2004. – Вип. 4. – С. 94 – 98.

4. Калиновский А.Я., Созник А.П. Геометрическая модель скорости распространения ландшафтного пожара с учетом флуктуаций ветра // Геометричне та комп’ютерне моделювання: Зб. наук. праць. – Харків: ХДУХТ, 2005. – Вип. 12. – С. 45 – 48.

5. Калиновський А.Я., Сознік О.П. Модель поширення ландшафтної пожежі з урахуванням флуктуацій вітру і вологості пального матеріалу // Пожежна безпека: Зб. наук. праць. – Львів: СПОЛОМ, 2005. – Вип. 6. – С. 25 – 28.

6. Калиновский А.Я., Созник А.П. Модель распространения ландшафтного пожара с учетом изменения влажности горючего материала // Науковий вісник будівництва: Зб. наук. праць. – Харків: ХДТУБА, ХОТВ, АБУ, 2005. – Вип. 31. – С. 291 – 295.

7. Калиновский А.Я., Созник А.П. Учет изменения влажности горючего материала в экспериментально-аналитической модели распространения ландшафтного пожара // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. – Харьков: Фолио, 2005. – Вып. 18. – С. 76 – 81.

8. Калиновский А.Я., Созник А.П. Глобальная модель распространения ландшафтного пожара с учетом изменения ветра и влажности // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. – Харьков: УГЗУ, 2006. – Вып. 19. – С. 62 – 68.

9. Калиновский А.Я., Созник А.П. Аналитическая модель скорости распространения низового лесного пожара // Проблеми надзвичайних ситуацій: Зб. наук. праць. – Харків: УЦЗУ, 2006. – Вип. 3. – С. 64 – 70.

10. Калиновский А.Я., Созник А.П. Анализ адекватности аналитико-геометрической модели распространения ландшафтных пожаров // Проблемы пожарной безопасности: Сб. науч. тр. – Харьков: УГЗУ, 2006. – Вып. 20. – С. 71 – 76.

11. Калиновский А.Я., Созник А.П. Флуктуации ветра и скорость распространения низового лесного пожара // Тези доповідей науково-практичної конференції «Моделювання лісових пожеж». – Харків: АПБУ, 2003. – С. 6 – 9.

12. Калиновский А.Я., Созник А.П. Флуктуация ветра и скорость распространения низового лесного пожара // Тези доповідей науково-технічної конференції «Наглядово-профілактична діяльність в МНС України». – Харків: АЦЗУ, 2004. – С. 78 – 79.

13. Калиновский А.Я., Созник А.П. Прогнозирование распространения кромки низового лесного пожара // Материалы тринадцатой научно-технической конференции «Системы безопасности». – М.: Академия ГПС МЧС России, 2004. – С. 259 – 262.

14. Калиновский А.Я., Созник А.П. Учет флуктуации ветра по направлению и силе при моделирование распространения кромки ландшафтного пожара // Сборник тезисов докладов III Международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: предупреждение и ликвидация». – Минск, 2005. – Т. 1. – С. 86 – 89.

15. Калиновский А.Я., Созник А.П. Учет некоторых природных факторов при моделировании распространения кромки горения ландшафтного пожара // Тези доповідей II міжнародної науково-технічної конференції «Шляхи автоматизації, інформатизації та комп’ютеризації діяльності МНС України». – Харків: АЦЗУ, 2005. – С. 46 – 49.

16. Калиновский А.Я., Созник А.П. Прогнозирование динамики распространения лесных пожаров с учетом влажности горючего материала // Тези доповідей міжнародної науково-практичної конференції «Пожежна та техногенна безпека». – Черкаси: ЧІПБ ім. Героїв Чорнобиля, 2005. – С. 259 – 263.

17. Калиновский А.Я., Созник А.П. Аналитическая модель скорости распространения низового лесного пожара // Матеріали міжнародній науково-практичної конференції «Природничі науки та їх застосування в діяльності служби цивільного захисту». – Черкаси: ЧІПБ ім. Героїв Чорнобиля, 2006. – С. 22 – 25.

18. Калиновский А.Я., Созник А.П. Учет изменения скорости ветра и влажности для оперативных расчетов ландшафтных пожаров // Материалы докладов международной научно-практической конференции «Чрезвычайные ситуации: Теория, практика, инновации «ЧС-2006». – Гомель: ГИИ, 2006. – С. 220 – 222.

19. Калиновский А.Я., Созник А.П. Прогнозирование поведения контура лесного низового пожара с учетом некоторых природных факторов // Матеріали VIII всеукраїнської науково-практичної конференції рятувальників «Проблеми зниження ризику виникнення надзвичайних ситуацій в Україні». – Київ, 2006. – С. 36 – 40.