Процесс горения прилесных пожарах

Основной горючий материал при лесных пожарах —клет­чатка и лигнин, из которых состоят стенки клеток растении. В растениях и их мертвых остатках содержатся также различ­ные смолы и эфирные масла. При нагревании без доступа воз­духа клетчатка распадается на летучие газообразные продукты и твердый обугленный остаток —древесный уголь. Поэтому,

. Рис. 3. Схема горения сухой ве­точки:

1 — зона подсушки и подогрева: 2 — зона испарения; 3 —зона разложения;... 4 —зона горения угля; 5 — зона пре­имущественного горения пламенем

Рис, 4. Влияние ветра и рельефа местности па подогрев горючего соседних участков и распростра­нение горения

на стоне ±

чтобы древесные материалы загорелись, их необходимо предва­рительно подогреть. При температуре 100—150 °С происходит испарение воды, содержащейся в этих материалах. С повыше­нием температуры наступает процесс разложения материала с возгонкой летучих веществ, образующих с воздухом горючую смесь, которая воспламеняется при 270—290 °С. При темпера­туре 400—450 °С разложение древесины и выделение ^горючих газов завершается, древесина обугливается, и дальнейшее го­рение угля происходит без пламени; температура может дости­гать 1000 °С.

При горении от выделяющегося тепла подогреваются соседа ние участки и внутренние слои горючего материала, вследствие чего горение постепенно распространяется как по поверхности, так и в глубину (рис. 3).

Нетрудно понять что если.материал сухой, то на испарение влаги и, следовательно, на подготовку его к воспламенению требуется меньше тепла, чем при влажном материале. Поэтому сухие древесные материалы легче загораются и горение быст­рее распространяется по их поверхности. Чем больше влаж­ность, тем медленнее распространяется горение. При опреде­ленной ее величине тепла, попадающего на соседние с горя­щими участки, окажется недостаточно для их подсушки и подогрева до нужной температуры. Тогда горение распростра­няться не будет.

: _ Различают два типа горения лесных горючих материалов — пламенное и беспламенное (Амосов, 1958). Каждый тип горения может переходить в другой и имеет обе стадии — пламенную и беспламенную (горение углей). В зависимости от типа горения одна из них является преобладающей. Напочвен­ный покров с мелким опадом, хвоя и мелкие сучья горят преи­мущественно пламенем. При возрастании толщины сгорающего слоя в глубине его наблюдается беспламенное горение. Так бы­вает при горении торфа, лесной подстилки, валежника.

Необходимо различать скорость сгорания горючего материала и скорость распространения огня. Ско­рость сгорания определяется количеством сгорающего матери-. ала в единицу времени. Скорость распространения огня измеря­ется расстоянием, проходимым огнем в единицу времени.

При лесном пожаре по горючему материалу непрерывно про­двигается полоса горения —ее называют кромкой пожара. Легко представить себе, что ширина этой кромки будет больше, если скорость сгорания меньше (т. е. когда горение продолжа­ется дольше). При большой скорости сгорания пожар продви­гается узкой кромкой (например, когда при пожаре горит только сухая трава, которая сгорает очень быстро).

Скорость сгорания в пламенной стадии всегда больше, чем в беспламенной. По данным Г. А. Амосова, средняя скорость сгорания сосновой древесины сечением 1, 5x1, 5 см в пламенной стадии в 13 раз больше, чем при догорании углей.

Беспламенное горение, развивающееся в толще горючего ма­териала, протекает при недостатке кислорода. Скорость распро­странения огня здесь обычно незначительна (от нескольких мил­лиметров до нескольких дециметров в час), тогда как при пла­менном горении она может составлять сотни метров и даже несколько километров в час. Тем не менее потушить очаги бес­пламенного горения гораздо труднее. По образному выражению Г. А. Амосова, пламенное горение дает образцы силы, а беспла­менное — упорства.

При пламенном горении большая часть выделяющегося тепла рассеивается в пространстве и на подогрев очередных порций горючего расходуется всего 2—8 %. При беспламенном горении тепло накапливается в слое горючих материалов, на

Ък

подогрев которых затрачивается значительная его часть (до 50 %). Это делает возможным распространение горения

даже при относительно высокой влажности горючего. Тушение торфа осложняется еще тем, что в нем содержится до 25 % би­тумов. Когда на горящий торф попадает вода, битумы при рез­ком охлаждении цементируют частицы угля. Возникает корка, под которой сохраняется тленне, а вода проникнуть через нее не может. Тепло, накопленное в толще торфа, рассеивается мед­ленно, поэтому здесь могут длительное время сохраняться скры­тые очаги горения, которые приводят к возобновлению пожаров. Свеча или спичка, например, потухнут от одного дуновения вследствие отрыва пламени и охлаждения горящей поверхно-' сти. Однако костер задуть не удается. Дополнительный приток кислорода лишь усилит горение углей. Не удается сразу лик­видировать все очаги горения в углях костра, даже заливая его

водой.

Теперь, когда мы познакомились в общем виде с процес_: сами горения, нам будут понятны и особенности распростране­ния лесных пожаров, их зависимость от состояния лесных го­рючих материалов, их структуры, количества и размещения.

Пожар замедляет свое распространение или вовсе останав­ливается, встретив на своем пути горючие материалы, содержа­щие много влаги. Так, весной, когда под пологом леса еще очень влажно, огонь идет только по открытым местам и в лес не заходит. Пожар быстрее распространяется в рыхлом слое горючих материалов, к которым свободен доступ воздуха. И, наоборот, в плотном слое горючих материалов горение рас­пространяется медленно.

Характер пожара зависит и от расположения горючих мате­риалов. Так, в сосняках при наличии подроста огонь легко пере­ходит на кроны деревьев, тогда как в спелом одновозрастном сосновом насаждении он будет распространяться только по на­почвенному покрову. Чем больше горючего материала, способ­ного гореть, тем интенсивнее горение.

Большое влияние на скорость и характер распространения пожара оказывает ветер. По наблюдениям Н. П. Курбатского (1962), продвижение кромки пожара против ветра в 6—10 раз медленнее, чем по ветру. При изменении скорости ветра в лесу от 0 до 2, 5 м/с скорость распространения горения возрастает примерно в 10 раз (Софронов, 1967). Это происходит по­тому, что ветер, наклоняя пламя, усиливает подогрев соседних участков. Аналогичное влияние оказывает и рельеф местности

(рис. 4).

При проведении мероприятий по тушению лесных пожаров различают следующие тактические элементы кромки пожара: фронт — сторона наиболее быстрого распространения пожара; фланги — боковые стороны, по отношению к фронту; тыл пожара — сторона, противоположная фронту.

Фронт пожара обычно распространяется по направлению ветра. При перемене ветра фронтом может стать фланговая и даже тыловая кромка пожара.

§ 3. Характеристика лесных горючих материалов

В лесу имеются различные по своему характеру горючие ма­териалы. Они по-разному реагируют на изменения погоды, не­одинаково способны гореть в различные периоды пожароопас­ного сезона, имеют разную структуру.

Низшие растения (лишайники и мхи), а также мертвые ра­стительные остатки (лесная подстилка с мелким спадом, ва­лежник, гнилые пни и т. п.) увлажняются главным образом за счет атмосферной влаги и отдают ее обратно в атмосферу по­средством простого испарения. Поэтому влажность их меняется в широких пределах и в засушливую погоду может резко сни­жаться (до 6—8 %).

Растения травянистые, полукустарниковые и древесные спо­собны возмещать отдачу влаги поглощением ее из почвы, а при сокращении поступления почвенной влаги соответственно сок­ращать испарение. За счет этого влажность их не имеет таких резких колебаний, как у низших растений, и довольно устой­чиво держится на уровне 100—150 % от сухого веса.'Лесные горючие материалы можно объединить в следующие шесть групп (Курбатский, 1962):!) мхи и лишайники с мелким опа-дом; 2) травы и кустарнички; 3) подрост и подлесок; 4) лесная подстилка и торф; 5) валежник, гнилые пни и т. п.; 6) хвоя, охвоенные ветви и сучья в пологе древостоя.

Мхи и лишайники с мелким о п а д о м являются го­рючим материалом, с загорания которых чаще всего начина­ются лесные пожары. Влажность этих материалов непосредст­венно связана с влажностью воздуха, изменяющейся в течение суток: днем воздух более теплый и сухой, ночью — более холод­ный и влажный, выпадает роса. Поэтому лесные пожары здесь в середине дня распространяются в несколько раз быстрее и интенсивность их значительно больше, чем ночью или ранним утром. Наиболее благоприятные условия возникновения и рас­пространения пожаров бывают от 12 до 16 ч, наименее благо­приятные — с 3 до 7 ч.

Для полного увлажнения покрова в лишайниково-мшистом бору достаточно 2, 4.мм осадков. Однако после дождя воспламе­няемость быстро восстанавливается. По данным В. Г. Несте­рова (1945), влажность лишайников уже на второй день после дождя часто падала до 40—50 %, т. е. они были способны го­реть.

Лишайники высыхают быстрее и горят лучше, чем зеленые мхи. Зеленые и блестящие мхи горят вместе с опадом. Распро-

странение горения по мхам и лишайникам происходит при влажности их менее 55 %.

Мелкий опад (хвоя, листья, шишки, мелкие ветви и т. п.) первоначально располагается в слое мхов и лишайников, по­степенно по мере нарастания слоя мхов, опускается вниз, раз­лагается и переходит в подстилку. Опад может по сухому весу составлять более половины горючих материалов первой группы, общее количество которых достигает 11 т на 1 га. К этой группе материалов могут быть отнесены и засохшие травы.

Травы и кустарнички (черника, брусника, вереск, ба­гульник и др.) характеризуются устойчивой влажностью. Поэ­тому материалы этой группы самостоятельно гореть не могут и распространение огня зависит здесь от наличия в нижнем ярусе покрова опада, мхов и лишайников. Наиболее пожароопасные из них багульник и вереск. Однако, как показали опыты ЦНИИЛХ, если убрать мхи и лишайники, огонь не распростра­няется и по вереску (Курбатский, 1957). Количество горючих материалов этой группы может составлять более 5 т сухого ве­щества на 1 га.

Подрост и подлесок характеризуются примерно такой же влажностью, как и кустарнички; запас их в насаждении ме­няется в широких пределах. Подрост и подлесок лиственных по­род несколько сдерживает горение, хвойных — усиливает. Ин­тенсивность огня и создания условий для его перехода на кроны деревьев зависят от высоты, количества и расположения хвой­ного подростка и подлеска.

Лесная подстилка и торф имеют влажность от 6— 8 до 250 % на свежих почвах и до 650 % в торфяниках на поч­вах с избыточным увлажнением. Высыхание подстилки и торфа происходит медленно и распространение огня по ним наблюда­ется обычно начиная со второй половины лета. Впитывание влаги также происходит медленно, и для полного увлажения подстилки в насаждениях с торфянистыми почвами требуется до 40 мм осадков (Курбатский, 1954).

Обнаженная сухая подстилка и входящий в нее полуразло­жившийся валежник способны загораться от искры. Для них характерен беспламенный тип горения. Поэтому пожары под­час загораются от молний не только при «сухих» грозах, но н при дожде. Подстилка не успевает напитаться влагой и поте­рять способность к загоранию за короткое время после начала сопутствующего грозе дождя. Распространение же начавшегося горения в подстилке возможно даже при довольно высокой ее влажности — бо'лыне 70 %; а у торфа даже до 500 %. Сходный процесс наблюдается при разведении костров на торфянистых

почвах.

Ведь костер, являясь мощным источником тепла, высуши­вает почву и создает в ней очаг горения, который потом на­чинает распространяться, и ликвидировать его крайне трудно.

же объясняется, что при выпадений после засушливого периода относительно небольших осадков действующие пожары продолжают распространяться, так как подстилка не потеряла способности гореть. Новых же пожаров в это время не возни­кает, поскольку покров увлажнен и не может загораться.

Запас подстилки составляет в насаждениях от 12 до 20 т и более на 1 га.

Валежник, бурелом, гнилые пни и порубоч­ные остатки имеют влажность, изменяющуюся в очень ши­роких пределах, но медленно (как у лесной" подстилки). После периода засухи небольшие дожди могут смочить лишь их- по­верхность, и после такого дождя горнмость быстро восстанав­ливается или вообще не утрачивается. При проходе кромки низового пожара валежник обгорает только с поверхности и про­должает гореть с подстилкой. В нем, как и в подстилке, дли­тельное время могут сохраняться скрытые очаги горения, кото­рые в дальнейшем под действием ветра могут послужить при­чиной возобновления пожара.

При большом количестве лесного хлама значительно усили­вается интенсивность огня, выделяется большое количество тепла, создающего предпосылки к развитию верхового пожара. Тушить пожары в сильно захламленных участках наиболее сложно.

Хвоя, ох военные ветви и сучья в пологе древостой горят при верховых пожарах.

Стволы и толстые ветви деревьев даже при верховых пожа­рах сгорают очень редко. В дальнейшем они обычно становятся валежником, сухостоем, опадом. Поэтому их правильнее счи­тать потенциальным горючим материалом.

По той роли, которую.играют отдельные лесные горючие ма­териалы в возникновении, распространении и развитии лесных пожаров, Н. П. Курбатский (1970) разделяет их на три класса;

1) проводники горения — мхи и лишайники с мелким опа­дом; лесная подстилка и торф; валежник и пни;

2} поддерживающие горение — травы и кустарнички; под­рост и подлесок; хвоя, охвоенные ветви и мелкие сучья;

3) задерживающие распространение горения некоторые ку­старнички и травы (люпин многолетний, бадан), кустарники (сахалинская гречиха, серая ольха, многие виды спиреи) и де­ревья (липа, осина).

Интенсивность горения при лесном пожаре зависит от коли­чественного соотношения различных групп горючих материалов и их состояния.

§ 4. Особенности различных видов и форм лесных пожаров

Низовой пожар бывает двух форм: беглый и устойчивый. Беглым называется пожар, при котором горит напочвен­ный покров, опавшие листья и хвоя. Такие пожары характерны

для весенного периода, когда просох лишь самый верхний слой мелких горючих материалов. В большинстве случаев они рас­пространяются с большой скоростью, причем участки с повы­шенной влажностью покрова остаются не тронуты огнем. Коли­чество горючих материалов, сгорающих при беглом пожаре, от­носительно невелико. При пламенном горении, характерном для этих пожаров, огонь быстро сжигает то, что способно гореть, и движется дальше. Отсюда и название «беглый пожар», т. е. пожар, при котором горение на каждом данном участке продол­жается лишь короткий промежуток времени. При беглом по­жаре уничтожается самосев леса, обгорает поверхность коры нижней части деревьев и обнаженных корней, хвойных подрост и подлесок.

При устойчивом пожаре огонь, как принято говорить, «заглубляется». После сгорания покрова продолжает гореть подстилка, пни, валежник и т. п. Устойчивые низовые пожары развиваются обычно с середины лета, когда подстилка просох_г нет. При таких пожарах преобладает беспламенный тип горе­ния, сгорание горючих материалов происходит медленно и про­должается длительное время. На участке, пройденном устойчи­вым пожаром, насаждения получают серьезные повреждения: прогорает подстилка, сильно обгорают корни и кора деревьев, полностью сгорает подрост и подлесок. Здесь Могут создаваться благоприятные условия для развития верховых пожаров.

Деление низовых пожаров на беглые и устойчивые имеет
большое практическое значение. Последствия этих пожаров
сильно отличаются. Различны, и тактические приемы, применяе­
мые для борьбы с ними. Для ликвидации очагов горения у бег-
Лого пожара достаточно забить пламя по кромке, В борьбе
с устойчивым пожаром это лишь первая фаза тушения, причем
не самая трудоемкая. >,

Обычно устойчивый низовой пожар — это вторая стадия по* жара беглого. Ведь низовой пожар начинается с загорания пок­рова или опада. Поэтому любой низовой пожар начинает расп­ространяться как беглый. При наличии способных в данный момент к загоранию подстилки или валежника развивается ус­тойчивый низовой пожар.

Бывает, что пожар по мере развития 2 и даже 3 раза проходит по одной и той же площади. Сначала прогорает верхний слой горючих материалов. Затем, подсушившись и получнв доступ кислорода, начинает гореть нижележащий

слой и т. д.

Для низового пожара характерна вытянутая форма пожа­рища с неровной зигзагообразной кромкой. Цвет дыма при ни­зовом пожаре — светло-серый.

Верховой пожар является дальнейшей стадией разви­тия низового пожара. Важная особенность верхового пожара состоит в том, что низовой огонь является его необходимой со-

ставной частью. На этом основана современная тактика туше­ния верховых пожаров.

Огонь низового пожара переходит на полог древостоя в на­саждениях с низко опущенными кронами, в разновозрастных хвойных насаждениях, при обильном подросте, особенно при на­личии на деревьях засмоленных карр. Чаще всего верховые по­жары бывают в горных лесах при распространении огня вверх по крутым склонам. В значительной мере способствует возник­новению верховых пожаров сильный ветер. Наиболее подвер­жены им заросли кедрового стланика и дуба кустарниковой формы (весной, когда держится сухой прошлогодний лист), а также хвойные молодняки на сухих местоположениях. В этих насаждениях пожар всегда бывает верховым. На участках, пройденных верховым пожаром, древостой хвойных пород, как правило, погибает полностью.

Различают две формы верховых пожаров: верховой устой­чивый и верховой беглый. При верховом устойчивом пожаре огонь по кронам распространяется по мере продвиже­ния кромки устойчивого низового пожара, уничтожая подстилку, напочвенный' покров, валежник и сухостой, подрост н подлесок, ветви и даже крупные сучья; сильно обгорают стволы деревьев. Поэтому такой пожар называют также повальным — после него остаются лишь обугленные остатки стволов и наиболее круп­ных сучьев — «трубочисты».

Верховые беглые пожары наблюдаются только при сильном ветре. При этом огонь обычно распространяется по пологу скачками, иногда значительно опережая фронт низового по­жара. Такое распространение верхового огня объясняется тем, что тепло от горящих крон, поднимаясь наклонно по ветру, лишь частично попадает на соседние кроны и его оказывается недостаточно для их подогрева и подготовки к воспламенению. Подогрев полога происходит в основном за счет тепла от низо­вого пожара. Под действием ветра это тепло подогревает кроны впереди на довольно значительном расстоянии. Затем проис­ходит вспышка, и огонь быстро охватывает подогретые кроны. Когда фронт низового пожара пройдет участок, на котором кроны сгорели, начинается подогрев крон на следующем уча­стке, и процесс повторяется (рис. 5). При продвижении горения по кронам ветер разносит искры, горящие ветви, хвою и т. п., которые создают новые очаги низовых пожаров за несколько десятков, а иногда и' сотен метров впереди основного очага, что в свою очередь создает условия для увеличения скорости распространения пожара..

Во время скачка пламя распространяется по кронам со ско­ростью 15—25 км/ч. Однако скорость распространения самого пожара меньше, поскольку после скачка происходит задержка, пока низовой огонь не' пройдет участок с уже сгоревшими кро­нами,

Наблюдения показывают, что без подогрева крон и перехода огня снизу сколько-нибудь значительное самостоятельное рас­пространение огня по кронам невозможно. Форма пожарища при беглом верховом пожаре —сильно вытянутая по направле­нию ветра. Дым верхового пожара— темный.

Подземный (почвенный) пожар, как и верховой, является дальнейшей стадией развития пожара низового. Такие пожары возникают на участках с торфяными почвами или с мощным слоем подстилки (толщиной более 20 см), когда тор­фянистый или гумусовый горизонт почвы достаточно просох.

При подземном пожаре горение беспламенное. По данным Н. П. Курбатского (1962), пожар по слою торфа распространя­ется медленно — от нескольких дециметров до нескольких мет­ров в сутки. Торф или подстилка прогорают на всю глубину до минерального слоя почвы или до влажных слоев, в которых го­рение продолжаться не может. При этом сгорают корни дере­вьев, находящиеся в слое торфа или перегноя, и деревья выва­ливаются. Обычно при низовом пож, аре огонь заглубляется сна­чала отдельными очагами на наиболее подсохших участках, чаще всего у стволов деревьев, а затем постепенно распростра­няется в стороны.

Подземные пожары, как правило, возникают во второй по­ловине лета. Число их резко возрастает в засушливые годы. При этих пожарах полностью ликвидировать горение очень трудно; создается значительное число очагов огня в лесу. Даже если эти очаги надежно локализованы и не распространяются, всегда имеется угроза, что в случае усиления ветра горящая торфяная крошка будет разнесена и создаст новые многочис­ленные пожары.

При организации тушения необходимо учитывать скорость распространения низовых и верховых пожаров. При борьбе

4. Классификация пожаров по их силе

Значение показателей силы пожара

Рис. 5. Скачкообразное продвижение фронта беглого верхового пожара (Кур-

батский, 1962):

■ ft — подогрев полога; б—продвижение огня по пологу; в — подготовка очередного скачка

Показатель силы пожара

Низовой, пожар

Скорость распространения огня,

м/мин

Высота пламени, м

Верховой пожар

До 3

Скорость распространения огня, м/мин

Глубина прогорания, см

среднего

1—3

0, 5—1, 5

3—100 25—50

Более 3 Более 1, 5

Более 100 Более 50

А?.

С низовыми пожараМн имеет большое значение также высота пламени, а при тушении подземных — глубина прогорания. В связи с этим, по предложению Н. П, Курбатского, установ­лена классификация пожаров по их силе (табл. 4).

Сила пожара, определяемая по наиболее интенсивной его части, находится в зависимости от условий погоды, времени су­ток и характеристики места пожара. Поэтому при.борьбе с ог­нем необходимо учитывать вероятные изменения силы пожара. Пожары в горных лесах. В Восточной Сибири, Забайкалье..и на Дальнем Востоке, т. е. в районах, наиболее подверженных лесным пожарам, значительные площади лесов расположены в резко пересеченной или горной местности.

Распространение пожаров в горных лесах зависит от экспо­
зиции и крутизны склонов, распределения растительности по
высоте местности, общей расчлененности территории и харак­
терных для горной местности особенностей погодных условий.
Чаще всего лесные пожары в горах возникают по склонам
или у их подножья. Если склон крутой, огонь быстро поднима­
ется до гребня, особенно но грядам между лощин или по рас­
падкам, заросшим хвойным молодняком, образуя так называе­
мые головы пожара. Очень часто голова пожара продвигается
верховым огнем. Чем круче склон, тем быстрее распростра­
няется огонь и больше вероятность развития верхового пожара.
Ветер отклоняет направление фронта. Чем сильней ветер и
меньше крутизна склона, тем больше такое отклонение. Достиг­
нув гребня, пожар распространяется преимущественно вдоль
водораздела...

Вниз по склону огонь распространяется медленно или во­обще не распространяется. Однако зачастую ниже пожара воз­никают новые очаги огня от скатывающихся по склону голове­шек, горящих шишек и т. п.

Пожары чаще возникают и быстрей распространяются по южным и западным склонам, на которых влажность горючих материалов ниже, а сама растительность более пожароопасна. В горном Алтае, например, многие южные склоны сейчас без­лесны из-за частых пожаров в прошлом. Наименьшая пожарная опасность наблюдается по северным и восточным склонам. В ве­сенний период они вообще не пожароопасны (Софронов, 1967). В зависимости от высоты местности., как известно, меняется характер растительности. Так, в районах Дальнего Востока са­мый верхний пояс растительности представлен наиболее пожа­роопасным типом насаждений — кедровым стлаником. При ту­шении пожара здесь нужно действовать так, чтобы огонь не проник в заросли стланика. Каменистые гребни гор обычно яв­ляются надежной преградой распространению пожара. Однако, используя их в качестве такой. преграды, следует предвари­тельно убедиться в отсутствии мохового и лишайникового пок­рова, по которому огонь может незаметно преодолеть преграду.

Ущелья обычно задерживают распространение noxtapa ПО горизонтали, однако, если ветер направлен поперек склона, он может перебросить искры через узкие ущелья.

Направление ветра в горах обычно соответствует изгибам рельефа. Поэтому по мере распространения пожар будет охва­тывать участки, на которых скорость и направление ветра ме­няются довольно резко. Обычно в горах днем местные течения воздуха из-за нагрева склонов направлены вверх по склону. Они ускоряют продвижение пожара, способствуют его переходу в верховой. Ночью, наоборот, холодный воздух стекает вниз по ущельям, задерживая распространение пожара и резко сни­жая интенсивность огня. Эти особенности необходимо учиты­вать при борьбе с лесными пожарами в горных районах.

Особенности крупных пожаров. В зависимости от лесной об­становки характер, количество и способность горючих мате­риалов к горению различны на каждом участке леса. На отк­рытых, возвышенных местах может развиваться сильный пожар. В то же время под пологом леса сила его может быть значи­тельно меньше, а в пониженных местах из-за влажности пок­рова он вообще не будет распространяться. На участках с хо­рошим хвойным подростом может развиться верховой огонь, а в остальной части пожар будет низовым и т. п. Летом по мере высыхания горючих материалов создаются условия для раз­вития устойчивых низовых пожаров, а затем верховых и под­земных. В этот период пожар, охвативший значительную пло­щадь, чаще всего сочетает в себе элементы различных видов и форм пожаров. При этом какая-то часть территории может быть пройдена верховым пожаром, а другая часть вообще не повреждена огнем. Пожар обходит места, где нет горючих ма­териалов или они в данный момент не способны гореть. Кромка пожара разбивается на отдельные части, которые можно легко принять за самостоятельные очаги пожаров. Распространяясь с разной скоростью и неоднократно меняя направление в за­висимости от изменения ветра или наличия горючих материа­лов, такие участки кромки пожара делают его конфигурацию настолько сложной и причудливой, что становится трудно вы­делить основные элементы пожара — фронт, фланги и тыл. Воз­никает опасность обхода и окружения огнем людей, работаю­щих на кромке пожара. Отдельные очаги пожара могут в даль­нейшем вновь сливаться и опять распадаться на отдельные ча­сти. Ориентироваться в обстановке при крупном пожаре можно только с помощью авиационной разведки.

Из сказанного видно, что крупные пожары нельзя отнести целиком к какому-то одному виду — низовому, верховому или подземному. Эти пожары в связи с их неоднородностью явля­ются смешанными. При характеристике пожара в учетной до­кументации и отчетности площадь его подразделяется по ви­дам распространения.

§ 5. Пожарная опасность в лесах различных типов и на площадях, не покрытых лесом

Пожароопасный сезон, во время которого возможно возникновение лесных пожарок, начинается с момента схода снегового покрова, в лесу и заканчивается при наступлении ус­тойчивой дождливой осенней погоды или образовании снего­вого покрова.

В зависимости от климатических и лесорастительных усло­вий время начала и окончания пожароопасного сезона раз­лично. На основе геоографического анализа горимости лесов И. С. Мелехов (1946) разработал схему лесопожарных поясов по. продолжительности пожароопасных " сезонов для европейс­кой части СССР, отражающую-продвижение весны на север. В дальнейшем эта схема была продолжена в применении к ази­атской части страны (Мокеев, 1958). Так, в лесах средней по­лосы РСФСР пожароопасный сезон начинается во второй поло­вине апреля, в южных районах Якутской АССР в середине мая и т. п. Разумеется, эти сроки являются средними и в зависимо­сти от погодных условий текущего года могут изменяться.

Пожароопасный сезон разделяется на пожароопасные периоды и периоды отсутствия пожарной опас­ности. Непожароопасные периоды во время пожароопасного сезона возникают либо вследствие выпадения осадков, либо из-за особенностей развития растений.

Зная характеристику лесных горючих материалов, можно судить о степени пожарной опасности различных типов леса в отдельные периоды пожароопасного сезона. К наиболее пожа­роопасным насаждениям следует отнести сосновые и листвен­ничные леса, а также заросли кедрового стланика с лишайни­ковым покровом. Большая разреженность полога, характер­ная для таких насаждений, способствует быстрому высыханию лишайников, которые к тому же легко воспламеняются. Однако отсутствие достаточно выраженного слоя подстилки облегчает тушение пожаров.

Высокая пожарная опасность наблюдается и в других сухих борах —брусничниках и верещатниках. Наличие лишайников в покрове значительно усиливает здесь пожарную опасность, примесь черники в брусничниках, наоборот, ослабляет силу по­жаров. Такое же действие в верещатниках оказывает присут­ствие свежего зеленого вейника и багульника. Однако наличие в вересковом покрове сухого вейника повышает его горимость весной и осенью.

Увеличение влажности и улучшение почвенных условий при­водят к снижению опасности возникновения пожаров в древо-стоях.

Сосняки-зеленомошники менее- пожароопасны, чем типы леса, описанные выше. Увеличение полноты затрудняет высы-

хание горючих материалов, находящихся под пологом леса. Однако пожары часто принимают здесь устойчивую форму, заглубляясь по мере высыхания подстилки пятнами и перешей­ками, прежде всего у подножья крупных стволов и около гни­лых пней, где мхи и подстилка находятся на микровозвы­шениях.

В сосняках-долгомошниках пожарная опасность возникает после продолжительного периода сухой и жаркой погоды, так как преобладающий в их покрове влаголюбивый кукушкин лен высыхает и может гореть только в большую засуху. Обычно по­жар распространяется здесь неравномерно, обходя недоста­точно просохшие участки, и носит устойчивый характер.

В сосняках сфагновых, низкопроизводительных насаждениях на болотистых почвах для возникновения пожарной опасности требуется большой засушливый период. Пожары сначала носят беглый характер, охватывая более высохший поверхностный слой сфагнового покрова. Наличие кочковатой поверхности при­водит к неравномерности высыхания покрова и созданию бла­гоприятных условий для заглубления огня на отдельных уча­стках, в результате могут создаваться очаги торфяного (под­земного) пожара, которые, развиваясь, приводят древостой К полной гибели.

Под густой кроной темнохвойных лесов растительность из-за большой затененности развивается слабо, а подстилка высыхает медленно. Однако последствия пожаров в ельниках и пихтачах тяжелее из-за поверхностного расположения кор­невой системы и тонкой коры.

Наиболее подвержены пожарам ельники-брусничники, име­ющие относительно разрежённый¹ полог. Хотя пожарная опас­ность здесь меньше, чем в сосняках-брусничниках, но при воз­никновении пожары легко переходят в верховые, полностью уничтожая древостой. В ельниках-черничниках загоранию пре­пятствует влажная почва, а в ельниках-кисличниках — исклю­чительно тенистый полог.

В кедровниках, расположенных на относительно сухих поч­вах (кедрачи лишайниковые и мшистые), пожарная опасность выше, чем в ельниках, но в общем, довольно густой полог кед­ровников снижает испарение влаги почвенным покровом.

В насаждениях с преобладанием мхов и лишайников по­жары летом могут развиваться более интенсивно, чем весной. Летом обычно происходит постепенное понижение уровня грун­товых вод, высыхание подстилки, валежника. Создаются усло­вия для низовых устойчивых пожаров, увеличивается возмож­ность верховых и подземных пожаров. В северных районах уве­личению пожарной опасности к середине лета в значительной мере способствует большая продолжительность дня, когда но­чью температура и влажность воздуха понижаются незначи­тельно.

Со второй половины лета в таежной зоне начинают выпа­дать обильные росы, продолжительность дня сокращается, чаще выпадают осадки, что способствует сокращению пожарной опас­ности и прекращению возникновения новых пожаров, однако увлажнение лесной подстилки и торфа, высохших за лето, идет медленно, вследствие чего в засушливые годы продолжают дей­ствовать возникшие ранее низовые устойчивые и подземные по­жары.

В травяных типах хвойных лесов пожарная опасность наблю­дается в периоды, когда трава сухая. Весной вспышки пожа­ров в таких лесах обычно возникают чаще, чем осенью. Летом пожары наблюдаются лишь в отдельные засушливые годы. Так, в лесах Приморского края ив горных лесах Южной Сибири заметно выражены два пожароопасных периода: весенний и осенний.

В лиственных лесах основным горючим материалом явля­ется сухая трава и опавшие листья {кроме осиновых, которые не горят). Поэтому условия возникновения пожаров в них такие же, как в травяных типах хвойных лесов и других категориях площадей с травяным покровом. Верховые пожары являются здесь редким исключением и бывают только весной и осенью в невысоких древостоях, не -сбросивших засохшую листву (на­пример, в зарослях монгольского дуба порослевого происхож­дения). Однако эти пожары не ведут к гибели древостоя, и после распускания свежей листвы следы пожара вообще мало заметны. В период, когда на деревьях имеется зеленая листва, лиственные насаждения являются преградой для верховых по­жаров. Если в хвойных древостоях есть примесь деревьев ли­ственных пород, возможность возникновения и распространения верховых пожаров огранчивается. Если же их доля в составе превышает 0, 6, в таких насаждениях вообще, как правило, не бывает верховых пожаров.

Для оценки лесных участков по степени опасности возникно­вения в них пожаров разработана специальная шкала, по ко­торой определяют так называемый класс природной по­жарной опасности. Эта шкала приведена в лесоустрои­тельной инструкции. По ней на территории каждого лесхоза различают пожарные выделът, в которые объединяют кварталы или части кварталов, относящиеся к одинаковому классу. Вы-делы наносят на схематическую карту и соответственно иллю­минуют. На основании этих материалов лесхоз определяет ме­ста и объемы противопожарных мероприятий, устанавливает очередность их проведения.

Если внимательно проанализировать приведенные характери­стики пожарной опасности в л-есах различных типов, то просле­живается одна важная закономерность. В насаждениях на су­хих песчаных почвах наиболее благоприятны условия для воз­никновения пожаров. Возникают они здесь часто и быстро рас-

пространяются, однако не носят устойчивого характера и их удается потушить относительно легко.

Чем выше влажность почвы в таежной зоне, тем меньше пожарная опасность, но зато больше толщина подстилки. Если случится засушливый год, справиться здесь с пожарами бывает очень трудно, они принимают наиболее опасные формы —вер­ховых и подземных и способны причинить огромный вред. Вот почему в очень опасных в пожарном отношении сухих сосновых борах, даже расположенных в засушливых районах страны {на­пример, Бузулукский бор, ленточные боры Алтая, Казахстана и др.). при должной оперативности лесопожарной службы воз­никающие пожары быстро тушат. А в значительно менее пожа­роопасных насаждениях центральных районов европейской тер­ритории РСФСР периодически случаются большие пожары, как это было в 1921, 1936, 1938 и 1972 гг.

Из этого следует сделать вывод, что если на территории лес­хоза или лесничества преобладают хвойные насаждения, отне­сенные к малоопасным в пожарном отношении, то эта оценка справедлива только в годы, когда погодные условия находятся в пределах обычных климатических норм. В случае засухи по­жары здесь будут во много раз опасней, чем в так называе­мых пожароопасных лесах. Работники лесного хозяйства дол­жны быть всегда готовы к этому и своевременно принимать необходимые меры для обеспечения сохранности лесных мас­сивов.

На не покрытых лесом площадях горючие материалы под воздействием солнечных лучей и ветра подсыхают быстрей, чем под пологом леса. Поэтому при прочих равных условиях пожар­ная опасность возникает здесь раньше, чем в древостое. Напри­мер, весной снеговой покров сначала сходит на открытых ме­стах, а в лесу он еще некоторое время сохраняется, влажность покрова и подстилки на вырубках значительно ниже и т. д. Характер и количество горючих материалов, а следова­тельно, степень пожарной опасности и периоды ее максимума зависят от категории площади, не покрытой лесом, — вырубки, гари, редины, лесные прогалины, луга, болота.

Открытые площади с травяной растительностью наиболее пожароопасны весной: сухая прошлогодняя трава быстро про­сыхает и способна воспламениться от незначительного источ­ника тепла. Летом пожарной опасности в таких местах, за иск­лючением особо засушливых лет, не наблюдается. Осенью, после засыхания трав, она опять восстанавливается, но обычно бывает несколько ниже, чем весной.

Пожары на нелесных площадях: болотах, марях, луговинах и т. п. не относятся к лесным, однако они часто заходят в при­легающие леса, вызывая лесные пожары. Поэтому необходимо принимать во внимание пожарную опасность и на этих катего­риях площадей гослесфонда.

■ '■

На марях н болотах весной горит сухой камыш, осока и т. п. Огонь распространяется с большой скоростью, часто даже над водой. Помимо опасности перехода в лес, такие пожары на­носят большой ущерб охотничьему хозяйству, уничтожая пти­чьи гнездовья. В засушливые годы начиная с середины лета здесь развиваются торфяные пожары, продолжающиеся до глу­бокой осени, а иногда даже зимой. Известны случаи, когда та­кие пожары не прекращаются по нескольку лет, создавая по­стоянную угрозу возникновения пожара и в прилегающих уча­стках леса.

Периоды наибольшей горимости леса называют пожар­ными максимумами. Из сказанного ясно, что сроки на­ступления пожарных максимумов зависят от местных климати­ческих и лесорастительных условий. Знание этих сроков имеет большое практическое значение, так как позволяет своевре­менно сосредоточить необходимые силы и средства, способные ликвидировать возникающие в лесу очаги огня..

В большинстве районов максимум числа пожаров прихо­дится на период с 15 мая по 15 июля. Однако наибольшую пло­щадь пожары охватывают обычно в июле-—августе, тушение ко­торых наиболее затруднительно.

В практике следует учитывать, что погодные условия в тече­ние года имеют отклонения'от средних климатических данных, причем эти отклонения бывают и довольно значительными. По­этому лесохозяйственные предприятия должны сохранять го­товность к борьбе с лесными пожарами в течение всего пожа­роопасного сезона.

§ 6. Влияние элементов погоды на величину пожарной опасности

Погода —наиболее изменчивый фактор из числа влияющих на пожарную опасность в лесу. Характер источников огня в дан­ном районе меняется обычно лишь по мере развития экономики, а характер имеющихся лесных горючих материалов — при су­щественных изменениях в насаждениях (лесозаготовки, пожары и т. п.). Эти факторы в ходе текущего пожароопасного сезона практически стабильны, либо закономерность таких изменений и их последствия легко выявляются. Условия погоды изменчивы и в зависимости от них варьирует способность лесных горючих материалов к загоранию.

Из элементов погоды наиболее существенное влияние на ве­личину пожарной опасности в лесу оказывают осадки, темпе­ратура воздуха и его влажность. На условия распространения пожаров влияют также ветер И облачность. Выпадение даже небольших осадков приводит к увлажнению напочвенного пок­рова и временному прекращению опасности возникновения лес­ного пожара. Для полного увлажнения лесной подстилки тре­буется уже значительное количество осадков. В настоящее

.

время Гидрометцентр СССР при расчетах пожарной опасности принимает, что для предотвращения возможности загорания в лесу нужно не менее 3 мм осадков. Осадки до 0, 1 мм под по­лог обычно не проникают и влияния на влажность напочвен­ного покрова практически не оказывают.

На способность лесных материалов к загоранию оказывает влияние продолжительность бездождного периода: чем он протя­женнее, тем суше эти материалы и тем больше осадков нужно для полного их увлажнения. Однако для возникновения пожара достаточно, чтобы высох поверхностный слой лесного покрова. Так, слой мхов и лишайников может в верхней части иметь влажность 25—30 % и легко загораться, а влажность нижней части этого слоя может достигать в это время более 70 %, когда горение не распространяется (Курбатский, 1962).

Б зависимости от характера лесных горючих материалов для высыхания их необходимо различное время. На скорость высы­хания влияют температура и влажность воздуха. Так, проф. В. Г. Нестеров (1949) наблюдал восстановление горимости на третий день после дождя 7, 9 и 0, 2 мм. Тем не менее самый силь­ный дождь не может увлажнить покров свыше предела, по­скольку избыток влаги просто стекает. Таким образом, только по количеству осадков нельзя судить о величине пожарной опас­ности в дни после их выпадения.

Температура воздуха влияет на испарение влаги. Поэтому чем выше температура, тем скорее происходит высыхание на­почвенного покрова. Кроме того, при повышении температуры напочвенного покрова облегчается его загораемость. В то же время непосредственной связи между температурой воздуха и пожарной опасностью в лесу нет. Известны многочисленные случаи, когда лесные пожары бывают при низких и даже отри­цательных температурах (в местах, где нет снега) и, наоборот, загораемость отсутствует при высокой температуре. Вспомним хотя бы травяные леса: в них пожары обычны ранней весной, а в более жаркий период (в середине лета) их, как правило, не бывает.

От степени влажности воздуха непосредственно зависит ход испарения н транспирация, а следовательно, влажность и заго­раемость лесного покрова. Из показателей, при помощи кото­рых может определяться влажность воздуха, лучше других ха­рактеризует испарение дефицит влажности' (Нестеров, 1945).

¹ Дефицит влажности вычисляют как разность между давлением насы­щающего пара и давлением паров, имеющихся в воздухе. R этом случае он выражается обычно в миллибарах. В настоящее время о дефиците влажности воздуха судят по разности температуры воздуха и точки росы, выражая де­фицит в градусах. Напомним, что точкой росы называют температуру, до ко­торой необходимо охладить воздух, чтобы произошла конденсация содержа­щихся в нем водяных паров. Чем теплее и суше воздух, тем больше величина дефицита влажности.

Однако сам по себе, без учета других факторов, дефицит влажности не всегда выражает пожарную опасность. Бывают случаи, что загорания не происходят при большей величине дефицита влажности и наблюдаются при меньшем его зна­чении.

Влияние ветра на усиление пожарной опасности в лесу ска­зывается в ускорении высыхания горючих материалов. В то же время в отдельных случаях, охлаждая их поверхность от нагрева лучами солнца, он может даже задерживать ход такого высыхания (Нестеров, 1945). Скорость ветра под пологом леса значительно ниже, чем на открытых местах, на скорость и на­правление ветра оказывает большое влияние рельеф и переме­жаемость леса с безлесными пространствами. Поэтому по ско­рости ветра, измеренной на метеостанции, мы не можем судить о его скорости в более или менее удаленных лесных участках. В настоящее время не установлены какие-либо критерии, выра­жающие связь ветра с загораемостыо в лесу. Однако бесспорно влияние ветра на направление", скорость и характер, развития лесного пожара. При сильном ветре тушение пожара резко ус­ложняется, огонь перебрасывается через заградительные по­лосы, скорость его распространения увеличивается во много раз.

Облачность задерживает солнечные лучи и таким образом препятствует высыханию покрова. Облака оказывают влияние на силу беглого низового лесного пожара; в солнечный день высота пламени заметно снижается, когда облако закрывает солнце. Грозы ведут к возникновению пожаров, причем иногда наиболее удаленных, борьба с которыми крайне затруднена. Особенно опасны грозы при длительной засухе и так называе­мые «сухие грозы», при которых не выпадает осадков. Однако само по себе отсутствие или наличие облачности не может оп­ределять величину пожарной опасности в лесу.

Загораемость лесных горючих материалов молено опреде­лить, непосредственно измеряя влажность-образцов этих мате­риалов теми или иными способами. Было предложено несколько таких способов, причем некоторые из них практически очень просты. Например, у циферблатных весов циферблат разме­чают таким образом, что если на весы положить кусочек дре­весины определенной массы, то. стрелка весов укажет его влаж­ность и способность загораться в данный момент. Однако вслед­ствие разнообразия лесной обстановки образец, взятый с одного участка леса, может иметь другую влажность, нежели анало­гичный образец в другом месте. Да и различные виды горючих лесных материалов, взятые в одном месте и в одно время, мо­гут иметь различную способность к загоранию. Поэтому точно определить таким способом степень опасности возникновения лесного пожара для всех участков данной лесной территории невозможно.

Практически более удобно использовать в этих целях не ре­зультаты непосредственного измерения влажности горючих ма­териалов, а учет метеорологических факторов, от которых она зависит. Это позволяет создать единую систему сигнализации, используя в этих целях сеть гидрометеостанций, и получать оперативную информацию по областям, республикам и СССР в целом, как это сейчас и делается.

Ни один из элементов погоды, взятый в отдельности, не мо­жет достаточно точно характеризовать способность к загора­нию лесных горючих материалов. Это объясняется тем, что при благоприятном состоянии одного элемента погоды для условий горения в лесу, состояние других элементов может быть небла­гоприятным.

Для более объективной оценки состояния пожарной опас­ности в лесу проф. В. Г. Нестеров (1945) предложил использо­вать комплексный показатель, который учитывает совокупность метеорологических элементов, влияющих па изменение влаж­ности лесных горючих материалов.

Шкала Нестерова для определения пожарной опасности в лесу по условиям погоды получила широкую известность в СССР и за рубежом. В 1946 г. она была введена в действие во всех лесхозах и оперативных авиаотделениях баз авиацион­ной охраны лесов и действует до настоящего времени. За про­шедшие годы в шкалу был внесен ряд уточнений, вытекающих из опыта ее практического применения.