Прогнозирование опасных факторов пожара / Brushlinskiy - Chelovechestvo i pozhary 2007

1.3 Методологическое обеспечение исследования проблемы пожаров

Под пожарной опасностью мы понимаем опасность возникновения и развития неуправляемого процесса горения, приносящего вред обществу и

природе, т.е. пожара.

Пожарная опасность проявляется далеко не всегда, носит потенциальный характер, но время от времени реализуется в виде пожаров

и их последствий.

Количественная характеристика возможности реализации пожарной опасности называется пожарным риском. При этом, пожарных рисков существует достаточно много: риски возникновения пожаров на том или ином объекте, риски развития пожаров и перерастания их в крупные

пожары, риски гибели или травмирования человека при пожаре и др. [3].

Основными пожарными рисками будем считать: риск R1 для человека подвергнуться опасным факторам пожара в течение года с

размерностью			пожар	; риск R2				для человека погибнуть при пожаре с
	чел. год
размерностью			жертва		; риск R3			для человека погибнуть от пожара в
	пожар
течение года с размерностью жертва . Очевидно, R1·R2 = R3.
					чел.			год

Эти риски характеризуют опасность возникновения пожара и некоторых его последствий.

Из сказанного следует, что важнейшим параметром для оценки обстановки с пожарами на Земле, континенте, регионе, стране является численность народонаселения Q(τ ) в тот или иной момент (период) времени τ , так как пожарные риски непосредственно связаны с этой величиной.

Величина Q(τ ) есть сумма городского населения Qг (τ ) и сельского

Qс (τ ), то есть

Q(τ ) = Qг (τ ) +Qс (τ ).

(1)

Эти слагаемые необходимо различать, так как в разные промежутки

времени число пожаров в городах и сельской местности сильно отличается друг от друга по ряду причин. Поэтому обозначим общее число пожаров

N п(τ ) , число пожаров в городах - Nгп (τ ) , сельских - Nсп (τ ) . Очевидно,

8

N п(τ )

= Nгп (τ ) + Nсп (τ ) .

(2)

Тогда пожарные риски

R1 (τ ),

R1г (τ ) и

R1с (τ ) примут соответственно

вид

Nп(τ )

п

τ

п

τ

R1 (τ ) =

, R1г (τ ) =

Nг

( )

и

R1с (τ ) =

Nс

( )

.

(3)

Q (τ )

Qг (τ )

Qс (τ )

Они характеризуют удельную частоту возникновения пожаров на той или иной территории в целом, ее городах и сельской местности в отдельности в момент (период) времени τ .

Из указанных элементарных соотношений можно получить очень ценную информацию об обстановке с пожарами в то или иное время на определенной территории и даже на планете. К этому вопросу мы вернемся несколько позже.

Из формул (2) и (3) получаем выражение

Nп (τ ) = Qг (τ ) R1г (τ ) + Qс (τ ) R1с (τ ).	(4)
Если долю городского населения в общей численности
народонаселения в момент (период) τ обозначить	α(τ ) , то формулу (4)
можно представить в виде
Nп (τ ) = α (τ )Q(τ ) R1г (τ ) + [1− α(τ )]Q(τ ) R1с (τ ) .	(4´)
Выражение (4´) можно преобразовать так
Nп (τ ) = Q(τ ){α (τ ) R1г (τ ) + [1− α (τ )] R1с (τ )}.	(4´´)
Отсюда следует, что
R1 (τ ) = α (τ ) R1г (τ ) + [1− α (τ )] R1с (τ )	(5)

Формула (5) удобна тем, что позволяет найти значение любого риска, если известны значения α(τ ) и двух других рисков.

Используем в дальнейшем этот инструментарий для анализа обстановки с пожарами в Древнем мире, в средневековье, в новой и новейшей истории.

1.4 Факторы пожарной опасности и причины пожаров

Реализация пожарной опасности обусловлена действиями трех факторов и множества причин (рис.2)

Потенциальная пожарная опасность может реализовываться в виде

9

Пожарная опасность

Факторы ее реализации

Природные

Социальные

Техногенные

Причины возникновения пожаров

1.Энергия солнца		1.	Поджоги		1.Нарушение
2.Атмосферное		2.	Неосторожное		пожароопасных
					технологически
электричество			обращение с		х процессов
(молнии)			огнем		производств
					2.Нарушение
3.Самовозгорание		3.	Курение		правил
веществ		4.	Игры с огнем		устройств,
					установки и
		5.	Костры		эксплуатации
		6.	Приготовление		производственн
					ого и бытового
			пищи		оборудования
		7.	Другие		3.Другие

ПОЖАРЫ

Рис.2 Факторы реализации пожарной опасности и причины пожаров

10

пожара, возникшего на том или ином объекте, из-за множества разнообразных причин, вызванных действиями трех факторов: природного, социального, техногенного.

Пожарная статистика показывает, что в целом на действие природного фактора приходится примерно 5% всех пожаров в мире, социального – 65% и техногенного – 30% [3]. При этом, важно понимать, что в большинстве случаев “техногенный” фактор, в значительной степени, также реализуется из-за “социального”, т.е. человеческого фактора. В самом деле, именно люди, чаще всего, нарушают технологические процессы производств, некачественно устанавливают и эксплуатируют производственное и бытовое оборудование и пр. Поэтому, во многих случаях, уместно говорить о “техногенно-социальном” или даже “социально-техногенном” факторе.

Отсюда следует, что влияние людей, т.е. “человеческого” (“социального”) фактора на реализацию пожарной опасности, на возникновение пожаров в мире, на самых разных объектах является решающим (см. рис.3). Эти вопросы мы будем неоднократно обсуждать в следующих разделах. Пока же заметим, что есть специальные объекты, на которых влияние указанных факторов на реализацию пожарной опасности, т.е. на возникновение на них пожаров, носит несколько иной характер, отличный от общей картины.

К таким объектам, например, относятся резервуарные парки. Пожары на резервуарах бывают не часто (в среднем по России 1-2 пожара в год). В конце XX – начале XXI века основными причинами возникновения пожаров на резервуарах в России были: самовоспламенение порофоров – 11,6% всех пожаров; удар молнии – 8,4%; самовоспламенение нефтепродуктов – 2,9%; неисправность запорной арматуры – 20%; короткое замыкание – 4,3%; плохая предремонтная подготовка резервуара

– 23,4% [7].

Таким образом, природный фактор реализации пожарной опасности здесь составил почти 23%; техногенный – более 24%; на долю социального фактора приходится около 53% всех пожаров на резервуарах (предремонтная подготовка относится к действиям человеческого фактора).

11

60 %

Доля пожаров

Степень влияния человеческого фактора на возникновение

пожара

Социальные 65 %

Техногенные 30 %

Природные

5%

Причины пожаров

100 %

человека влияния Степень

Рис.3 Причины пожаров и степень влияния человеческого фактора на возникновение пожаров

12

1.5 Объекты и размеры пожаров в современном мире

Для более обоснованного построения прогнозов будущей обстановки с пожарами в мире рассмотрим кратко объекты и размеры пожаров в современном мире, т.е. где происходят пожары, где гибнут люди при пожарах и какими средствами их ликвидируют.

Удобнее всего проанализировать поставленные вопросы с помощью иллюстраций (рис.4-6). Каждая их них обобщает данные сотен тысяч пожаров, возникших в различных странах на рубеже тысячелетий [2].

Из рис.4 следует, что 35% всех пожаров возникают в зданиях (подавляющее большинство из них – в жилых домах) и 18% - на автотранспорте. Так мы получили основную половину всех объектов пожаров в мире (т.к. в другой половине 30% всех пожаров составляют пожары мусора, травы, кустов).

В жилых домах погибает 80% всех жертв пожаров (в России - 90%) (рис.5), а еще 15% всех жертв погибает при пожарах в других зданиях и на транспорте. Большинство пожаров в жилье и на транспорте возникает по вине “человеческого фактора” - до 80% (алкоголь, курение, игры и неосторожное обращение с огнем и др.). Это и есть главная причина возникновения пожаров в мире и их последствий на протяжении всей истории человечества.

Наконец, из рис.6 видно, что 40% всех пожаров в мире ликвидированы либо до прибытия подразделений пожарной охраны, либо первичными средствами (подручные средства, огнетушители и др.). Примерно столько же пожаров ликвидировано одним стволом. Следовательно, почти 80% всех пожаров на планете не представляли (на момент их ликвидации) серьезной опасности, не успели получить развития до угрожающих размеров.

Еще 17% всех пожаров в мире потребовали для их ликвидации 2-3 пожарных ствола (их можно считать “средними” пожарами). Наконец, 3- 4% пожаров получили развитие, превратились в крупные и потребовали более 3-х стволов для своей ликвидации. Из них совсем малую долю (не больше 0,1% всех пожаров) составляют катастрофические пожары, но

13

именно они формируют почти половину материального ущерба от всех пожаров.

В заключение заметим, что в настоящее время на Земле в 7,5 млн. пожарах погибают 75 тыс. чел. Это означает, что на каждые 100 пожаров в среднем приходится один погибший. Иными словами, 99% всех пожаров заканчиваются без жертв, но в 1% пожаров жертвы имеются (как правило, в жилом секторе из-за неправильного поведения людей).

Мы еще вернемся к этой теме, но пока перейдем к рассмотрению вопросов влияния различных цивилизационных, геофизических и др. аспектов на обстановку с пожарами в мире.

Другой транспорт	Влесах
		Другие
3%	10%
		7%	Трава, кусты,
Автотранспорт			мусор
18%			30%
		Жилые здания
Другие здания		30%
5%
Рис.4 Распределение пожаров по объектам

14

			Другие
Другой транспорт		Леса	4%
1%
		1%
Автотранспорт
4%
Другие здания
10%
				Жилые здания
				80%
Рис.5 Распределение гибели людей по объектам пожаров
			Порошк.стволы
	Пенн.стволами		0,1%	До прибытия
Более 3-х стволов		0,6%		пожарных
3,3%				5 %
2-3-мя стволами
17 %
				Первич. ср-ми
				35 %
1-м стволом
38 %
Рис.6 Распределение потушенных пожаров по средствам тушения

15

Часть 2 Цивилизационные, геофизические и иные аспекты обстановки с пожарами в мире

2.1 Энергопотребление и пожары

Как известно, горение представляет собой сложный физикохимический процесс, при котором превращение вещества сопровождается интенсивным выделением энергии и тепло- и массообменом с окружающей средой. Для его возникновения необходимы три компонента: горючий материал, окислитель (чаще всего, - кислород воздуха) и источник воспламенения.

Разнообразного горючего материала, естественного и искусственного происхождения, обычно достаточно много всюду на нашей планете (кроме пустынь, Арктики и Антарктиды).

Кислород воздуха тоже есть везде, правда, на высокогорье, в разреженных слоях атмосферы его существенно меньше, чем на уровне моря.

Что же касается различных источников воспламенения, т.е. источников энергии (и ее носителей, энергоресурсов), то именно они распределены по Земле неравномерно. Вместе с тем их наличие, обладание ими и уровень энергопотребления определяют в значительной степени экономическое могущество и богатство тех или иных стран.

Отсюда же следует, что в тех странах, где имеется и эффективно используется много энергии (богатые страны), вероятность возникновения пожаров должна быть существенно выше, чем в странах бедных, обделенных источниками и, главное, потреблением энергии.

Из всего сказанного вытекает, что пожаров в полярных областях Земли, а также в пустынях быть не должно; на высокогорье пожаров может быть меньше, чем на уровне моря (это требует проверки); богатые страны, использующие много энергии, должны страдать от пожаров значительно больше, чем бедные страны.

Из последнего утверждения следует, в частности, что в богатых странах пожарная статистика должна быть развита гораздо лучше, чем в бедных, что мы и наблюдаем в действительности.

16

Развитие цивилизации непосредственно связано с овладением и

умением использовать все новые виды энергии.

Вдревности люди постепенно научились использовать энергию ветра (мореплавание, ветряные мельницы), энергию воды (водяные мельницы и др.), механическую энергию (различные механизмы). Все эти виды энергии практически не связаны с пожарной опасностью. Весьма умеренно использовалась тепловая энергия, носителями которой являлась, главным образом, древесина. В случае неправильного или преступного (поджоги) использования тепловой энергии могли возникать пожары.

Так продолжалось, по существу, до второй половины XVIII в., когда

вмире произошла промышленная революция, потребовавшая резкого увеличения использования различных видов энергии и, соответственно, добычи, переработки и хранения разнообразных энергоресурсов для обеспечения этих потребностей. Это привело к росту пожарной опасности и, соответственно, к увеличению пожарных рисков в промышленно развитых странах.

На рис.7, который мы заимствовали из работы [8], изображена динамика мирового потребления различных энергетических ресурсов почти за полтора последних столетия (с 1860 г. по 2000 г.). Из рис.7 видно, что за это время потребление энергоресурсов в мире выросло почти в 28 раз. При этом принципиально изменилась структура потребления энергоресурсов: если в 1860 г. 80% потребляемых ресурсов составляли дрова и 19,8 % -уголь, то в 2000 г. дрова составили только около 8% всех потребляемых энергоресурсов, уголь – примерно 20%, а остальные энергоресурсы (нефть, газ, электроэнергия, произведенная ГЭС и АЭС) составили уже более 70% всего потребления (из них нефть и газ – более 60%).

Втабл.3 представлены статистические данные о суммарном потреблении энергии, выраженном в кг. нефтяного эквивалента, в 1994 г. в мире в целом и странах мира [8].

При этом, во втором столбце приведены средние данные энергопотребления на душу населения по региону, а в третьем столбце показано на примерах отдельных стран из какого огромного диапазона значений формируются эти средние данные.

17