Прогнозирование опасных факторов пожара / Brushlinskiy - Chelovechestvo i pozhary 2007

					Таблица 13
	Динамика процесса урбанизации на Земле
	Население	Население	Доля α		Доля (1-α)
Годы		городов, млн.	городского		сельского
	Земли, млн. чел.
		чел.	населения, %		населения, %
0 (Р.Х.)	230	2-4	1,3		98,7
1000	305	4-5	1,5		98,5
1814	1000	30	3,0		97,0
1900	1650	224	13,6		86,4
1950	2531	729	28,8		71,2
1980	4431	1821	41,1		58,9
1990	5515	2261	41,0		59,0
2000	6055	2779	45,9		54,1

существовали на Земле огромные города, население которых доходило до 1 млн. чел. [27]. Эти города возникали, достигали периода расцвета, а затем по тем или иным причинам приходили в упадок.

Так, в VII в. до н.э. крупнейшим городом мира был Вавилон, численность которого даже превышала 1 млн. чел. Население Земли тогда составляло примерно 80-100 млн. чел. После походов Александра Македонского Вавилон был заброшен, но вблизи этого места, чрезвычайно выгодного для контроля за большой территорией, впоследствии постоянно возникали столицы крупных государств, в частности, Багдад (столица Арабского халифата и современного Ирака).

В Древнем Китае столицей государства Цинь (начало III в. до. н.э.) был город Саньян, который тоже насчитывал около 1 млн. жителей. Древний Рим

вI веке н.э. имел 1 млн. жителей, а в IV в. н.э. разросся до 2 млн. чел., являясь

вто время крупнейшим городом планеты. Но в 467 году Рим был захвачен

48

германскими племенами и на большей части империи города были разрушены.

ВV в. н.э. Константинополь насчитывал до 1 млн. чел.

В726 г. была построена столица Арабского халифата город Багдад, который в период своего расцвета насчитывал до 2 млн. чел., являясь самым крупным городом в мире, но после монгольских завоеваний XIII в. он потерял свое значение.

ВXVIII в. крупнейшим городом мира был Пекин с населением более 2 млн. чел.

Начиная с XVII века начинает быстро развиваться Лондон, который к началу XIX в. насчитывал более 1 млн. чел., а к началу XX в. его население составляло 4,5 млн. чел. Лондон стал крупнейшим городом, когда либо существовавшем в истории.

На второе место в мире к концу XIX в. вырвался Нью-Йорк с населением 3,4 млн. чел. ( в 1800 г. Нью-Йорк имел 80 тыс. жителей). Третью позицию занимал Берлин (2,7 млн. чел.).

ВРоссии в это время самым крупным городом являлся Санкт-Петербург

снаселением 1,3 млн. чел. На втором месте была Москва с 1 млн. жителей. Практически все перечисленные города, начиная с Вавилона и Рима, страдали от пожаров, многие их которых вошли в историю человечества.

Заметим, что в целом к началу XX в. Россия оставалась преимущественно деревенской страной. Доля горожан составляла 15%, что было значительно меньше показателя не только Великобритании (75%), но и таких стран как Германия, Франция, США (40-50% горожан).

На огромной территории Российской империи насчитывалось всего около 430 городских поселений, подавляющее большинство из которых (более 400) имели менее чем по 20 тыс. жителей, т.е. являлись по современной типологии малыми городами. Очень редкой являлась сеть городов в азиатской части страны.

Интенсивную урбанизацию Россия пережила уже только в XX в. [27]. К сказанному выше полезно добавить следующее. В настоящее время в мире имеется более 250 городов, население которых превышает 1 млн. чел. Из них

49

примерно 45 городов насчитывают не менее 5 млн. жителей (к ним относятся Москва и Санкт – Петербург).

Однако в последние десятилетия развитие городов приобрело качественно новый характер. В различных районах Земли возникают гигантские скопления городов, тесно связанные между собой многообразными связями и имеющие единый трудовой баланс, обеспеченный многомиллионными сгустками населения. Территории подобных городских систем охватывают многие тысячи квадратных километров. Такие урбанизированные пространства называют агломерациями. Совокупность агломераций все чаще стали называть мегалополисами.

Впоследнее время обычно используют один термин – мегаполис, охватывающий все понятия, относящиеся к городам – гигантам. Так же поступим и мы.

Например, на Атлантическом побережье США сформировался колоссальный мегаполис, занимающий 150 тыс. км2 с населением около 40 млн. человек и объединяющий агломерации Бостона, Нью – Йорка, Филадельфии, Балтимора Вашингтона.

ВЯпонии в результате слияния агломераций Токио, Иокогамы, Киото, Нагои, Осаки и Кобе формируется один из крупнейших мегаполисов мира с населением 60 млн. человек, что составляет почти половину населения страны.

Многомиллионные агломерации уже сформировались в Германии (Рурская), Великобритании (Лондонская и Бирмингемская), Франции (Парижская), Мексике (Мехико), Индии (Делийская), Египте (Каирская) и др.

Быстрый рост гигантских урбанизированных районов дал повод специалистам предположить, что именно этот вид расселения будет преобладать в XXI веке.

Так выглядит сегодня процесс урбанизации. Человечеству, в целом, по – видимому, удобнее жить в городах, хотя при этом возникает множество проблем, ожидающих своего решения.

50

Пожары в городах и сельской местности

Важнейшим параметром качества жизни конкретного города является безопасность его жителей. Этот показатель носит комплексный характер и включает в себя, в частности, пожарную безопасность.

Есть основания предполагать, что в городах пожарные риски и, прежде всего, риск возникновения пожаров, должны быть больше, чем в сельской местности. Причин для формирования такой гипотезы достаточно много.

Во-первых, в городах имеется очень большая плотность населения. Вовторых, городская жизнь имеет колоссальную энергонасыщенность и требует огромного энергопотребления. В-третьих, городское хозяйство, промышленность активно используют разнообразные пожароопасные вещества, материалы, технологии, производства. В-четвертых, городское население потребляет в значительных количествах алкоголь и табак. Очевидно, все эти факторы способствуют возникновению пожаров в городах, в то время как в сельской местности действие этих факторов либо значительно ослаблено, либо вообще практически отсутствует.

С другой стороны, по указанным выше причинам именно в городах, прежде всего, применяются все пассивные и активные методы, способы и средства борьбы с пожарами и сосредоточены все основные силы и средства пожаротушения (пожарные депо, пожарные автомобили и др.).

Используя имеющуюся у нас мировую пожарную статистику, попробуем проверить эту, казалось бы, очевидную гипотезу о влиянии урбанизации на пожарную опасность планеты.

В конце XX – начале XXI в.в. значение пожарного риска R1, характеризующего частоту возникновения пожаров и означающего число пожаров в год, приходящееся на 1000 чел., для всей планеты Земля составляло 1,2. В то же время, это значение для 90 крупнейших городов мира равнялось 2,3, т.е. было в 2 раза больше. Значение риска R3, характеризующего число погибших при пожарах на 100 000 чел., для планеты составляло 1,2, а для крупнейших городов – 1,4, т.е. в городах риск гибели при пожарах оказался несколько большим (на 16,7%). Наконец, на каждые

51

100 пожаров на планете погибал в среднем 1 чел., а в городах – 0,6 чел. (меньше в 1,7 раза).

Эти данные для наглядности лучше представить в виде таблицы (табл.14).

Таблица 14

Пожарные риски на планете и в крупнейших городах на рубеже тысячелетий

Пожарные		пожар				жертв		жертва
	R1				R2			R3		5
		3
риски	10		чел год		100 пожаров			10			чел год
Земля		1,2				1,0					1,2
Крупнейши		2,3				0,6					1,4
е города

Приведённые выше значения основных пожарных рисков R1, R2 и R3 вполне достоверны как для планеты, так и для крупнейших городов. Правда, большие сомнения вызывает возможность распространения пожарных рисков крупнейших городов на все города мира.

Проверим это предположение с помощью соотношения (5) из раздела 1.3 настоящей работы:

R1 = α R1г + (1 − α) R1c

В нашем случае R1пл = 1,2 ; R1г = 2,3 ; α = 0,48 (множители 10-3 для значений R1 и R1г мы опускаем).

Оценим с помощью всех этих данных значение пожарного риска R1C для сельской местности планеты. Оно будет равно 0,18, т.е. почти в 13 раз меньше, чем риск R1г возникновения пожаров в городах.

На наш взгляд, это абсолютно нереальное значение, заниженное во много раз. Произошло это потому, что завышено значение R1г и, повидимому, в менее крупных городах мира, которых на планете большинство,

52

значение R1г существенно меньше. Примем для всей планеты значение R1г = (1,6 ÷1,8) 10−3 , т.е. положим для определённости R1г = 1,7 10−3 . Тогда, после элементарных вычислений получим R1C = 0,74 10−3 , т.е. в начале ΧΧΙ века риск R1 возникновения пожаров в городах выше в 2, 3 раза, чем в сельской местности. Это – вполне правдоподобный результат.

Таким образом, можно считать, что примерно из 7,3 млн. пожаров, регистрируемых ежегодно на планете, где в начале ΧΧΙ века имелось Q = 6,1 млрд. чел., Nгп = R1г Q α, т.е. 5,0 млн. пожаров возникают в городах и 2,3 млн. пожаров возникают в сельской местности.

Проведем теперь такие же выкладки (с помощью формулы (5)) для оценки риска R3C , где R3пл = 1,2 10−5 , R3г = 1,4 10−5 (здесь это вполне приемлемо) и

α=0,48. Получим R3с = 1,0 10 −5 [ жертва ] . Тогда легко определить, что в начале

чел.

XXI века на Земле в городах при пожарах ежегодно погибало примерно 41 тыс.чел., в сельской местности 32 тыс.чел., а всего на планете 73 тыс.чел. становились жертвами пожаров.

Следовательно, на каждых 100 пожарах в городах ежегодно погибало в среднем 0,8 чел., в сельской местности 1,4 чел., а на планете в целом – 1 чел., что хорошо согласуется с данными табл.14

Проведем теперь подобный анализ для всей Земли в начале XX века (т.е. 100 лет тому назад). Исходные данные таковы: Q=1,65 млрд.чел.; α=0,136; R1пл = 7 10−4 (см.табл.13). Эти данные достаточно надежны. Добавим к ним гипотетическое значение R3г = 1,0 10−3 и вычислим, используя формулу (5), значение R1C . Получим R1C = 0,00065 = 6,5 10−4 .

Отсюда находим, что в 1900 г. в городах мира возникло 224 400 пожаров, в сельской местности – 926 640 пожаров, а всего на Земле было 1 151 040 пожаров, т.е. примерно 1,2 млн. пожаров, что и указано в табл.21. Здесь мы предположили, что в городах риск R1г возникновения пожара был всего в 1,5 раза выше, чем в сельской местности (жизнь большинства горожан в то время, в основном, отличалась от сельской местности только большей плотностью населения).

53

При этом в городах при пожарах погибло 3,4 тыс. чел., в сельской местности – 13,8 тыс. чел., а всего на планете в 1900 г. при пожарах, по нашим оценкам, погибло около 17 тыс. чел.

Взаключение проведем аналогичный анализ для некоторых континентов

иотдельных стран мира.

Например, в Европе в начале XXI в. значения исходных параметров были такими: R1E = 3,9 10−3 , R1ег = 4,4 10−3 (для столиц) и α = 0,75. Поскольку различие между малыми и большими городами Европы, в сущности,

небольшое, то примем значения R1eг	= 4,4 10−3 для всех европейских городов.
Используя соотношение (5), найдем	E	−3	.
	R1C = 2,4 10
Учитывая, что численность	населения Европы в начале XXI в.

составляет 516 млн. чел. (без стран СНГ), находим, что в городах Европы ежегодно возникало 1,7 млн. пожаров, а в сельской местности – 0,3 млн. пожаров, т.е. 2 млн. пожаров на всю Европу. При этом в городских пожарах погибло 4,1 тыс. чел., а в сельских 0,7 тыс. чел., т.е. 4,8 тыс. жертв пожаров в год на Европу. Значение риска R3 погибнуть при пожаре за год для городов

	Европы составляло 1,1·10-5, а для сельской местности – 0,58 10 − 5 [	жертва	]
		чел .год
	Таким образом, с точки зрения пожарной опасности городская жизнь в

Европе существенно опаснее, чем жизнь в сельской местности. Аналогичным образом проанализируем Африку. Её население в начале

ХХI века составляло 907 млн. чел. Интересующие нас параметры имели такие

значения: Rаф = 0,25·10-3; α = 0,34. Примем					Rаф	= 0,4·10-3	и вычислим
1					1г
значение R1афc	. Оно будет равно 0,17 10 − 5 [	пожар	]
				.
		чел .год

Тогда, в городах Африки ежегодно возникает в среднем 123 тыс. пожаров, в сельской местности – 102 тыс. пожаров и во всей Африке – 225 тыс. пожаров в год (без учёта лесных и растительных пожаров, о которых мы говорили выше).

При этом, по нашим расчётам, в городах Африки при пожарах ежегодно погибает 1,5 тыс. чел., в сельской местности – 1,0 тыс. чел. и, следовательно, во всей Африке – 2,5 тыс. чел..

54

Рассмотрим теперь Россию, подробной и достоверной пожарной статистикой которой за 2004 г. мы располагаем (табл.15)

Из табл.15 видно, что обстановка с пожарами в сельской местности России значительно сложнее, чем в городах. Хотя в ней проживает только чуть больше ¼ населения страны, пожаров в сельской местности возникает 1/3, а погибает при них почти 44% всех жертв пожаров в стране. Естественно, значения всех пожарных рисков в сельской местности России гораздо больше, чем в её городах и в стране в целом (в 1,5 – 2 раза) Это объясняется социально-экономическим неблагополучием России, особенно её сельской местности, где, к сожалению, сейчас велики безработица и сопутствующий ей алкоголизм.

Подробные исследования целесообразно продолжать и углублять, но, по нашему мнению, уже сейчас можно сказать, что обстановка с пожарами на Земле в целом, на её континентах значительно сложнее в городах, чем в сельской местности, хотя в отдельных странах, как мы видели, может быть и наоборот.

Таблица 15

Пожарная статистика России за 2004 г.

	Объект	Число		Число		Пожарные риски
				погиб-							Насе-
	иссле-	пожаров,	Доля,		Доля,							Доля,
	дования	тыс.	%	ших,	%	R1·10	3	2	R3·10	5	ление,	%
				чел.							тыс. чел.
								R2·10
	Россия	233,1	100	18733	100	1,61		8,04	12,96		144500	100
	Города
	России	156,2	67,0	10558	56,4	1,48		6,76	10,01		105485	73
	Сельская
	местность	76,9	33,0	8175	43,6	1,97		10,60	20,95		39015	27
	России

55

2.7Экология и пожары

Впоследние десятилетия интенсивно нарастал поток исследований и публикаций, связанных с влиянием пожаров на экологию планеты. Среди них можно выделить работы проф. Л.К. Исаевой [28-30]. В них, в частности, обобщены сотни публикаций отечественных и зарубежных авторов. В данном разделе мы только в краткой конспективной форме изложим основные положения этих работ.

Как уже говорилось, среду обитания человека можно разделить на природную и техногенную.

Природную среду в свою очередь можно рассматривать как систему, состоящую из органической и неорганической подсистем. Все органические компоненты природной среды созданы с участием солнечной энергии, которая перешла из кинетической (световой) в потенциальную форму (энергию химических связей). В окислительной среде, каковой является атмосфера Земли, все природные органические вещества способны гореть. В определенных условиях горят и неорганические материалы: руды, металлы и многие другие.

Вся эта масса горючих материалов составляет так называемую «пожарную нагрузку» планеты, определяющую ее пожарную опасность. При соответствующих условиях эта опасность реализуется в виде лесных и степных пожаров, пожаров шахт, нефтяных скважин, разливов нефти, элеваторов, лесобирж, силосных хранилищ, самолетов, жилых домов и т.д.

Все эти пожары оказывают то или иное воздействие на окружающую среду, на экологию планеты. Проф. Л.К. Исаева предлагает рассматривать экологические последствия пожаров с учетом наличия на планете массы различных горючих материалов, которые наиболее распространены на Земле: лесные и остальные ландшафтные пожары, пожары нефти и нефтепродуктов, искусственных материалов. Влияние на экологию планеты «техногенных» пожаров можно изучать по видам хозяйственной деятельности: энергетика, транспорт, добыча горючих полезных ископаемых, отрасли промышленности, складирование отходов, сельское хозяйство и т.д. [28-30].

56

Итак, поскольку древесина как горючий материал более всего распространена на Земле, целесообразно, прежде всего проанализировать экологические последствия лесных пожаров.

Как уже говорилось выше, ежегодно на Земном шаре возникает 0,8-1,0 млн. лесных и других ландшафтных пожаров, которые охватывают до 5 % лесной поверхности планеты. На параметры этих пожаров влияют условия горения, физико-химические свойства растительных материалов (породы деревьев, возраст, тип леса и пр.), погода, климат, сезон года, время суток. Все эти факторы определяют скорость развития пожара, а, следовательно, масштаб и характер его воздействия на природные экосистемы. В самом деле, площадь выгоревшего леса, тепловыделение, состав и количество выделившихся при лесном пожаре вредных продуктов горения и т.д. могут оказывать воздействие на биосферные процессы как на локальном, так и на глобальном уровнях (о чем, в частности, свидетельствуют наблюдения космонавтов).

Заметим, что в ряде случаев пожары можно рассматривать как позитивный фактор, регулирующий естественный состав лесных экосистем. Но в большинстве случаев лесные пожары наносят большой ущерб природным экосистемам. Это связано с воздействием на окружающую среду тепловыделения (температурного фактора) и образованием газообразных продуктов и дыма. Перечислим основные последствия лесных пожаров [2830]:

1.Лесные пожары являются мощным источником загрязнения атмосферы.

2.В результате пожаров происходит превращение древостоя в сухостой с последующей гибелью лесов.

3.Гибель лесов приводит к региональным и климатическим изменениям.

4.В результате уничтожения от пожаров растительности изменяется кислородный баланс в атмосфере.

5.Диоксид углерода, выделяющийся при лесных пожарах, приводит к глобальным изменениям климата.

57