1
INSTYTUT BADAWCZY LEŚNICTWA
Samodzielna Pracownia Ochrony Przeciwpożarowej Lasu
Instrukcja obsługi aplikacji
„Model pożaru lasu”
dla środowiska Windows®
Sękocin Stary 2013r.
2
3
Program „Model pożaru lasu” dotyczy przede wszystkim pożarów pokrywy
gleby typu ściółkowego na siedliskach boru suchego i świeżego, dla których
wykonano pełny zakres badań, pozwalający opisać proces spalania
zależnościami matematycznymi.
W programie przewidziano także możliwość obliczeń dla innych rodzajów
pożarów leśnych, a mianowicie dla: pożarów pokrywy gleby typu wrzosowego,
pokrywy trawiastej oraz dla pożarów całkowitych.
Program pozwala prognozować rozprzestrzenianie się pożaru w zależności
od prędkości wiatru, wilgotności ściółki, obciążenia ogniowego oraz czasu
trwania pożaru. Podawana jest również charakterystyka spalania pokrywy
ściółkowej wyrażona wysokością płomieni, wartością opałową i bilansem
energetycznym pożaru. W dalszej części programu obliczane są ilości wody lub
piany potrzebnej do ugaszenia ognia dla trzech wariantów taktyki działań
gaśniczych: gaszenie całej powierzchni pożaru, gaszenie jego obrzeża lub
lokalizacja pasami zaporowymi wykonywanymi przed krawędzią
rozprzestrzeniającego się pożaru. Podając spodziewane przyrosty powierzchni
pożarów, dla panujących aktualnie warunków meteorologicznych, po upływie
określonego czasu (np. po 15, 30 itd. minutach) umożliwia się służbom
ratowniczym podjęcie odpowiednich decyzji w zakresie dysponowania
odpowiednich sił i środków, a także wyboru taktyki gaszenia. Program ten nie
prowadzi sam kalkulacji i nie podaje optymalnego wariantu działań gaśniczych.
Ta kalkulacja na podstawie obliczeń modelowych musi być przeprowadzona
przez operatora, co powoduje, że powinien on być osobą przeszkoloną i
dysponującą podstawową wiedzą w zakresie rozprzestrzeniania się i gaszenia
pożarów leśnych.
Program pozwala również obliczyć godzinę powstania pożaru przy znanej
powierzchni końcowej i prędkości frontu ognia, prognozować czas dojścia
frontu, boków i tyłu pożaru na zadaną odległość (możliwość obliczenia czasu na
zorganizowanie linii obrony) oraz przewidzieć, na jaką odległość przesunie się
krawędź na tych kierunkach po określonym czasie.
Program może być wykorzystywany do analiz pożarów zaistniałych oraz do
celów szkoleniowych.
4
- Instalowanie oprogramowania – uruchomić program setup.exe a następnie
zezwolić instalatorowi na dokonanie zmian na komputerze zainstalować
program. Po zainstalowaniu program uruchomi się automatycznie, na ekranie
pojawi się okno powitalne. Po kliknięciu przycisku „OK.” przechodzimy do
okna głównego programu.
5
- Okno główne – okno to podzielone jest na 9 podstawowych modułów: Rodzaj
pożaru, Dane wejściowe, Parametry pożaru, Czas dojścia krawędzi pożaru,
Charakterystyka spalania, Gaszenie
Woda, Piana, Panel informacyjny
6
- Pierwsze uruchamianie programu – ponieważ program automatycznie
pobiera dane dotyczące prędkości wiatru, niezbędne do właściwego
wykonywania obliczeń, przy pierwszym uruchomieniu konieczne jest właściwe
skonfigurowanie programu, tak aby były to dane ze stacji najbliższych w
stosunku do nadleśnictwa, w którym wykonywane są obliczenia. W tym celu w
panelu informacyjnym należy wybrać button „Ustawienia”. Następnie w oknie
„Parametry Użytkownika” kliknąć button „Edycja” i z przewijanej listy wybrać
właściwe nadleśnictwo, klikając dwukrotnie na jego numerze SILP.
Lista w oknie „Parametry Użytkownika” zostanie ograniczona do pięciu stacji
najbliższych w stosunku do centralnego punktu wybranego nadleśnictwa.
Kliknąć button „Zapisz”, aby zapisać wybrane ustawienia a następnie kliknąć
„OK.” aby wrócić do okna głównego programu. UWAGA: kliknięcie „OK.”
bez kliknięcia „Zapisz” powoduje wyjście z okna „Parametry
Użytkownika” bez zapisu zmian. Po powrocie do okna głównego, w jego
górnej części pojawi się informacja z numerem SILP nadleśnictwa, w którym
wykonywane są obliczenia.
7
- Pomoc – Zadaniem okna pomocy jest ułatwienie korzystania z programu,
szczególnie w początkowym okresie użytkowania. W celu uaktywnienia okna
pomocy należy kliknąć button „Włącz Pomoc” w panelu sterującym. Treść okna
pomocy zmienia się dynamicznie wraz z wykonywaniem poszczególnych
etapów obliczeń przy najeżdżaniu kursorem na nazwę poszczególnych paneli
programu.
- Wykonywanie obliczeń
- Moduł 1 –
Obliczenia modelowe mogą być wykonywane dla jednego z czterech,
najczęściej występujących pożarów lasu:
· pokrywy ściółkowej,
· pokrywy wrzosowej,
· pokrywy trawiastej,
· pożaru całkowitego drzewostanu.
W zależności od wieku drzewostanu w obliczeniach są uwzględniane średnie
obciążenia ogniowe, które zostały pomierzone w trakcie badań terenowych.
Możliwe jest również zadanie innej wartości obciążenia ogniowego gdy
dysponujemy własnymi danym po wybraniu niezdefiniowanej klasy wieku.
Wyboru rodzaju pożaru i wieku drzewostanu dokonujemy zaznaczając właściwe
pola wyboru w module 1 - Rodzaj pożaru
- Moduł 2 –
Dane wejściowe służy do ustalenia parametrów wejściowych do obliczeń.
Pierwszym z nich jest obciążenie ogniowe czyli ilość palnej biomasy w
przeliczeniu na jednostkę powierzchni (kg/m2). Zależy głównie od rodzaju
materiału palnego, typu siedliskowego lasu, składu gatunkowego drzewostanu i
jego wieku. Jest ono bardzo zróżnicowane i nawet w zbliżonych warunkach
8
drzewostanowych może się znacznie wahać. Obciążenie ogniowe decyduje o
bilansie energetycznym pożaru, charakterystyce spalania, jego intensywności i
czasie trwania. Na podstawie badań IBL określono modelowe obciążenia
pokrywy ściółkowej i wrzosowej, przyjmowane do obliczeń po wybrani rodzaju
pożaru i wieku drzewostanu, wynoszące odpowiednio.
Pokrywa ściółkowa:
I klasa wieku - 0,6 kg/m2,
II klasa wieku - 1,4 kg/m2,
III-V klasa wieku - 2,6 kg/m2.
Pokrywa wrzosowa:
I klasa wieku - 1,2 kg/m2,
II - III klasa wieku - 0,6 kg/m2,
IV-V klasa wieku - 1,7 kg/m2.
Brak jest dokładnych danych obciążenia ogniowego pokrywy trawiastej oraz
obciążeń, które mogą ulec spaleniu w trakcie pożaru całkowitego. Obciążenia
pokrywy trawiastej wahają się od 0,1 do 0,8 kg/m2. W obliczeniach
modelowych można przyjmować obciążenie średnie, wynoszące 0,5 kg/m2.
Natomiast w trakcie pożaru całkowitego spaleniu może ulec od 2 (drzewostany
sosnowe III - V klasy wieku) do 5 (drzewostany I - II klasy wieku) razy więcej
materiału roślinnego, niż obciążenia ściółkowej pokrywy dna lasu dla tych klas
wieku.
Wilgotność materiału palnego decyduje o możliwości powstania pożaru i
wpływa na jego prędkość rozprzestrzeniania się. Może osiągać ona wartość w
przedziale od 4 do 70 %. Po przekroczeniu progu, wynoszącego 30%, spalanie
od punktowych bodźców energetycznych jest mało prawdopodobne. W polu
wilgotność materiału należy wpisać właściwą wartość. Dla pożarów pokrywy
ściółkowej należy przyjąć wartość wilgotności ściółki z ostatniego pomiaru w
strefie prognostycznej, w której znajduje się dane nadleśnictwo. Wartość tę
można nieznacznie zmodyfikować w wypadku innych rodzajów pożaru
pokrywy gleby oraz w zależności od warunków meteorologicznych (np.
zmniejszyć w wypadku pożaru pokrywy trawiastej w okresie wiosennym lub w
wypadku występowania w godzinach porannych rosy, jeżeli pożar wystąpił
pomiędzy godziną 9 a 13, zwiększyć w wypadku pożaru pokrywy wrzosowej).
Prędkość wiatru jest podstawowym czynnikiem wpływającymi na szybkość
rozprzestrzeniania się pożaru, szczególnie jego frontu. Wpływa także pośrednio
na przyrost powierzchni i obwodu pożaru. Może ona przyjmować wartość od 0
(tzw. cisza) do kilkudziesięciu m/s (huragan). W wypadku pożarów całkowitych
do obliczeń przyjmowana jest wartość prędkości wiatru panującego mierzona w
sieci automatycznych punktów pomiarowych funkcjonującej w Lasach
9
Państwowych, natomiast dla pożarów pokrywy gleby przyjmowana jest wartość
wiatru w drzewostanie wyliczana szacunkowo jako 40% prędkości wiatru
panującego. Wartość prędkości wiatru można pobrać zaznaczając pole „on-line”
przy prędkości wiatru panującego. Powoduje to uaktywnienie dodatkowego
okna „Dane ze stacji meteorologicznej”, w którym w celu rozpoczęcia
pobierania danych należy kliknąć button „Pobierz dane”. Po zakończeniu
pobierania danych możliwe jest przeniesienie wartości prędkości wiatru z okna
„Dane ze stacji meteorologicznej” do okna głównego poprzez dwukrotne
klikniecie wybranej wartości. Uwaga klikniecie na pole z wartością prędkości
wiatru nie powoduje przeniesienia wartości w tego pola do okna głównego.
10
- Moduł 3 –
Parametry pożaru
Prędkość frontu pożaru, w zależności od jego rodzaju, obliczana jest z
opracowanych wzorów.
Determinuje ona wielkość powierzchni objętej ogniem (powierzchnia i obwód)
oraz wpływa na decyzje taktyczne, kierującego akcją ratowniczą.
Czas trwania pożaru jest parametrem wejściowym i należy go traktować, jako
czas swobodnego rozprzestrzeniania się ognia. Wpływa on na wielkość
powierzchni objętej spalaniem i jej obwód.
Możliwe jest również obliczanie czasu swobodnego rozwoju pożaru po podaniu
w module „Parametry pożaru” jego powierzchni lub obwodu.
- Moduł 4 –
Czas dojścia krawędzi pożaru. Odległość miejsca to przyjmowany dystans do
miejsca, w którym zamierza się tworzyć linię obrony lub do miejsca
umożliwiającego szybkie rozprzestrzenianie się pożaru (np. młodnik, uprawa,
wysuszona trawa). Stanowi daną wejściową do obliczenia czasu dojścia frontu,
boków i tyłu pożaru na zadaną odległość. Odległość ta może być także
obliczana, gdy znana jest prędkość frontu pożaru i czas rozprzestrzeniania się
ognia na głównych kierunkach rozwoju pożaru (front, boki, tył). Ten wariant
daje możliwość obliczenia odległości, w jakiej należy tworzyć linię obrony od
krawędzi pożaru, gdy zakłada się, że będzie ją można wykonać po określonym
czasie, np. wtedy kiedy będziemy dysponowali potrzebną ilością sił
ratowniczych.
11
Czas dojścia frontu, boków i tyłu pożaru, są wartościami obliczanymi i określają
czas, po którym pożar dojdzie na tych kierunkach, przy zadanej odległości.
Czasy te mogą być również danymi wejściowymi do obliczenia odległości na
jaką przemieści się krawędź pożaru.
- Moduł 5 –
Charakterystyka spalania.
Wartość opałowa określa, jaka ilość ciepła wydzieli się w trakcie spalania.
Zależy ona od wilgotności materiału palnego i obciążenia ogniowego.
- Moduł 6 –
Gaszenie. Obliczenia modelowe mogą być wykonywane dla jednego z trzech
wybranych sposobów prowadzenia działań gaśniczych: gaszenia całej
powierzchni pożaru, gaszenia obrzeży i lokalizacji pożaru za pomocą pasów
zaporowych.
Gaszenie całkowite
Polega na gaszeniu całej powierzchni pożaru, w celu likwidacji płomieniowego i
bezpłomieniowego spalania. Zaleca się je stosować do pożarów, których
powierzchnia nie przekracza 1 ha.
Gaszenie obrzeża
12
Polega na likwidacji spalania płomieniowego na określonej szerokości krawędzi
pożaru. Ma ono na celu ograniczenie rozprzestrzeniania się pożaru nie zaś
całkowite jego ugaszenie. Zaleca się je stosować do pożarów nie
przekraczających powierzchni 10 ha. Podobnie jak gaszenie całkowite, jest
gaszeniem bezpośrednim, gdy można podać prądy gaśnicze na ogień. W obu
tych rodzajach prowadzenia akcji gaśniczej stosowana jest woda lub woda z
dodatkiem środków zwilżających.
Szerokość obrzeża - jest to szerokość obrzeża, którą zamierza się gasić, aby
zapobiec dalszemu rozprzestrzenianiu się ognia. Jest to dana wejściowa do
obliczenia potrzebnej ilości środków gaśniczych.
Lokalizacja pożarów za pomocą pasów zaporowych
Polega na utworzeniu przed krawędzią pożaru pasa zaporowego, wykonanego
przy użyciu środków gaśniczych, zdolnych zatrzymać dalsze rozprzestrzenianie
się ognia. Ten sposób prowadzenia działań gaśniczych zaleca się stosować przy
dużych pożarach, przeważnie całkowitych, o powierzchni ponad 10 ha, gdy
niemożliwe jest dotarcie jednostek gaśniczych do miejsc objętych ogniem.
Odległość pasa zaporowego - określa dystans od krawędzi pożaru od miejsca, w
którym zamierza się utworzyć pas. Istotne przy tym rodzaju działań jest
określenie odległości, w jakiej należy wykonać pas zaporowy, aby był on w
stanie skutecznie zatrzymać nadchodzący pożar, a także ile potrzeba czasu, aby
go utworzyć. Pomocne są przy tym obliczenia dotyczące czasu dojścia krawędzi
pożaru.
Szerokość pasa zaporowego - jest to szerokość pasa zaporowego, który zamierza
się wykonać przed rozprzestrzeniającym się pożarem, stosując wodę lub pianę.
Przy jej ustalaniu należy brać pod uwagę rodzaj pożaru, intensywność spalania,
wysokość płomieni oraz prędkość i kierunek wiatru, który może się przyczyniać
do przerzutów ognia. Jest także dana wejściową do obliczeń ilości środków
gaśniczych.
Dawka gaśnicza wody - określa objętość wody w przeliczeniu na 1m2,
nieodzowną do nawilżenia materiału palnego do stanu uniemożliwiającego
jego spalanie. Zależy ona od rodzaju pożaru i obciążenia ogniowego.
Zalecane dawki:
pożar pokrywy ściółkowej - 2-4 l/m2
pożar pokrywy wrzosowej i trawiastej - 4-6 l/m2
pożar całkowity drzewostanu - 8-10 l/m2
13
- Moduł 7 –
Woda. Obliczenia pozwalają ustalić potrzebną ilość wody w zależności od
wybranego wariantu działań gaśniczych. Wzory uwzględniają całkowite
przerwanie procesu spalania przy wariancie gaszenia całej powierzchni pożaru i
spalania płomieniowego przy gaszeniu jego obrzeża. Natomiast przy stosowaniu
pasów zaporowych ilość środka zależy od wybranej dawki gaśniczej do
nawilżenia materiału palnego.
- Moduł 8 –
Piana. Dawka gaśnicza piany jest daną wejściową do obliczeń ilości roztworu
(wody i środka pianotwórczego) potrzebnego do ugaszenia pożaru lub
utworzenia pasa zaporowego, zapobiegającego rozprzestrzenianiu się ognia.
Zalecane dawki :
Gaszenie całej powierzchni pożaru i obrzeża
pożar pokrywy ściółkowej 1-2 l/m2
pożar pokrywy wrzosowej i trawiastej 2-4 l/m2
pożar całkowity drzewostanu 4-6 l/m2
Lokalizacja pasami zaporowymi
pożar pokrywy ściółkowej 1-2 l/m2
pożar pokrywy wrzosowej i trawiastej 2-3 l/m2
pożar całkowity drzewostanu 3-5 l/m2
Stężenie roztworu określa procentowy udział środka pianotwórczego w wodzie.
Od jego wartości zależy ilość koncentratu środka pianotwórczego przy
wybranym wariancie działań gaśniczych. Zaleca się przyjmować do obliczeń
stężenia wskazane przez producentów.
Potrzebna ilość roztworu określa objętość wody ze środkiem pianotwórczym
przy wybranym wariancie działań gaśniczych.
Potrzebna ilość środka pianotwórczego/zwilżającego jest to objętość
koncentratu środka, koniecznego do wytworzenia określonego rodzaju piany
14
gaśniczej lub wody ze zwilżaczem, przy założeniu, ze dawki są dwa razy
mniejsze od zalecanych dawek gaśniczych wody.
- Moduł 9 –
Panel informacyjny. Poza omówionymi wcześniej buttonami w panelu tym
znajdują się jeszcze następujące, które pozwalają na wywołanie następujących
funkcji:
Rozwój pożaru powołuje okno z wynikami symulacji rozprzestrzeniania pożaru
dla trzech rodzajów pokrywy ściółkowej, wrzosowej i trawiastej oraz dla pożaru
całkowitego. Wyliczana jest wartość prędkości pożaru oraz dla trzech wartości
czasu trwania pożaru jego powierzchnia i obwód.
15
Drukuj powołuje akcję drukowania wyświetlanego okna na domyślnej drukarce
systemu Windows jako graficzny zrzut tego okna.
O programie to powrót do okna startowego przedstawiającego metryczkę
programu z jego nazwą, numerem wersji i nazwą instytucji, która przekazała
program do eksploatacji.