| последний номер | первая полоса | поиск в архиве  


№2502, 12.05.2011


Лицензия без срока действия


Еще одна медаль


Британский опыт внедрения
Томичи познакомились с инновационной инфраструктурой Великобритании.



Традиции и наука продолжаются


Что такое инновации?


«Без сомнений выбрала ТГУ»


За новыми знаниями – на улицу


Обучение на расстоянии


«Задача непростая, но решаемая»


«Горящая» тема


Студенты приходят на митинг


Список почти завершен - на стеле появятся новые имена


Шахматные задачки


Танцы ради праздника


Хор университета получил Гран-при


«Дворцовые вороны» и «ледяной плен»


Филиалы вузов в системе высшего образования






«Горящая» тема

Более 30 лет ученые ТГУ исследуют природные пожары и их экологические последствия.

Потушить лесной пожар, который полыхает и ревет, угрожая не только дикой природе, но и человеку, бывает очень сложно. Еще труднее справиться с горящими торфяниками – прошлое лето показало, что это почти нереально. Как только сходит снег, начинается суровый период для томских пожарных: ежедневно и не по одному разу им приходится выезжать на тушение палов – горящей сухой травы в полях и лесах.
То, что эти пожары опасны как для самой природы, так и для человека, не подлежит сомнению. Вспомним 2010 год: европейская часть России буквально задыхалась в дыму торфяных и лесных пожарищ. Тогда причиной всех бед называли разваленную систему пожарной охраны и лесничества: нечем было тушить возгорания, не хватало людей и техники, а главное – недоставало знаний. Знаний о том, как может вести себя огонь и как предотвратить его распространение в природных условиях.

Пожар по модели
Восполнить пробелы знаний в этой области взялись ученые кафедры физической и вычислительной механики ТГУ под руководством профессора А.М. Гришина. Более 30 лет они занимаются исследованиями возникновения и распространения природных пожаров, а также изучают экологические последствия таких катастроф.
– В этой лаборатории мы моделируем природные «пожары», – рассказывает А.И. Фильков, доцент ММФ. – Для этого мы используем стенды по физическому моделированию торфяных и низовых лесных пожаров, скоростной тепловизор для определения температур горения и другое новейшее оборудование. Поджигаем, записываем, анализируем. Здесь же проходят практику наши студенты, по результатам которой они пишут курсовые и дипломные работы. Кроме того, каждую весну мы проводим и натурные опыты – в поле, в степи. Сейчас, например, готовимся к эксперименту по переходу низового лесного пожара в торфяной и на деревянные постройки – тема очень актуальная в свете прошлогодней катастрофы на западе нашей страны.
Другая составляющая работы ученых кафедры – собственно математическое моделирование. Где и когда возникнет очередной природный пожар? На этот вопрос ответят разнообразные методики прогнозирования. Когда горючий материал (например, тот же торф) высыхает до критического значения, он может воспламеняться и гореть устойчиво. Зная метеопараметры, можно с определенной долей вероятности предсказать, когда это произойдет. Статистика по данной территории поможет определить вероятность появления пожара.
Предложенная шесть лет назад сотрудниками кафедры методика прогноза показала хорошие результаты в Жуковском лесничестве Тимирязевского лесхоза.
– Особый интерес представляют программные комплексы для визуализации численного моделирования в геоинформационных системах (ГИС), – поясняет Александр Иванович. – Эта информация очень актуальна для МЧС и лесных служб, ведь мы можем наглядно, с помощью графических средств, предсказывать скорость распространения пожара и развитие его контура с учетом метеоусловий. Для этого нами разработан программный комплекс на основе ГИС. Пользователь на электронной карте мышкой указывает точку возникновения пожара или рисует очертания его начального контура, вводит требуемые параметры – и программа выдает результат, от которого может зависеть судьба какого-нибудь поселка, расположенного на пути следования стихии.
Опасность для человека представляет не только бушующий огонь. При горении в атмосферу выделяется большое количество различных ядовитых газов и мелких частиц, отравляющих организм. Сотрудниками кафедры физической и вычислительной механики разработана методика прогноза выбросов от лесных пожаров: она дает возможность не только оценить качество и количество выделившихся веществ, но и увидеть варианты распространения ядовитого облака.

Бороться «ударно»
Работы университетских ученых находят поддержку в МЧС. Однако не только цифры актуальны для сотрудников службы. На одной из конференций, посвященных борьбе с природными катастрофами, большой интерес вызвали средства тушения природных пожаров, разработанные в ТГУ.
– Нашей кафедрой получено большое количество патентов по новым способам тушения, – продолжает А.И. Фильков. – Один из самых интересных – тушение ударными волнами с помощью взрывчатки. Как известно из наших экспериментальных исследований, при нагревании горючих материалов – тонких веточек, хвои, листвы – из них выделяются легковоспламеняемые летучие газы. Они загораются, подогревают следующие слои горючих материалов, выделяется очередная порция газов, которые воспламеняются, и огонь движется дальше. Данный процесс может повторяться бесконечно, пока не закончится топливо или не будет воздействия извне. Поэтому главное при тушении природных пожаров – разрушить эту зону пиролиза и таким образом остановить пожар. В предложенном нами способе используется именно этот принцип: параллельно фронту пожара на деревьях развешивается шнуровой заряд, инициируется взрыв, ударная волна идет навстречу огню, срывая горючие материалы, сбивает зону пиролиза, и пожар затухает. Этот способ незаменим в случае верхового пожара, который очень трудно потушить.
Разработчики неоднократно испытывали этот способ и доказали его результативность. Но в настоящее время запрещено использовать взрывчатку, поэтому пришлось искать другие способы. И сейчас ученые как раз готовятся к апробации нового устройства – «ударной трубы». В нее вставляется пиропатрон, взрывная волна проходит по трубке, усиливается насадкой на выходе, генерируя ударную волну большой мощности. Это мобильное средство тушения человек носит в руках и «стреляет» в очаги возгорания. Правда, данное устройство применимо только для низовых лесных пожаров. Зато оно абсолютно безопасно для того, кто его использует. В случае успешного испытания «ударную трубу» попробуют модернизировать для генерации серии ударных волн и предложат ее пожарным для борьбы с лесными пожарами.

Лучше не поджигать
Торфяные пожары – одна из самых страшных катастроф. Такой пожар очень сложно потушить. Ведь горит не только верхний слой. Огонь может уходить в глубь торфа на метры и даже десятки метров, в зависимости от толщины торфяника, а потом выйти на поверхность на значительном удалении от места заглубления, поджечь траву, кустарники и опять уйти вглубь. При этом дымом окутана огромная территория, и найти очаг возгорания невозможно. В слое торфа огню для устойчивого горения не нужен воздух – в самом торфе есть вода, значит, есть кислород. Словом, такой пожар совершенно непредсказуем, не зависит от внешних условий, и практически непобедим. Прошлым летом горящие торфяники заливали большим количеством воды, но все–таки до конца не потушили: есть свидетельства, что торф продолжал тлеть и под снегом и тлеет до сих пор.
Томская область, как известно, – царство болот. И поэтому естественно, что население волнует вопрос: не окажемся ли мы в похожей ситуации, когда удушливый дым выгонит нас из собственного города?
– Могу сказать, что в случае установления засушливой погоды на длительный период (несколько недель и более) наши болота, особенно те, что находятся на юге области, могут легко загореться. И если ветер будет в сторону областного центра, нам всем придется несладко, – предупреждает Александр Фильков. – Торфяные пожары как научная тематика долго оставались в тени. Но в связи с событиями последних лет к ним возрос интерес. Наша кафедра сейчас работает над методиками тушения торфяных пожаров совместно с коллегами из Франции. Мы определяем кинетические характеристики торфа, энергию, которая образуется при его сжигании, а также исследуем критические параметры, при которых сырье прекращает гореть. Мы пока не можем предложить готовое решение этой проблемы, т.к. находимся на этапе исследования и выяснения закономерностей. В будущем, надеемся, нам удастся получить конкретные результаты, которые можно будет использовать для борьбы с торфяными пожарами.
Однако самый простой и надежный способ защититься от торфяных, да и от прочих пожаров – не делать так, чтобы они возникали, говорят ученые лаборатории. Ни пожарные, ни МЧС, ни лесники не могут усмотреть за каждым брошенным окурком или непотушенным костром. Единственная надежда – на сознательность людей и своевременное обнаружение очагов возгорания.

Справка "Alma mater"
В настоящее время на кафедре разработаны рабочие программы магистров по направлению «Механика. Математическое моделирование». В данные рабочие программы вошли последние достижения в области физического и математического моделирования различных процессов и явлений, в частности моделирования и прогноза катастроф, геоинформационных систем, механики жидкости, газа и плазмы. Для обеспечения подготовки студентов введены в строй две экспериментальные установки для физического моделирования лесных и торфяных пожаров. Разработаны рабочие программы бакалавров «Обнаружение и прогноз и техногенных катастроф и оценка их влияния на состояние газопромыслов и газопроводов», «Моделирование и прогноз экологических катастроф», «Теория упругости и пластичности». По направлению «Механика» организована подготовка бакалавров для ГО и ГУ ЧС Томской области.

Яна Пчелинцева



Томский Государственный УниверситетCopyright © Alma Mater; E-mail: alma@mail.tsu.ru