NIST и Служба охраны лесов США предложили механизм снижения ущерба от пожаров

Американские ученые разработали первую в своем роде рейтинговую систему, которая позволяет группам людей, проживающим на той или иной территории, оценивать объем возможного ущерба имуществу (главным образом недвижимости) от пожаров разрушительной силы, которые начинаются в лесу или сельской местности и распространяются на огромные площади. Полученные результаты можно сопоставить с самыми современными строительными нормами, стандартами и передовым опытом, чтобы внести в конструкцию зданий и инфраструктуры необходимые улучшения, позволяющие минимизировать риски. Предлагаемая рейтинговая система называется Шкала опасности пожаров для граничащих с лесами урбанистических образований (Wildland Urban Interface (WUI) Hazard Scale). Она должна использоваться для оценки риска пожара в регионах, где проходит граница между застроенным и незастроенным (неосвоенным) пространством. Над документом работали специалисты Национального института стандартов и технологий США (National Institute of Standards and Technology; NIST) в сотрудничестве с коллегами из Службы охраны лесов североамериканского государства (Forest Service; USFS).

Рис. 1. Матрица для оценки уровня риска от горючих веществ в незастроенном регионе

На верхней стороне матрицы представлены четыре типа источников возгорания, которые заслуживают внимания: горючие материалы с однородной поверхностью (такие как травы в прериях), горючие материалы с неоднородной поверхностью (например, карликовые пальмы), неоднородные кустарники и низкая растительность (например, колючие кустарники), а также густые леса с нависающим пологом (такие, как сосновые, кедровые, можжевельниковые или осиновые леса, которые можно обнаружить в межгорных районах к западу от Скалистых гор и Сьерра-Мадре).Две другие стороны матрицы соотносятся с тремя типами рельефа (овраги, склоны и плоскогорье) и тремя видами локальных погодных условий (безветренная погода, слабый ветер и сильный ветер). Изображение: Алекс Меренгейц / NIST

Шкала опасности пожаров для граничащих с лесами урбанистических образований должна использоваться вместе с другими подобными механизмами, которые помогают определить степень возможного негативного воздействия на заселенные людьми регионы после стихийных бедствий. Речь идет о шкале Рихтера для оценки последствий землетрясений, шкале Саффира — Симпсона для измерения потенциального ущерба от ураганов и расширенной шкале Фудзиты-Пирсона (F-шкала) для классификации торнадо. По словам сотрудника NIST, Александра Меренгейца, который создал новый механизм классификации пагубных воздействий лесных пожаров вместе с Уильямом Мэллом из USFS, новый инструмент позволит спасти многие жизни, имущество и деньги за счет возможности вовремя адаптировать действующие нормы борьбы со стихией под новые стандарты.

Проблема пожаров в граничащих с лесами урбанистических образованиях особенно актуальна для западных и южных регионов Соединенных Штатов Америки. Расширение объемов нового жилищного строительства в отдаленной местности также повышает важность рассматриваемого вопроса. По данным Бюро по управлению землями при Министерстве внутренних дел США за 10 лет (начиная с 2002 года) ежегодно регистрировалось в среднем около 71 тысяч пожаров в граничащих с лесами урбанистических образованиях. При этом негативному воздействию ежегодно подвергались 1,9 млн. га (4,7 млн. акров) земли.

Денежные потери от разрушения поражают. По оценкам Национальной межведомственной пожарной службы США (National Interagency Fire Center; NIFC), госучреждения тратят в среднем $ 1,2 млрд. в год только на тушение пожаров в граничащих с лесами урбанистических образованиях. Администрации штатов и местные власти пострадавших населенных пунктов также тратят на эти цели огромные средства.

Рис. 2. Оценка возможности распространения тлеющих угольков в урбанистическом регионе с помощью Wildland Urban Interface (WUI) Hazard Scale
На этом рисунке показаны территории, на который возможно распространение угольков от пожаров на окружающей застройку территории. На участке с обозначением E1 риска нет, для участка E4 характерна высокая вероятность негативного воздействия. Изображение: Alex Меренгейц / NIST

Шкала опасности пожаров для граничащих с лесами урбанистических образований, разработанная NIST и USFS, предназначена для последовательного измерения ожидаемых рисков, связанных с огнем и переносимыми ветром углями, которые возникают во время пожаров. Риски можно оценивать для отдельных участков внутри поселения.

"Пожары являются одними из немногих стихийных бедствий с переменчивым уровнем риска, так как масштабы воздействия огненной стихии непрерывно растут, и угроза не ослабевает на удалении от четкого эпицентра пожара, что справедливо для того же торнадо", говорит Мэлл. "Если ваш дом расположен в глубине жилого микрорайона и отстоит на достаточно большое расстояние от очага возгорания, на ранней стадии он не будет подвержен риску пожара. Тем не менее, опасность для вашего дома резко возрастет, если загорятся соседние жилые постройки, элементы инфраструктуры, деревья или припаркованный поблизости автомобиль".

При моделировании поведения огня на пересечении лесных массивов и городской застройки необходимо учитывать не только наличие горючих материалов (как растительного происхождения, так и элементов сооружений), но и особенности топографии, а также погодные условия в регионе. Шкала опасности пожаров для граничащих с лесами урбанистических образований учитывает все вариации этих факторов, так что каждый конкретный регион может быть оценен с точки зрения риска распространения огня. Полученные оценки могут быть использованы для создания карт с уровнями риска для всего поселения. Это позволит определить, где более всего необходимы защитные меры или "упрочнение" объектов недвижимости.

Для определения специфических особенностей тех или иных видов горючих материалов, рельефа и погодных характеристик были использованы результаты полевых испытаний и компьютерного моделирования контролируемых пожаров, используемого специалистами по управлению лесными ресурсами. Чтобы упростить соотнесение масштаба населенного пункта с теми или иными средства противопожарной защиты, Меренгейц и Мэлл предложили использовать четыре "класса объектов недвижимости", которые варьируются для различных зон риска в рамках рассматриваемого поселения.

"Если жилые дома и другие здания в наиболее уязвимых зонах могут быть построены или модернизированы с учетом стандартов для объектов с высоким риском возгорания, они потенциально могут служить в качестве "защитной стены" для других объектов недвижимости, которые находятся внутри поселения в зонах с умеренным риском", объясняет Меренгейц. "По сути, мы сможем смягчить последствия от воздействия от огня".

NIST и USFS планируют собрать дополнительные данные путем проведения новых полевых испытаний в различных поселениях, а также за счет обследования районов, которые недавно подверглись воздействию пожаров. Эти два учреждения будут работать с различными государственными и частными группами, а также с другими заинтересованными сторонами с целью улучшения стандартов и норм в данной области.