РАЗРАБОТКА ДОКУМЕНТОВ ПРЕДВАРИТЕЛЬНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ПО ТУШЕНИЮ ПОЖАРОВ МЕТОДОМ МОДЕЛИРОВАНИЯ

Планы тушения пожара (ПТП) – это документы предварительного планирования действий по тушению пожаров и проведению аварийно-спасательных работ, разрабатываемые в отношении организаций или населенных пунктов, целью которых является обеспечение руководителя тушения пожара (РТП) необходимой информацией об оперативно-тактических характеристиках объекта (территории), прогнозом нескольких вариантов развития пожара из множества возможных. В статье рассмотрены вопросы по составлению ПТП для организаций (объектов) в связи с тем, что ПТП для населенных пунктов имеют несколько иную специфику. В настоящее время, федеральное законодательство [1] предписывает обязательную разработку ПТП в отношении производственных объектов.

Разработка ПТП обусловлена необходимостью поддержки РТП в решении оперативных задач по сбору данных об объекте пожара, снижая время на проведение разведки, и управленческих задач, представляя рекомендации к действиям с учетом специфики объекта.

ПТП могут быть созданы как отдельно, так и в составе технической документации, на существующие (введенные в эксплуатацию) объекты. Также, ПТП позволяет обосновать отнесение объекта в расписании выезда к конкретному рангу пожара, по которому будет направлен к месту вызова определенный состав сил и средств (СиС) пожарно-спасательного гарнизона автоматически при получении первого сообщения о пожаре. Следует отметить, что от точности прогнозирования развития пожара зависит конечный результат определения номера выезда пожарно-спасательных подразделений (ранга пожара) – вероятного уровня сложности пожара. Очевидно, что чем выше ранг пожара, тем больше требуется задействовать СиС для его успешной ликвидации. В тоже время, недостаточный номер выезда, выбранный на основе ошибочных расчетов динамики развития пожара, способен лишь усугубить ситуацию, поскольку потребует значительного времени для каскадного наращивания СиС, что в свою очередь способно привести к увеличению площади пожара, а в некоторых случаях к разрушению несущих конструкций объекта из-за достижения ими своего предельного состояния в результате изменения прочностных характеристик, что может повлечь за собой угрозу здоровью и жизни людей.

Как правило, ПТП разрабатывается сотрудниками пожарно-спасательных подразделений, в тоже время, ни один нормативно-правовой акт не запрещает разрабатывать такие документы предварительного планирования юридическими лицами или индивидуальными предпринимателями. Сложность для последних заключается в том, что они могут не обладать набором исключительных инструментов, знаний, исчерпывающих исходных данных, позволяющих с высокой точностью выполнить такую работу. Однако следует отметить, что подход сотрудников пожарной охраны к применению современных инструментов, в том числе для прогнозирования динамики пожара или расчета движения людей (эвакуации, спасения) внутри здания, не находит своего массового применения. Стоит обозначить на сегодня, отсутствие современной утвержденной методологии, позволяющей поэтапно и с высокой точностью спрогнозировать картину пожара на момент прибытия подразделений пожарной охраны. Основные расчетные методы, применяемые сейчас при разработке документов предварительного планирования отражены в учебной литературе по тактике тушения пожаров [2]. Указанные методы, разрабатывались в эпоху становления Советской пожарной охраны и их можно считать классическими. Такой прикладной и детерминированный способ находит свое применение и сегодня, при непосредственной работе на пожаре, когда существует необходимость в оперативном режиме скорректировать СиС с учетом складывающейся обстановки. 

Подготовка документов предварительного планирования, в отличие от проведения вычислений непосредственно на пожаре, не требует оперативности, а, следовательно, может быть построена на базе современных вычислительных моделей, позволяющих значительно точно подойти к истинному результату, в частности определить достаточность СиС при разработке планов их привлечения.

Для описания термогазодинамических параметров пожара авторами статьи предложено применение одной из групп детерминистических моделей – дифференциальной (полевой), нашедшей свое отражение в [3, 4, 5]. Поскольку результаты моделирования строятся на многократных вычислениях в многочисленных, малых объемах объекта, так называемых ячейках сетки расчетного домена, то для решения такой задачи разумно применять программные инструменты, прошедшие соответствующую валидацию и верификацию.

В момент прибытия пожарно-спасательных подразделений на пожар первостепенной задачей является определение наличия и степени угрозы людям, то есть получение информации о нахождении в здании людей. В случае отсутствия явной угрозы людям, проведение разведки пожара звеньями газодымозащитной службы чаще всего начинают с поиска очага пожара, так как воздействие опасных факторов пожара (ОФП) на возможных пострадавших там будет максимальным. При этом, РТП важно до прибытия на пожар владеть информацией о возможном наличии на объекте лиц, не имеющих потенциала эвакуироваться самостоятельно, например, детей, инвалидов или лежачих больных. Несомненно, что для спасения людей, требуются дополнительные силы, которые должны быть учтены при формировании расписания выезда пожарно-спасательных подразделений гарнизона. В тоже время, на этапе разработки ПТП возможно смоделировать как эвакуацию (рис. 1), так и спасение людей (рис. 2), которое следует производить до прибытия подразделений пожарной охраны [1]. Это является еще одной составной частью современного подхода, построенного на применении мощных физических вычислительных моделей, с целью генерации результатов высокой точности.

Рисунок 1 – Визуализация процесса эвакуации с этажей здания при пожаре, на примере индивидуально-поточной модели движения людей

Рисунок 2 – Моделирование спасения людей работниками медицинского учреждения до прибытия пожарных подразделений

В отношении введенных в эксплуатацию объектов, в качестве альтернативных расчетных методов, отраженных в [5, 6], существует возможность получения результатов времени эвакуации по средствам проведения натурных испытаний (экспериментальных данных), этот подход находит свое отражение в [7]. Такой более точечный метод способен отразить фактический результат готовности работников объектов определенного класса функциональной пожарной опасности [8].

Безусловно, что подготовка работников объекта к процессу эвакуации и спасения людей, должна проводиться на должном уровне с регулярной периодичностью. Для этого существуют различные инструменты, отраженные в [9, 10]. Кроме того, для благоприятной работы пожарно-спасательных подразделений необходимо принимать во внимание время функционирования системы оповещения и управления эвакуации людей при пожаре [8], в первую очередь, направленное на передвижение людей в безопасную зону. Этот параметр также следует учитывать при моделировании эвакуации людей из здания при разработке ПТП.

Совмещение результатов моделирования эвакуации и спасения людей c результатами прогнозирования термогазодинамики пожара и распространения ОФП в объеме здания на любом временно́м отрезке позволяет: 

- рассчитать критическое время спасения людей, находящихся в помещении без средств защиты от ОФП, которые с большей вероятностью неспособны самостоятельно покинуть помещение, и еще сохраняется возможность их спасти при транспортировке в безопасную зону [11];

- подобрать оптимальные средства и способы защиты как для эвакуирующихся, спасаемых, в том числе с учетом рекомендаций отраженных в работе [4], так и для сотрудников пожарно-спасательных подразделений.

Применение конкретных средств и способов защиты от ОФП, как: коллективных, индивидуальных, активных и пассивных, должно отражаться в документах предварительного планирования, исходя из прогнозируемых наиболее неблагоприятных сценариев моделируемых пожаров.

Классический подход определения динамики развития пожара с применением прикладных способов, описанных в [2], учитывает распространение огня в двумерной плоскости декартовых координат, используя справочные значения постоянной (усредненной) линейной скорости распространения пламени, а также начальные координаты очага пожара (рис. 3). При этом, они не позволяют рассчитать динамику распространения самих ОФП, перечень которых отражен в [4, 5, 12, 13]. Следует отметить, что такой ОФП как потеря видимости, способен значительно замедлить работы по поиску очага пожара, пострадавших, спасению людей и тушению пожара, даже при наличии индивидуальных средств защиты. Вместе с тем, прогнозирование динамики потери видимости, в рамках математического моделирования, позволяет разработать и предложить соответствующие способы ее минимизации в объеме горящего объекта.

Рисунок 3 – Классические методы определения динамики развития пожара с применением прикладных способов

Важно иметь ввиду, что современные математические модели прогнозирования динамики развития пожара способны учитывать такие факторы, как например, разрушение наружного остекления при достижении разностей критической температуры на обогреваемой и необогреваемой поверхностях, что в свою очередь увеличит подачу окислителя воздуха в зону горения, тем самым изменив скорость распространения пламени по горючей нагрузке в зависимости от протекающего режима пожара. Такая закономерность, в первую очередь, актуальна для помещений небольших площадей общественных и административных зданий, где в замкнутом объеме воздушной среды (помещении), значительном количестве горючих веществ и материалов, при дополнительном доступе окислителя воздуха пожары протекают в режиме, регулируемом вентиляцией. Вертикальное распространение пожара по фасаду здания (рис. 4), при его переходе через разрушенное наружное остекление из зоны горения, очаг которого находился в помещении, либо вертикальное распространение огня по стеллажам хранимой продукции, изделий (часто актуально для объектов складского назначения), также возможно смоделировать в трехмерном пространстве геометрической модели объекта (рис. 5).

Рисунок 4 – Ре́ндеринг распространения пожара по фасаду здания

Рисунок 5 – Визуализация вертикального распространения пламени в трехмерной модели объекта складского назначения

Моделирование и прогнозирование таких особенностей, как: сквозное прогорание ограждающих конструкций с ненормируемым пределом огнестойкости, изменение скорости распространения пламени исходя из вида горючих веществ и материалов, самовоспламенение веществ и материалов под воздействием лучистого теплового потока исходящего от источника пламени, важны для получения суммарных площадей пожара, что в конечном итоге будет влиять на расчет параметров пожаротушения.

Своего рода, адресное моделирование динамики пожара, учитывающее вышеуказанные особенности распространения ОФП, и в первую очередь площади пройденной огнем, плотность расстановки и вид горючих веществ и материалов, позволяет коррелировать подачу огнетушащих составов с учетом наличия на объекте первичных средств пожаротушения, в частности внутреннего противопожарного водопровода, применение которого в рамках ликвидации пожара может быть направлено на охлаждение смежных с помещением пожара конструкций, для цели сохранения их нормативного предела огнестойкости, а также дополнительно к основным расходам огнетушащих составов, подаваемых от мобильной пожарной техники, что предусмотрено [14].

Существующие возможности применения инструментов математического моделирования, для прогнозирования динамики пожара и ОФП, а также эвакуации и спасения людей, призваны пересмотреть традиционные подходы к разработке ПТП, сформулировать современную методологию, позволяющую улучшить качество подготовки документов предварительного планирования.

[1] Федеральный закон «О пожарной безопасности» от 21.12.1994 г. № 69-ФЗ (ред. от 29.12.2022 № 606-ФЗ) // [Электронный ресурс] – URL: http://www.consultant.ru/document/cons_doc_LAW_5438/

[2] Наумов А.В. Сборник задач по основам тактики тушения пожаров. Учебное пособие / А.В. Наумов, Ю.П. Самохвалов, А.О. Семенов; под общ. ред. М.М. Верзилина. – Иваново: ИвИ ГПС МЧС России, 2008. – 185 с.

[3] Пузач С.В. Определение времени эвакуации людей и огнестойкости строительных конструкций с учетом параметров реального пожара. Учебное пособие / С.В. Пузач, В.М. Казённов, Р.П. Горностаев, А.Ю. Вараксин – М.: Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2006. – 114 с. 

[4] Пузач С.В. Новые представления о расчете необходимого времени эвакуации людей и об эффективности использования портативных фильтрующих самоспасателей при эвакуации на пожарах. Монография / С.В. Пузач, А.В. Смагин, О.С. Лебедченко, Е.С. Абакумов – М.: Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2007. – 222 с.

[5] Методика определения расчетных величин пожарного риска в зданиях, сооружениях и пожарных отсеках различных классов функциональной пожарной опасности (утв. приказом МЧС России № 382 от 30.06.2009).

[6] Холщевников В.В. Эвакуация и поведение людей при пожарах. Учебное пособие / В.В. Холщевников, Д.А. Самошин, А.П. Парфененко, И.С. Кудрин, Р.Н. Истратов, И.Р. Белосохов – М.: Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2015. – 262 с.

[7] Методика определения расчетных величин пожарного риска на производственных объектах (утв. приказом МЧС России № 404 от 10.07.2009).

[8] Витовщик Е.В. Время работы системы оповещения и управления эвакуацией людей при пожаре [Текст] / Е.В Витовщик, Н.С Воробьев // Перспективные научные исследования: опыт, проблемы и перспективы развития: сб. науч. статей. – Уфа: НИЦ Вестник Науки, 2023. – № 1 – С. 138-144.

[9] Витовщик Е.В. Интерактивный план эвакуации [Текст] / Е.В. Витовщик // Инновационные научные исследования в современном мире: теория, методология, практика: сб. науч. статей. – Уфа: НИЦ Вестник Науки, 2023. – С. 35-39.

[10] Витовщик Е.В. Практические занятия по тушению пожара и эвакуации людей с применением многоцелевого тренировочного комплекса [Текст] / Е.В. Витовщик // Fundamental science and technology: сб. науч. статей. – Уфа: НИЦ Вестник Науки, 2023. – № 1 – С. 167-174.

[11] Пузач С.В. Образование, распространение и воздействие на человека токсичных продуктов горения при пожаре в помещении. Монография / под ред. С.В. Пузача; С.В. Пузач, В.М. Доан, Т.Д. Нгуен и др. – М.: Академия Государственной противопожарной службы МЧС России, 2017. – 130 с.

[12] Федеральный закон «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» от 22.07.2008 г. № 123-ФЗ (ред. от 14.07.2022 № 276-ФЗ) // [Электронный ресурс] – URL: https://www.consultant.ru/document/ cons_doc_LAW_78699/

[13] Свод правил: СП 11.13130.2009. Места дислокаций пожарных подразделений. Порядок и методика определения: утв. приказом МЧС России от 25.03.2009 № 181.

[14] Свод правил: СП 10.13130.2020. Системы противопожарной защиты. Внутренний противопожарный водопровод. Нормы и правила проектирования: утв. приказом МЧС России от 27.07.2020 № 559.