ленинградская область
Исследуем метод подтопления на осушенных торфяниках
Результаты полевых экспериментов для обоснования методики профилактики и тушения торфяных пожаров

1
Зачем нужно исследование?

Если коротко — иметь дело с торфяными пожарами на осушенных болотах становится сложнее (спасибо изменению климата за это). Теперь даже при раннем реагировании не всегда получается потушить все очаги традиционным прямым тушением, когда горящий торф перемешивают с водой под сильным напором. Из-за долгой засухи воды в почве и водоёмах почти нет, и тление торфа быстро расходится на большие площади и заглубляется на 30 см и больше. А это уже категория «среднего» или даже «сильного» почвенного пожара.

В ответ на эти вызовы с марта 2023 года изменились Правила тушения лесных пожаров (пункт 84). Теперь руководитель тушения лесного торфяного пожара может:

  • применять методы повышения уровня грунтовой воды;
  • строить временные земляные плотины;
  • создавать водоёмы;
  • подтапливать территории.

Это очень важное и нужное нововведение. Но для его полномасштабного применения не хватает подробно описанных методик на основе анализа данных.

Мы пытаемся ответить на следующие вопросы:
  • Как оценить, до какой глубины могут дойти очаги?

    Опыт показывает, что глубина очага явно связана с расположением уровня грунтовых вод. Однако:


    • нет известной границы, которая позволяет по уровню воды в каналах осушительной сети прогнозировать глубину очагов;
    • нет данных о том, остановится тление торфа на уровне грунтовой воды или выше;
    • если тление остановится выше уровня грунтовой воды, то неизвестно, насколько выше.

    Знание о том, при какой влажности и на каком удалении от уровня грунтовой воды торф не сможет тлеть глубже (то есть выделяемой при тлении энергии не хватит для испарения воды), поможет пожарным точно рассчитывать уровень, до которого необходимо поднимать воду.

  • Как оценить, сколько нужно воды для подтопления?

    Запасы воды на торфяных пожарах очень ограничены. Повышая уровень воды в одном месте, пожарным чаще всего приходится перекачивать или сливать по каналам воду из других участков (повышая при этом их пожароопасность).


    Сложный водный баланс болота трудно точно оценить на пожаре, особенно в условиях необычной для этих мест засухи.


    А руководителю тушения надо на основе имеющихся (обычно весьма скудных) данных принимать решение, хватит ли имеющихся запасов воды для подавления тления или нужно прокладывать трубопроводы на многие километры.

Ответы на эти вопросы позволят обоснованно принимать решения о повышении уровня воды и подтоплении очагов. А значит, нормативы для профессионального лесопожарного сообщества станут точнее и эффективнее.


2
Где мы работали
Эксперименты проходили в ходе полевого выезда 31 июля-3 августа 2023 года на действующем пожаре в Ленинградской области на крупном торфяном болоте, осушенном под фрезерную добычу торфа. Это самая частая и самая пожароопасная форма осушения болот в нашей стране, применявшаяся во второй половине-конце ХХ века.

Выбор в качестве объекта крупного многоочагового торфяного пожара вызван тем, что пожар типический, то есть полученные знания могут помочь во многих подобных случаях.


Пожар действовал на территории Кировского района Ленинградской области с июня 2023 года.

3
Ход работы
Как полагается, начали с разведки
Провели визуальную и тепловизионную съёмку пожара с помощью беспилотника. Измерили рельеф в ключевых точках с помощью высокоточного GNSS (RTK) оборудования. На фотографиях видно гордо стоящий базовый приёмник в лагере и переносной ровер.

В ходе работ по тушению мы каждый день проводили контрольные осмотры всей площади пожара беспилотником с тепловизионной камерой, чтобы оценить динамику очагов.
Тушили подтоплением и засекали время
Перекрывали пересохшие и горящие по краям картовые каналы временными грунтовыми плотинами. А потом мощными мотопомпами перекачивали воду в картовые каналы из более «водных» валовых каналов. (Если «картовые» и «валовые» каналы звучат незнакомо, но интересно — в конце галереи есть иллюстрация стандартной схемы осушения торфяного болота).

По мере заполнения каналов следили в водомерных скважинах, с какой скоростью поднимается уровень грунтовой воды. А ещё оценивали объёмы воды, перекачанные в процессе подтопления.

Прямое тушение более высоких участков торфяника, которые нельзя было подтопить, взяли на себя чудесные волонтёры Общества добровольных лесных пожарных.
Отбирали пробы торфа
Рядом с тремя действующими очагами мы выкопали шурфы (по-простому — ямы), чтобы определить уровень грунтовой воды и строение торфяной залежи. Глубину очагов измерили щупами-термометрами, а температуру оценили ручными тепловизорами.

Из каждого шурфа взяли пробы торфа до тушения и после тушения подтоплением:
  • с глубин, на которых очаги ещё активно действуют;
  • с глубины, где тление торфа самопроизвольно останавливается (на уровне «дна» очагов);
  • с глубины, где тление уже точно не развивается (чуть ниже «дна» очагов).
Взвешивали пробы в полевых условиях непосредственно возле шурфов и упаковывали в контейнеры. Потом уже в городских условиях пробы высушивали и повторно взвешивали, чтобы определить исходную влажность образцов.

4
Результаты измерений
  • 60-70 см
    На таком расстоянии до уровня свободной воды в каналах и уровня грунтовой воды в водомерных скважинах останавливалось развитие очагов тления торфа: очаги самопроизвольно гасли, зола остывала.
  • 0 см
    Составила разница между уровнем грунтовой воды в водомерных скважинах и уровнем свободной воды в картовых каналах (с учётом возможностей имеющегося у нас комплекта геодезических приборов).
  • 30 минут
    Столько времени требовалось уровню грунтовой воды в водомерной скважине на фрезерной карте в 8 метрах от края канала, чтобы выровняться с уровнем воды в канале при заполнении канала водой. То есть вода путём фильтрации в торфе доходила примерно до середины карты (расстояние между картовыми каналами на фрезерном торфе около 20 м).
  • 3-4 раза
    Во столько раз расход воды на тушение подтоплением участка с очагами тления между двумя картовыми каналами превосходил объём незаполненной части каналов.
  • 400%
    Влажность торфа, при которой тление торфа самопроизвольно останавливалось и не позволяло очагу развиваться в глубину
Расширенная версия отчёта для пытливых читателей

5
Приглашаем волонтёров!
Чтобы продолжать исследования, нужно собрать и сравнить между собой как можно больше данных об особенностях торфяных пожаров в разных условиях. Поэтому нам очень нужна помощь волонтёров. Это проект в стиле гражданской науки (citizen science), и мы верим, что он даст более точные данные от практиков, чем любые другие подходы.
Если вы сталкиваетесь в своей деятельности с торфяными пожарами, приглашаем принять участие в общем открытом исследовании!

6
  • ГКУ Ленинградской области «Управление по обеспечению мероприятий гражданской защиты»
  • ГКУ Ленинградской области «Ленинградская областная противопожарно-спасательная служба»
  • ГУ МЧС России по Ленинградской области

Участники экспедиции Григорий Куксин, Людмила Крючковская, Наталья Максимова, Екатерина Грудинина, Дмитрий Семёнов, Вероника Круглова, Лидия Колесова, Юлиана Козакова, Василий Аксёнов

Текст и вёрстка Людмила Крючковская, Григорий Куксин

Фото Григорий Куксин, Людмила Крючковская

Иллюстрация осушения торфяника Олеся Волкова

Иконки depth by Evgeny Filatov from Noun Project (CC BY 3.0),

emergency by faisalovers from Noun Project (CC BY 3.0)


Сделано 31 июля-5 августа 2023 года