автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.01, диссертация на тему:Исследование, анализ и управление процессами пожарной безопасности и рисками экологических последствий воздействия пожаров на окружающую среду

На правах рукописи

ИНШАКОВ Юрий Захарович

ИССЛЕДОВАНИЕ, АНАЛИЗ И УПРАВЛЕНИЕ ПРОЦЕССАМИ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ И РИСКАМИ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПОСЛЕДСТВИЙ ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОЖАРОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ

Специальности 05 13 01 - Системный анализ, управление

и обработка информации, 05 13 10 - Управление в социальных и экономических системах

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

ооз

Воронеж - 2008

003170287

Работа выполнена в ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Научные консультанты Заслуженный деятель науки и техники РФ,

доктор технических наук, профессор Мелькумов Виктор Нарбенович,

доктор технических наук, доцент Коровин Евгений Николаевич

Официальные оппоненты доктор технических наук, профессор

Федянин Виталий Иванович,

доктор технических наук, профессор Баранников Николай Ильич,

доктор технических наук, профессор Юрочкин Анатолий Геннадьевич

Ведущая организация ГОУ ВПО «Курский государственный

технический университет»

Защита состоится 27 июня 2008 г в 14 часов в конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212 037 02 ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» по адресу 394026, г Воронеж, Московский просп, 14

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет»

Автореферат разослан « /4i» мая 2008 г

Ученый секретарь —

диссертационного совета ^^ Федорков Е Д

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы Пожары являются мощным фактором, негативно влияющим на экономику страны и национальную безопасность Материальный урон от пожаров сопоставим с ущербом, который причинен выявленными преступлениями экономической направленности Причем, если по преступлениям часть ущерба возмещается, то урон от пожаров не только не восполним, но и требует еще больших затрат для восстановления уничтоженных материальных ценностей Как известно, полные потери от пожаров составляют почти 5 % от бюджета страны Проблема повышения эффективности борьбы с пожарами является чрезвычайно актуальной и требует разработки мер, которые бы позволили при существующей численности и технической оснащенности подразделений ГПС эффективно решать боевые задачи

Исследование допустимой вероятности воздействия опасных факторов пожаров, включая и экологическое, имеет первостепенное значение для теории и практики защиты населения от несчастных случаев При рассмотрении пожаров большее внимание уделяется исследованиям риска гибели людей и материальных ценностей, нежели решению экологических проблем Поэтому задачи экологического воздействия пожаров на окружающую среду находятся в постановочной стадии исследования Какие-либо количественные экологические характеристики отсутствуют, кроме статистических данных

Анализ известных математических моделей по определению допустимой вероятности воздействия опасных факторов пожаров на людей показал, что в них не рассматриваются экологические факторы По мнению проф Г X Хари-сова, даже по вопросам допустимой вероятности воздействия опасных факторов неэкологического характера пожаров на людей к настоящему времени нет однозначного ответа В известных целевых функциях отсутствуют составляющие по экологическому ущербу от пожаров

В связи с вышеизложенным, исследование, анализ и моделирование процессов воздействия пожаров на окружающую среду является актуальной задачей, решение которой позволит проводить прогнозные оценки, экспертизу экологического загрязнения биосферы от последствий пожаров и оценить ущерб

Решение задачи оптимизации обслуживания требований, поступающих в пожарные подразделения на тушение пожаров с привлечением теории массового обслуживания, будет способствовать и правильному размещению пожарных подразделений в жилых зонах, определению количества задействованной пожарной техники на пожарах с заданной вероятностью обслуживания объекта тушения Минимизация времени тушения пожаров также позволит сократить время работы источника загрязнения окружающей среды - очага пожара Эта

задача является неотъемлемой частью общей экологической проблемы по защите окружающей среды от воздействия вредных выбросов пожаров

Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010 года», целевой программой Воронежской области и с одним из основных научных направлений ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» «Проблемно-ориентированные системы управления»

Цель и задачи исследования Целью диссертационного исследования является исследование и анализ экологических показателей влияния пожаров на окружающую среду, моделирование процессов экологического воздействия пожаров, оптимизация функционирования системы противопожарной безопасности и управление риском социально-экономических последствий на основе прогнозирования ситуации в территориально распределенной системе региона Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи

провести анализ путей повышения эффективности управления в системе противопожарной безопасности,

обосновать методы прогнозирования и решения оптимальных задач процессов пожаротушения и оценки влияния пожаров на окружающую среду,

разработать информационный мониторинг для прогнозирования и принятия решений с учетом риска неблагоприятных ситуаций по пожарной безопасности территориальных единиц региона,

развить математическую модель нерегулируемых процессов горения на пожарах для получения их режимных параметров,

разработать математическую модель диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, содержащихся в продуктах горения на пожарах, для проведения прогнозных оценок и экспертизы экологического воздействия пожаров на окружающую среду,

развить вероятностную модель теории массового обслуживания приме- . нительно к тушению пожаров и разработать алгоритм на ее основе по определению оптимального количества подразделений пожарной части,

разработать методику комплексного расчета с применением ЭВМ ущерба от пожаров, включая ущерб от воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду,

проверить адекватность математических моделей реальным условиям загрязнения окружающей среды на пожарах,

разработать математическую модель экологического воздействия пожаров на окружающую среду, зависящего от их режимных параметров,

разработать методику оптимизации размещения пожарных депо, разработать методику определения экологического воздействия пожаров на окружающую среду и ее доли в составной части общего материального ущерба,

разработать оптимальную систему функционирования оперативной деятельности подразделений противопожарной службы

Методы исследования Для решения поставленных задач были использованы методы многовариантного моделирования на основе ГИС-технологий, теории массового обслуживания и нечетких множеств и теории управления и системного анализа

Научная новизна В диссертации получены следующие результаты, ха--растеризующиеся научной новизной

математические модели нерегулируемых процессов горения, диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, включающих решения систем уравнений энергии, диффузии, и полученных на их основе аналитических зависимостей для расчета экологических параметров пожаров с учетом температуры, теплоты, скорости и времени перемещения фронта пламени, максимальных массовых выбросов и полей концентраций загрязняющих веществ при их диффузионном рассеивании,

аналитические зависимости, полученные на основе математического моделирования диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, содержащихся в продуктах горения на пожарах, позволяющие проводить прогнозные оценки и экспертизу экологического воздействия пожаров на окружающую среду с учетом метеорологических, теплофизических и антропогенных параметров, скорости распространения факела,

вероятностная модель теории массового обслуживания и алгоритм, ориентированные на пожаротушение и структурную оптимизацию системы противопожарной службы,

математическая модель процессов горения на пожарах и полученные на ее основе аналитические зависимости, позволяющие определять время горения на каждой стадии, скорость распространения фронта пламени, количество образующихся загрязняющих веществ и их максимальные концентрации,

алгоритм и методика определения экологического ущерба, ориентированные на машинную обработку на основе полученных аналитических зависимостей и разработанной функции цели,

статистическая модель, позволяющая получать оценки загрязняющих веществ в помещениях, подверженных пожару,

информационный мониторинг состояния и прогнозирования развития ситуаций по противопожарной безопасности территориальных единиц региона,

обеспечивающий выбор опережающих управленческих решений для минимизации риска возникновения пожаров и экологического ущерба,

прогностические модели адаптивного краткосрочного прогнозирования, позволяющие получать прогнозные оценки по основным видам пожарной безопасности по территориальным единицам региона,

оптимизационная модель интерактивного выбора управляющих воздействий, учитывающая ограниченные ресурсы и цели системы противопожарной безопасности

Обоснованность и достоверность научных положений, выводов и рекомендаций. содержащихся в работе, подтверждены

применением фундаментальных аэродинамических и диффузионных законов для газообразных и жидких сред, процессов горения на пожарах, подтвержденных статистической теорией и экспериментом,

соответствием результатов лабораторных и натурных исследований и численного эксперимента, выполненных с использованием современных приборов и методов испытаний со степенью достоверности 92%, в том числе теории математической статистики и теории вероятности,

одновременным использованием различных методов исследований, позволяющих с разных сторон изучить одни и те же процессы и явления, положенные в основу предлагаемых решений

Практическая значимость работы заключается в апробации и внедрении новых методик по прогнозным оценкам и экспертизе экологического воздействия пожаров на окружающую среду, оптимизации характеристик размещения пожарных подразделений в селитебной зоне с учетом экологических параметров и определению экологического ущерба Информационный мониторинг, полученный на основе ГИС-технологий, позволяет формировать комплекс мероприятий, направленных на опережающие управленческие решения по уменьшению риска пожаров и экологического воздействия в административных территориальных единицах региона

Результаты диссертации используются в процессе обучения студентов по ' курсам «Экология», «Пожарная тактика», «Экономика пожарной безопасности» в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, в пожарно-техническом училище МЧС РФ, в Воронежском институте высоких технологий и в подразделениях Государственной противопожарной службы Воронежской области

Апробация работы Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах Х1-ой Научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ-2002 (Москва, 2002), Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные

4

системы» (Воронеж, 2005), Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2006, 2007), ежегодных конференциях Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (2002-2006)

Публикации По теме диссертации опубликована 41 научная работа, в том числе 13 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и одна монография

В работах, опубликованных в соавторстве и приведенных в конце автореферата, соискателем разработана математическая модель, схемы натурных наблюдений на пожарах [2, 19], разработана математическая модель вероятностного подхода к определению количества задействованной пожарной техники и подразделений в пожарной части [18], проведена реализация и обработка статистических данных при исследовании экологического состояния помещений, подверженных пожару, интерпретация полученных результатов анализа [8, 10, 12, 27, 30, 32, 37], предложена процедура комплексной оценки экономического ущерба от воздействия пожаров на окружающую среду [25, 26], сформированы базы данных для статистического анализа состояния и прогнозирования противопожарной безопасности в регионе [24, 39, 40, 41]

Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 215 страницах, содержит список литературы из 184 наименований, 60 рисунков и 37 таблиц

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы, сформулированы цель и задачи, представлены основные научные результаты, выносимые на защиту, дана характеристика практической значимости работы и результатов внедрения

В первой главе дается анализ состояния системы управления противопожарной безопасностью, определяются основные направления развития системы противопожарной безопасности и рассматривается применение методов прогнозирования и решения оптимальных задач процессов пожаротушения и оценки влияния пожаров на окружающую среду Определены цель и задачи исследования

Во второй главе проведен статистический анализ показателей пожарной безопасности по районам Воронежской области на основе визуализации и трансформации информации, который используется для информационной поддержки принятия управленческих решений органами противопожарной службы и оценки риска возникновения пожаров и их последствий в регионе Полу-

чены тематические карты по результатам классификации территориальных единиц региона по основным показателям пожарной безопасности с использованием ГИС-технологий. Проведена оценка динамики основных показателей пожарной обстановки в регионе, построены прогностические модели методами прямого и адаптивного краткосрочного прогнозирования и получены прогнозные оценки по основным видам пожарной безопасности для территориальных единиц региона.

В комплексе мероприятий защиты населения и объектов народного хозяйства от последствий чрезвычайных ситуаций важное место занимают выявление и оценка пожарной обстановки, которая является одной из важнейшей составляющей общей оценки обстановки, складывающейся в условиях чрезвычайных ситуаций.

На первом этапе исследования был проведен сбор и анализ основных показателей, характеризующих пожарную обстановку по административно-территориальным единицам Воронежской области за период с 2000 по 2006 гг. Соотношение общего количества пожаров по районам Воронежской области за 2000-2006 гг. представлено на рис. 1, из которого видно, что наибольшее количество пожаров зафиксировано в Лискинском, Семилукском и Новоусманском районах, а в Каменском, Ольховатском и Репьевском районах - наименьшее количество пожаров.

ют-, г........*....................."..........""...... ..............................~................................... ~.............".......*........................................."".........;

Iв2000 «2001 О2002 рЗРЗ »2004 Д2005 и200б]

Рис. 1. Соотношение количества пожаров по районам ВО за 2000-2006 гг.

На рис. 2 представлено соотношение общего объема ущерба от пожаров по районам Воронежской области за последние 2 года, из которого видно, что наибольший ущерб от пожаров отмечается в Лискинском районе, который составляет за 2 года более 12 млн. руб., а наименьшие убытки от пожаров зафиксированы в Эртильском районе, менее 500 тыс. руб. за 2 года.

■1 -I I | |

Р а I £ а

1 а ? § г

* 2 о г г

5 " I I

■I

а а а

'1 I 5

1111? I I г

I 11 | 8 |

I г I

» 8

районы ВО

¡Ш2005 » 2006 I

Рис. 2. Соотношение ущерба от пожаров по районам ВО за 2005-2006 гг.

При анализе пожарной безопасности в территориально распределенной системе региона, наряду со статистическими методами исследования, целесообразным является применение математико-картографических методов исследования. Это обусловлено тем, что одни статистические выводы, без учета картографического анализа, не всегда раскрывают роль факторов внешней среды в распространении пожаров, особенно применительно к конкретным территори-

Применение метода картографического анализа не только позволяет показать пространственное положение тех или иных явлений, но и помогает раскрывать смысл и значение этих явлений в их взаимосвязях, исходя из целей исследований. Важную роль в изучении пространственно-распределенной информации по пожарной безопасности имеет картографический анализ. Специальная карта дает возможность видеть взаимосвязи между распространением пожаров и определенными географическими факторами данной местности, а

также обеспечивает, с одной стороны - необходимую объективность и глубину анализа имеющихся взаимосвязей, а с другой - синтез рассматриваемых явлений применительно к конкретной территории. Взаимодействие статистического моделирования с картографическим анализом предлагается решать с использованием геоинформационных систем. ГИС являются современными средствами интеграции статистического анализа и математического моделирования со средствами управления базами данных для исследования пространственно-организационных данных.

Геоинформационное моделирование проводилось с использованием пакета ArcView 3.0. Применение ГИС-вьювера Агс\Лелу 3.0 позволило более наглядно представить ситуацию по пожарной обстановке в территориально распределенной системе Воронежской области. Соотношение количества пожаров по районам г. Воронежа в виде картограммы приведено на рис. 3, где видно, что наибольшее количество пожаров было отмечено в Левобережном и Комин-терновском районах.

На рис. 4 представлена картограмма с результатами классификации районов Воронежской области по общему количеству пожаров за 2000-2006 гг. Как показывают исследования, проведенные при помощи ГИС-анализа, «не-

количестео пожаров (2000-2006 гг) I | 891 - 1060 Г"Н 1061 - 1541

ЯЗЯ 1542 - 17 39

Рис. 3. Классификация районов г. Воронежа по общему количеству пожаров за 2000-2006 гг.

благополучными» районами, с высоким количеством пожаров являются Лис-кинский, Семилукский и Новоусманский районы.

АННИНСКИЙ

Грибановой

Новохопереяяй

обровски!

Лодгоренский'

щански!

г гт у

»тропавл^скии

количество пожаров по годам" НИИ 2000 г Щ 2001 г ДД 2002 г ГП 2003 г. П 2004 г

ВИ 2005 г

|-1 2006 г

Общее количество пожаров (2000-2006 гг.) | | 104- 381 ГГЩ 382 - 775

Рис. 4. Классификация районов Воронежской области по общему количеству пожаров за 2000-2006 гг.

Общий результат классификации районов Воронежской области и города Воронежа на базе ГИС-технологий по основным показателям пожарной безопасности приведен в табл. 1.

Таблица I

Результат ранжирования районов Воронежской области и города Воронежа по основным показателям пожарной безопасности на основе математико-картографического моделирования

Наименование района Я| Я2 Яз Яд ЕЯ,

районы Воронежской области

Аннинский 2 1 1 2 6

Бобровский 2 3 2 2 9

Богучарский 2 1 2 1 6

Борисоглебский 2 2 2 2 ____8_____ 5

Бутурлиновский 1 2 1 1

Верхнемамонский 1 1 1 1 4

Верхнехавский 2 2 1 2 7

Воробьевский 1 1 1 1 4

Грибановский 2 2 1 2 7

Калачеевский 2 2 2 2 8

Каменский I 1 1 1 4

Кантемировский 2 1 2 1 6

Каширский 2 2 1 1 6

Лискинский 3 3 2 3 11

Нижнедевицкий 1 1 1 1 4

Новоусманский 3 3 1 2 9

Новохоперский 2 2 1 1 6

Ольховатский 1 1 1 1 4

Острогожский 2 2 2 2 8

Павловский 2 2 3 2 9

Панинский 2 1 1 1 5

Петропавловский 1 1 1 1 4

Поворинский 2 2 1 1 2 7

Подгоренский 1 1 1 1 4

Рамонский 2 1 1 1 5

Репьевский 1 1 1 1 4

Россошанский 2 2 2 1 7

Семилукский 3 3 2 2 10

Таловский 2 2 1 1 6

Терновский 1 2 1 1 5

Хохольский 2 2 1 1 6

Эртильский 1 2 2 1 6

Продолжение табл 1

Наименование района я. 1*2 Яз 1*4 I Я,

районы города Воронежа

Центральный 1 1 1 3 6

Ленинский 1 1 1 1 4

Советский 2 3 2 2 9

Коминтерновский 3 3 3 1 10

Левобережный 3 2 2 1 8

Железнодорожный 1 2 2 1 6

1 - низкий уровень показателя, 2 - средний уровень, 3 - высокий уровень, Л| - количество пожаров, Я2 - количество погибших, Яз - количество травмированных, Яд - ущерб от пожаров

Как показывают результаты ранжирования, наиболее неблагополучными районами по пожарной безопасности являются Лискинский район среди районов области и Коминтерновский район среди районов города Воронежа

Анализ динамики общего количества пожаров показал, что по протяжение последних семи лет наблюдается устойчивая динамика к снижению количества пожаров, как по области, так и по городу Воронежу и в среднем но районам Оценка динамики количества пожаров по районам Воронежской области показала, что в 24 районах области отмечается уменьшение количества пожаров, а в 6 районах (Аннинском, Верхнемамонском, Калачеевском, Каменском, Лискинском, Павловском) - увеличение количества пожаров за последние семь лет, а в Бутурлиновском и Петропавловском районах ситуация за семь лет не претерпела особого изменения Особо стоит выделить Эртильский район, в котором отмечено наибольшее снижение количества пожаров за последние семь лет - 44,93 %

На следующем этапе были получены прогнозные оценки возникновения пожаров по районам Воронежской области при помощи модели экспоненциального сглаживания На рис 5 представлен результат краткосрочного прогнозирования количества пожаров по Воронежской области

Детальный анализ результатов прогнозирования по районам области показал, что в большинстве районов, в 26 из 32 (81,3 %), прогнозируется уменьшение количества пожаров и лишь в 6 районах (Аннинском, Верхнемамонском, Воробьевском, Калачеевском, Каменском и Лискинском) - увеличение В шести районах города Воронежа также прогнозируется уменьшение количества пожаров

6000 5500 5000 4500 4000

0

1 3500

Q

5 3000

CD

ь

5> 2500

| 2000 1500 1000 500 0

1899 2000 2001 2002 20D3 2004 2005 200Б 2007 2008 2009 20 iO Воронежская область - исходные данные * • - ■ прогноз

Рис. 5. Краткосрочный прогноз количества пожаров по Воронежской области

В третьей главе выявлена статистическая согласованность между факторами, характеризующими пожарную обстановку в регионе на основе корреляционного анализа, и построены регрессионные модели, учитывающие последствия возникновения пожаров: смертность, травматизм, экономический ущерб. Проведена классификация территориальных единиц региона по показателям пожарной обстановки на базе кластерного анализа и предложена оценка территориальных единиц региона по риску возникновения пожарной ситуации на основе дискриминантного анализа.

Для статистического исследования согласованности показателей пожарной безопасности в регионе был применен корреляционно-регрессионный анализ, учитывающий междуфакторные связи: прямое влияние фактора на результативный признак (последствия пожаров: смертность, травматизм, ущерб); косвенное влияние фактора через его влияние на другие факторы; влияние всех факторов на результативный признак.

В результате проведения корреляционного анализа были определены корреляционные связи между количеством пожаров (х) и количеством погибших людей во время пожаров (_уД травмированных людей (j^) и общим ущербом от пожаров (у3). В данном случае между факторами выявлена сильная положительная взаимосвязь: Rxyi = Rxv2 = Rxyi =0,99.

Используя статистический пакет STATISTICA 5.0., были построены следующие регрессионные модели зависимости показателей пожарной безопасности по Воронежской области:

1 Зависимость количества погибших людей (у¡) от общего количества пожаров(х)

у, = 0,44 II +0,0949 х, (1)

где значение коэффициента множественной корреляции /?=0,988, а коэффициент Фишера для оценки адекватности модели = 1367 > (р<0,001) при /]=1,/2=33, что свидетельствует об адекватности математической модели

2 Зависимость количества травмированных людей (_уг) от общего количества пожаров (дг)

у2 = - 0,2082 +0,0782 х, (2)

где значение коэффициента множественной корреляции /?=0,991, а коэффициент Фишера для оценки адекватности модели /грасч = 1837 > /\р (р<0,001) при /1=1,/2=33, что свидетельствует об адекватности математической модели

3 Зависимость объема экономического ущерба (уз) от общего количества пожаров(х)

у3 = 86292,17 + 22785,45 л:, (3)

где значение коэффициента множественной корреляции /?=0,994, а коэффициент Фишера для оценки адекватности модели У7^,, = 2912 > /чр (р<0,001) при /1=1,/2=33, что свидетельствует об адекватности математической модели

Таким образом, все построенные регрессионные модели являются адекватными и достаточно точно учитывают зависимости между показателями пожарной безопасности

Для классификации административно-территориальных единиц Воронежской области по показателям пожарной безопасности применялся кластерный анализ, где в качестве меры близости использовалось расстояние Евклида Результат кластеризации районов Воронежской области по показателям пожарной безопасности приведен в табл 2 и на рис 6

Таблица 2

Кластеры районов Воронежской области по показателям пожарной безопасности

№ класса Название районов

1 Эртильский, Подгоренский, Репьевский, Ольховатский, Панин-ский, Воробьевский, Верхнемамонский, Петропавловский, Канте-мировский, Нижнедевицкий, Таловский, Каширский, Хохольский, Каменский, Терновский, Бутурлиновский

2 Рамонский, Новохоперский, Богучарский, Россошанский, Пово-ринский, Верхнехавский, Грибановский, Аннинский

3 Лискинский, Новоусманский, Калачеевский, Борисоглебский, Се-милукский, Павловский, Острогожский, Бобровский

Рис 6 Дендрограмма распределения районов Воронежской области

В данном случае первый класс характеризуется низкими показателями пожарной обстановки (относительно благополучная обстановка), второй класс - средними показателями, третий класс - высокими показателями (неблагоприятная обстановка) Средние количественные показатели пожарной безопасности для каждого кластера (класса) приведены в табл 3

Таблица 3

Количественные показатели пожарной безопасности для кластерных групп

№ класса Показатели пожарной безопасности

Количество пожаров Количество погибших Количество травмированных Общий ущерб

1 46,6±18,6 5,3±2,3 3,1 ±2,4 715756,8 ± 242355,3

2 71,2±12,2 7,4±2,3 5,8±2,7 1691909,6± 311037,2

3 124,7±40,5 12,9±4,0 10,5±4,4 3151818,7± 1178982,1

Для уточнения и более детального исследования пожарной обстановки по Воронежской области был применен дискриминантный анализ, позволяющий при помощи соответствующих дискриминантных классификационных функций распределять объекты, в данном случае районы по классам В данном слу^ чае, имея данные по рассматриваемым показателям пожарной обстановки для

14

определенного района и соответствующие дискриминантные классификационные функции, можно сразу определить район в тот или иной класс по риску развития неблагоприятной пожарной ситуации, не зная общей ситуации по области, т е достаточно только сведений по конкретному району

В результате проведенного дискриминантного анализа по основным показателям пожарной безопасности X/ - количество пожаров, Х2 - количество погибших людей во время пожаров, Х3 - количество травмированных людей во время пожаров, Х4 - объем ущерба от пожаров (руб ) были получены следующие виды дискриминантных классификационных функций для каждого класса (Н/ - относительно благоприятная пожарная обстановка, Нг - средняя пожарная обстановка, И3 -неблагоприятная пожарная обстановка)

Н, --4,2426+ 0,0265 *Г, + 1,0501 *¥,-0,0823*% + 0,0708* 10'5*Л'7, (4) Н2 --- -17,3169-0,2275*Л', + 2,7916*% + 0,7501 *\'.з+ 0,0685*10"4*%, (5) Н3 =■ -38,0299 + 0,0137* V/ + 3,4552*%- 0,4929*% + 0,0488* 10 4*А'7 (6)

Распределение районов по классам на основе дискриминантного анализа представлено на рис 7

• 1 класс В 2 класс ♦ 3 класс Рис 7 Диаграмма рассеивания районов по плоскости дискриминантных функций

Значения вероятностей попадания каждого района в тот или иной класс на основе дискриминантных классификационных функций представлены в табл 4

Таблица 4

Вероятность распределения районов в классы по уровню пожарной обстановки

Район Р' Р2 Рз Номер Уровень

класса опасности

Аннинский 0,994 0,006 0 1 низкий

Бобровский 0 0,263 0,737 3 высокий

Богучарский 0,994 0,006 0 1 низкий

Борисоглебский 0,001 0,999 0 2 средний

Бутурлиновский 0,993 0,007 0 1 низкий

Верхнемамонский 0,999 0,001 0 1 низкий

Верхнехавский 0,114 0,886 0 2 средний

Воробьевский 0,999 0,001 0 1 1 низкий

Грибановский 0,271 0,728 0,001 2 средний

Калачеевский 0,001 0,999 0 2 средний

Каменский 0,999 0,001 0 1 низкий

Кантемировский 0,999 0,001 0 1 низкий

Каширский 0,999 0,001 0 1 низкий

Лискинский 0 0 1 3 высокий

Нижнедевицкий 0,999 0,001 0 1 низкий

Новоусманский 0 0 1 3 высокий

Новохоперский 0,933 0,067 0 1 низкий

Ольховатский 0,999 0,001 0 1 низкий

Острогожский 0,032 0,968 0 2 средний

Павловский 0,001 0,999 0 ? средний

Панинский 0,999 0,001 0 1 низкий

Петропавловский 0,999 0,001 0 1 низкий

Поворинский 0,915 0,085 0 1 низкий

Подгоренский 0,999 0,001 0 1 низкий

Рамонский 0,999 0,001 0 1 низкий

Репьевский 0,999 0,001 0 1 низкий

Россошанский 0,840 0,159 0,001 I низкий

Семилукский 0 0,001 0,999 3 высокий

Таповский 0,996 0,003 0,001 1 низкий

Терновский 0,992 0,008 0 1 низкий

Хохольский 0,999 0,001 0 1 низкий

Эртильский 0,999 0,001 0 1 низкий

Результаты дискриминантного анализа подтвердили общую пожарную обстановку по районам Воронежской области, в некоторой степени скорректировав результаты кластерного анализа, и распределили районы в три класса, в зависимости от уровня пожарной опасности

Четвертая глава посвящена анализу экологических и технико-экономических показателей пожаров и их взаимосвязей Рассматривается биогеоценоз и взаимосвязи его составляющих, экологические характеристики пожаров, дается анализ экологической опасности и материального ущерба от пожаров, а также сформулированы и определены социально-экономические и экологические параметры пожаров

Показано, что при оценке ущерба от одного среднестатистического пожара в неявной форме учитывается составляющая от экологического воздействия пожара на окружающую среду

Для ее оценки представим ущерб от одного среднестатистического пожара в форме

Г^Уш+К», (7)

где У1м,У1зк - соответственно, ущербы материальный от одного среднестатистического пожара и от экологического воздействия на окружающую среду

С учетом коэффициентов приведения ущерб от экологического воздействия рассчитывается по формуле

1>1

У1м=%а, а, 3, Л, Д С,а V Цп), (8)

где V, м3/иожар - объем продуктов сгорания, выделяющихся на среднестатистическом пожаре, ССо - концентрация оксида углерода, определяемая по аналитическим зависимостям, полученным в работе на основе математического моделирования, Цсо- ущерб от 1 тонны выбросов оксида углерода

к,,,,,= а, а, 5, А, Д, (9)

где а,,а,,<5,,А,,Д - соответственно, показатель относительной опасности загрязняющего вещества в воздухе, поправка, учитывающая вероятность накопления вредных веществ или вторичных загрязнителей в атмосфере и поступления их в организм человека (а;=1-5), коэффициенты, учитывающие воздействие вредных веществ на различные реципиенты, помимо человека (<5, = 1-2), вероятность вторичного заброса примеси в атмосферу после оседания на поверхность (Л,= 1-1,2), вероятность образования при участии вредных исходных веществ, выброшенных в атмосферу других (вторичных) загрязняющих веществ, более опасных, чем исходные (Д = 1-5)

В пятой главе представлена математическая модель, позволяющая оценить экологическое воздействие пожаров на окружающую среду Исследовано воздействие параметров процесса горения газовых сред на пожаре, входящих в полученную аналитическую зависимость, позволяющую проводить прогнозный анализ загрязнения окружающей среды вредными веществами, содержащимися в продуктах горения Приведенная математическая модель позволяет производить прогнозные оценки и экспертизу загрязнения окружающей среды вредными веществами, содержащимися в продуктах сгорания газообразных сред на пожарах

В основу модели конвективно-диффузионного механизма рассеивания положена система нестационарных дифференциальных уравнений энергии и диффузии

Р-ЛЁ1+АС = о, (10)

дх а дт

= о, (П)

дх2 £> от £>

где {- температура поверхности твердого горючего материала, Г - концентрация диффундирующего горючего вещества, г - время, я, О - коэффициенты температуропроводности и диффиузии, к, А - постоянные

Предполагается, что скорость реакции на этой стадии не зависит от температуры

Начальные и граничные условия

дх дх С2)

Г = С0, / = 0, х = \

Решение получено методом преобразования Лапласа и имеет вид 1=(АС0О/ Я )[1 - —¿Щ ] + (16АС0Э12/Л")

® (-1)"Соз(2п + 1)тсх/21 г а(2п+1)2тг2т1 £ -----5—I-г-----ехр[—5—---]-

п = 0(2п + 1)[(2п + 1)2тг2(а - Э) - 4к12] 412

(13)

-16АСляа.2о! (-1)"(2п + 1)Со5(2п + 1),х/21

0 п = 1 [0(2п + 1)2я2 + 4к12][(2п + 1)2я2(а - Э) - 4к12]

0(2п + 1)2л2т

КТ

41

ехр

Концентрация горючих веществ определяется из уравнения Аррениуса, а

эмпирические константы к, А, входящие в уравнение, определяются эмпирически для конкретного твердого горючего материала

Из уравнения (13), подставляя в него температуру самовоспламенения / = 1СШ, численно можно получить время прогрева твердой поверхности на пожаре, включая стадию выхода летучих, то есть время генерирования загрязняющих веществ на стадии горения (рис 8) На первой стадии пожаров наблюдается рост температуры в очаге возгорания в течение 10-15 мин, в следующие 20 мин температура на пожаре стабилизируется, после чего в течение 40 мин температура снижается Общее время среднего пожара, оно совпадает и с литературными источниками, составляет около 90 мин до его полного тушения При этом средняя температура пожара, на которую следует рассчитывать массовую эмиссию загрязняющих веществ, равна в зависимости от горящего материала древесина-900-1300°С, оргстекло - 1100°С, полистирол -1350°С, текстолит - 700°С, нефть и нефтепродукты -1200°С, торф -790°С При этом средняя пожарная нагрузка составляет 25-50 кгЛг

Эмиссия загрязняющих веществ зависит от выхода летучих, которые влияют, в свою очередь, на скорость распространения факела в пространстве

Из графика следует, что максимальная скорость перемещения пламени составляет около 5 см/с при отводе теплоты А()=4,65 кВт/м2 из зоны горения за счет ввода в факел воды при тушении пожара Если теплоту не отводить (не тушить пожар), то скорость горения достигает порядка 40 см/с При такой скорости перемещения за 90 мин (рис 9) пламя передвинется на расстояние более 2,16 км Такие скорости перемещения пламени наблюдались при горении торфяников

I 'С

800

400

200

и:

О 20 40 60 80 Т,мин

Рис 8 Изменение температуры горения от времени пожара 1 - полистирол, 2 - оргстекло, 3 - древесина, 4 - средний пожар

20

1 д

д л/ д

X X X XX / 4х V

3 8) /

® ®л>/

Скорость перемещения пламени фактически характеризует скорость перемещения точечного источника загрязнения окружающей среды, каким считается первоначальный очаг возникновения пожара

Развитие этой модели позволило определить изменение температуры в слоях подготовки материала к сгоранию и непосредственно в зоне горения в зависимости от времени пожара

Далее в ходе исследований были разработаны математические модели по диффузионному рассеиванию загрязняющих веществ пожаров в окружающей среде при безветрии и наличии ветра

Процесс миграции 1-го загрязняющего вещества в воздушном пространстве происходит за счет диффузионного механизма и конвективных токов Конвективные токи над < зоной горения являются основным механизмом миграции продуктов сгорания, в том числе и загрязняющих веществ Конвективный механизм также ответственен и за приток свежего воздуха, поддерживающего горение

В качестве математической модели рассматривается уравнение диффузии

<к_идс_]_дс = ^ (и)

Зх2 й дх £> о1

где С - текущая концентрация 1-го загрязняющего вещества, / - время распространения пожара, отсчитываемое от возникновения горения до полной его ликвидации, О - коэффициент диффузии /-го загрязняющего вещества, 1!н -скорость распространения факела Координата X отсчитывается от начала источника пожара по направлению его распространения

Начальные и граничные условия для данной математической модели имеют вид

Рис 9 Зависимость нормальной скорости распространения пламени и концентрационных пределов горения

от количества отводимой теплоты 1 - без отвода теплоты, 2 - при отводе Л<)=2,33 кВт/м1, 3- Л()=4,65 кВт/м2

= 0

'/ = 1 ,с = с0>

,8х Б

где /7- коэффициент массоотдачи, м/с

В исходном уравнении и граничных условиях учитывается скорость перемещения факела, а также массообменные процессы на границе раздела фронта пламени и окружающей среды

Решение уравнения (14) при начальных и граничных условиях (15) имеет

вид

(16)

С0(2р-ии)

1(и,-Р)

где егй:(А[х))=1-егДДх)), егй(А(х) - функция (интеграл) ошибок (затабулирована) Коэффициент диффузии в газовых средах зависит от температуры реакции горения и давления

Р

/

т

(17)

где - коэффициент диффузии при нормальных атмосферных условиях, Ро =101,3 кПа, Т0- 273 К, п =1,5-2,0

Коэффициенты теплоотдачи рассчитываются на основе известных критериальных уравнений тепло- и массообмена

Математическая модель реальна при тождественности полей концентраций и температур

Плотность потока массы /-го загрязняющего вещества /, (кг/м2с), то есть массовый расход загрязняющих веществ, отнесенный к 1 м2 поверхности пожара, определяется по уравнению массоотдачи

J = fi{C-C0), (18)

где концентрация С рассчитывается на основе уравнения (16)

В шестой главе разработаны методика экспериментальных исследований и приборное обеспечение проводимых наблюдений на пожаре Показано, что точность проводимых экспериментальных наблюдений составляет 92% Показана в результате исследования полей концентраций оксида углерода вокруг площади пожара зависимость их изменения с расстоянием от линии пожа-

ра Экспериментально подтверждена адекватность математической модели реальным условиям загрязнения окружающей среды на пожаре

Наблюдения за пожарами проводились, когда факел распространялся на полосе прямоугопьной формы, что соответствует граничным условиям математической модели

Исследования полей концентраций оксида углерода вокруг площадки пожара в воздухе показали, что их изменения от времени, на фиксированном расстоянии от линии пожара носят волновой характер (рис 10) С наветренной стороны амплитуда колебаний концентраций значительно ниже, чем с подветренной стороны

С

2,0

1 0

300 600 т, с

Рис 10 Изменение концентрации оксида углерода на расстоянии 40 м от линии пожара в одной и той же точке от времени

Анализ концентраций диоксида азота N0; (рис 11) показал, что концентрации Смох можно замерить на расстоянии порядка 40 м, и они составили (2,2-2,5) СпдкКСК На расстоянии 100м (Х/Ь>0,6) от очага пожара с наветренной стороны концентрация ЬЮХ снижается до 1,5 долей ПДК Волны носят затухающий характер, амплитуда концентраций оксида азота близка к фоновой

Адекватность математической модели (зависимость (16)) проверялась экспериментально На рис 12 приведена зависимость безразмерной концентрации оксида углерода С=С/ПДК (в долях ПДК) от безразмерного расстояния Х/Ь (направление ветра по оси ОХ, Ь=200 м) при фиксированном критерии Фурье диффузионном Р0д=От/Ь2, максимальной концентрации в эпицентре пожара С а=1,2 объемных частей на миллион, коэффициенте диффузии 0=2 104 м2/с, скорости ветра и„ =2 м/с и его направления на различном расстоянии от очага пожара Экспериментальные данные обработаны в координа-

х 0 \ 0 /£ 0/ р

0 \ву

тах зависимости (16) Здесь же приведены данные по концентрациям диоксида азота без учета флуктуации в зависимости от изменения расстояния от оси площадки, на которой развивался пожар, с наветренной и подветренной стороны при скорости ветра 1,2 м/с, а также расчетные кривые по зависимости (22), полученной на основе математического моделирования

С

2

1

0

Рис 11 Изменение концентраций оксидов азота по направлению ветра в зависимости от расстояния от горящего объекта (истинное и усредненное)

С

3,0

20

1 О

О 0 2 0 4 0 6 0 8 Х/Ь

\

•

•

Рис 12 Изменение концентрации оксида углерода от расстояния Х/Ь при Р0д=От/Ь2= 0,0154 (т=3600 с) 23

Концентрации были получены с учетом фоновых концентраций Видно, что опытные данные находятся в удовлетворительном соответствии с теоретическими значениями, что подтверждает правильность основных концепций при математическом моделировании

Анализ проб воды в лужах на пожарах показал, что при температуре воды 18°С в ней при тушении растворяется всего 33 % оксидов азота по массе, образующихся на пожаре, около 22,4 % (по массе) растворяется в воде оксидов углерода и до 40,5 % - оксидов серы, то есть через воду непосредственно на пожаре в гидросферу попадает около 30 % загрязняющих веществ, остальные 70 % загрязнителей в результате рассеивания также попадают в гидросферу, но с меньшей концентрацией, так как происходит их рассеивание

Исследование реального объекта в экстремальных условиях потребует постановки трудоемкого эксперимента, который может оказаться недостаточно точным, повторение его по определенным причинам не всегда бывает желательным, а оценка точности результатов затруднительна При планировании эксперимента, обработке данных исследования применение дисперсионного анализа является одним из методов, позволяющих при минимально необходимом числе экспериментов с достаточной точностью описать процесс

Преимущество факторного эксперимента в его большой эффективности, а также в том, что при вычислении влияния каждого фактора используются все полученные данные и имеется возможность собрать информацию относительно возможных взаимодействий факторов

При исследовании полей концентрации газов и температуры в помещении, подверженному пожару, будет иметь место двухфакторный эксперимент, когда один из факторов имеет количественный уровень (глубина, высота А), а другой - качественный (положение Р, точки измерения в горизонтальной плоскости)

На первом этапе целесообразно проводить предварительное исследование непосредственно на объекте, а затем - моделирование на физической модели

Второй этап исследования даст возможность подойти к решению задачи оптимального синтеза физических полей

Для исследования физических полей при пожарах проводятся измерения каждого параметра в пяги различных точках (1,2,3,4,5) на трех уровнях (Ь|(рис 13) И в каждом положении производится по 2 замера

Рис 13 Расположение точек замеров в плоскости измерения

Таким образом, имеет место факторный эксперимент типа 5*3 с двумя повторениями наблюдений в каждой точке (ячейке) План является полностью рандолизированным и его модель такова

Х„ь=» + Р,+Г,+(ОР)„+£к{„), (19)

где у= 1,2,3,4,5, 1=1,2,3, к=1,2, д - средняя совокупность, из которой получена выборка (общий эффект во всех наблюдениях), Хик - измеряемая величина, О, -глубина (высота) точки измерения, PJ - положение точки измерения, - случайная ошибка измерения в эксперименте, (ОР)и - взаимодействие основных факторов О, и PJ

Из закодированных данных определяется общая сумма квадратов 8о6ц„ а также суммы квадратов для каждого фактора и их взаимодействий и ошибки -Бо, Бр, 5рхо, 50Ш Результаты дисперсионного анализа сводятся в таблицу

Затем находится дисперсионное отношение при соответствующей степени свободы, ГЛубиНЫ (ВЫСОТЫ) И Ошибки £К(ч)

и ¡1

ьки,\

и сравнивается с критическим значением Ркр при уровне значимости <\%

Аналогично определяются дисперсионные отношения для эффекта взаимодействия между глубиной (высотой) и положением

Для изучения влияния глубины (высоты) на концентрацию параметров выделяется линейный и квадратичный эффект измерения, для чего используют коэффициенты ортогонального полинома Определив линейный и квадратичный эффект глубины (высоты) и подсчитав суммы квадратов, проверяется взаимодействие между линейным и квадратичным эффектами с положениями в пяти точках

Затем по результатам полного дисперсионного анализа и графика, построенного для каждого физического параметра, по средним для ячеек при различных глубинах (высотах) и положениях дается интерпретация полученных результатов

Рассмотрим процедуру исследования поля загрязнений веществами в помещении, подверженному пожару по результатам моделирования на физической модели, результаты которого приведены в табл 5

Таблица 5

№№ Высота в м

точек 0 1,50 3,00

1 3,05 4,75 2,71

2,71 3,72 2,71

2 2,88 4,05 2,71

3,39 2,71 3,05

3 3,05 3,72 2,88

2,88 2,71 2,54

4 3,72 3,05 2,71

3,39 3,05 2,71

5 3,05 3,39 2,54

3,39 3,72 2,71

По полученным данным (табл 5) в табл 6 приведены результаты дисперсионного анализа для задачи о распределении загрязнений, из которой видно, что высота оказывает значительное влияние на содержание загрязняющих веществ, так как дисперсионное отношение

—= 9-07, 2' 0,16

что значимо с 1 % уровнем, в то же время положение ячейки не оказывает влияния на уровень загрязнения

Таблица 6

Источник изменчивости Число степенен свободы Сумма квадрат Средний квадрат 1,45 Математическое ожидание средних квадратов

Глубина Д, 2 2,91 а1- +10СГ,

Положение Р, 4 0,29 0,072 стгс + 6а;

Взаимодействие (ДР)„ 8 2,37 0,26 сг; + 2сг2/;>

Ошибка £к(и) 15 2,11 0,16

Сумма 29 7,68

Результаты полного дисперсионного анализа (табл 7) указывают также на то, что имеется сильный эффект изменения высоты, причем квадратичный эффект значим с 1 % уровнем значимости

Эффект взаимодействия положения и высоты незначителен, так как соответствующие графики (рис 14) в статистическом смысле параллельны и разница между линиями, построенными для пяти положений, мала

Таблица 7

Источник изменчивости Число степеней свободы Сумма квадрат Средний квадрат

Глубина УХ 2 2,91

Линейная зависимость 1 0,905 0,905

Квадратическая зависимость 1 2,05 2,05

Положение Р, 4 0,29 0,072

Взаимодействие ДР 8 2,07

Д-Р г 4 0,327 0,082

Д,«Р 4 1,68 0,42

Ошибка^ (у) 15 ------ 2,41 0,16

Сумма 29 7,68

Рис 14 Графики, построенные по средним для ячеек и при разных высотах

Так как эффект взаимодействия положения и высоты незначителен, то измерения загрязнений можно производить только в одном положении

В седьмой главе сформированы оптимальные требования уровня обслуживания пожарными подразделениями пожаров, определены экономические расходы на содержание служб пожарной безопасности при ограниченных ресурсах, проведена оптимизация показателей оперативной деятельности подразделений пожарной части, дан анализ результатов исследования и внедрения

Показано, что требуемый уровень обслуживания пожарными подразделениями горящих объектов городов и крупных населенных пунктов зависит от количества бригад пожарных, пожарных автомобилей, а также от расстояния, которое должна проезжать бригада, а значит, от времени приезда на объект

Представлена целевая функция, включающая ущерб от экологического загрязнения окружающей среды, затраты на размещение пожарных депо, количества пожарных подразделений Разработана программа с применением ЭВМ по оптимизации снижения ущерба от пожаров

Обозначая через П(п) сумму затрат 3| на содержание п пожарных подразделений, стоимости выездов на тушение пожаров дополнительных подразделений из соседних пожарных частей S(n) Ц и дополнительного ущерба AY(n) за счет запаздывания прибытия дополнительных пожарных подразделений из соседних частей на тушение пожара и ухудшения экологии, получим целевую

функцию

П(п) = п 3, +5(л) Ц + АУ(п) (21)

Задача оптимизации формулируется следующим образом определить такое число пожарных подразделений п в данной пожарной части, чтобы целевая функция (21) приняла минимальное значение

Дополнительный ущерб ДУ(п) от пожара из-за запаздывания прибытия к месту пожара дополнительных пожарных подразделений из других пожарных частей рассчитывается по формуле

Лт = ~(,,) ™УГ (22)

где тср - среднее время тушения среднестатистического пожара, У1 - ущерб от одного среднестатистического пожара

На рис 15-16 приведено изменение общих затрат на содержание пожарных подразделений в пожарной части с учетом причиненного ущерба от пожаров, ухудшения экологии и привлечения для тушения пожара подразделений с соседних пожарных частей с оплатой

П(п) млн руб

\ д А\

\ к\ ч X

—Л" А Д »4. • » » »

0 1 2 3 4 5 б

N. число отделений

Рис 15 Изменение общих затрат на содержание пожарных подразделений в пожарной части при дополнительных затратах на привлечение дополнительных подразделений • -Ц=10тыс руб, Д-20тыс руб, х - 30 тыс руб

П(^), млн р

5

4

3

2

О I 2 3 4 у/,%

Рис 16 Изменение общих затрат на содержание пожарных подразделений в пожарной части от доли отчислений для привлечения подразделений с соседней пожарной части Д- среднестатистические данные

В заключении приведены основные результаты работы, полученные в диссертационной работе

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1 Проведен статистический анализ показателей пожарной безопасности по районам Воронежской области на основе визуализации и трансформации информации, который используется для информационной поддержки принятия управленческих решений органами противопожарной службы и оценки риска возникновения пожаров и их последствий в регионе

2 Получены тематические карты по результатам классификации территориальных единиц региона по основным показателям пожарной безопасности с использованием ГИС-технологий

3 Проведена оценка динамики основных показателей пожарной обстановки по Воронежской области, построены прогностические модели методами прямого и адаптивного краткосрочного прогнозирования и получены прогнозные оценки по основным видам пожарной безопасности для территориальных единиц Воронежской области

А /к Л

/А // А А

д А Д А А , / А у"д А

А N. А А

4 Выявлена статистическая согласованность между факторами, характеризующими пожарную обстановку в регионе на основе корреляционного анализа и построены регрессионные модели, учитывающие последствия возникновения пожаров смертность, травматизм, экономический ущерб

5 Проведена классификация территориальных единиц региона по показателям пожарной обстановки на базе кластерного анализа и предложена оценка районов Воронежской области по риску возникновения пожарной ситуации на основе дискриминантного анализа

6 Разработана методика комплексного эколого-экономического расчета ущерба от пожаров, включая ущерб от их воздействия на биофизическую, социально-экономическую среду (флору, фауну, жизнь общества и его экономическая деятельность, переселение после пожаров, уничтожение культурного наследия, здоровье и безопасность людей и др , то есть на биогеоценоз атмосферу, гидросферу, почву - грунт, животных, микроорганизмы и растительность)

7 Представлена математическая модель, позволяющая оценить экологическое воздействие пожаров на окружающую среду Исследовано воздействие параметров процесса горения газовых сред на пожаре, входящих в полученную аналитическую зависимость, позволяющую проводить прогнозный анализ загрязнения окружающей среды вредными веществами, содержащимися в продуктах горения

8 Приведенная математическая модель позволяет производить прогнозные оценки и экспертизу загрязнения окружающей среды вредными веществами, содержащимися в продуктах сгорания газообразных сред на пожарах

9 Разработаны методика экспериментальных исследований и приборное обеспечение проводимых наблюдений на пожаре Показано, что точность проводимых экспериментальных наблюдений составляет 92% Показана в результате исследования полей концентраций оксида углерода вокруг площади пожара зависимость их изменения с расстоянием от линии пожара Экспериментально подтверждена адекватность математической модели реальным условиям загрязнения окружающей среды на пожаре

10 Разработан алгоритм расчета параметров пожара на основе аналитических зависимостей, полученных в результате математического моделирования, отличающийся от известных тем, что экологические параметры прогнозируются, а не назначаются на основе статистики

11 Рассмотрена методика исследования экологического состояния помещений, подверженных пожару, на основе дисперсионного анализа

12 Представлен метод расчета на основе теорий вероятности и массового обслуживания, позволяющий с заранее заданной вероятностью обслуживания пожаров пожарными подразделениями определить их число

13 Получена целевая функция для оптимизации по приведенным затратам на содержание пожарной части и ущерба от пожаров, позволяющая опре-

делить оптимальное число пожарных подразделений в части с учетом привлечения для тушения пожаров дополнительных сил с соседних пожарных частей

14 Разработаны алгоритм и программа расчета с применением ЭВМ параметров оптимизации обслуживания пожаров пожарными подразделениями на основе целевой функции

Основные результаты диссертации опубликованы в следующих работах

Книги

1 Иншаков Ю 3 Исследование, анализ и управление процессами экологического воздействия пожаров на окружающую среду монография Воронеж ВГТУ, 2007 118 с

Публикации в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

2 Иншаков 10 3, Метьк^мов ВН, Турбин ВС Экологическое воздействие пожаров на окружающую среду//Пожарная безопасность, 2003 №1 С 62-63

3 Иншаков Ю 3 Исследование конвективно - диффузионных процессов загрязнения окружающей среды в нерегулируемых условиях пожаров // Вес шик Воронеж гос техн ун-та Сер Энергетика 2002 Вып 72 С 131-134

4 Иншаков 10 3 Математическое модетирование конвективно-диффузионпою механизма рассеивания загрязняющих веществ при пожаре // Системный анализ и управление в биомедицинских системах журнал практической и теоретической биологии и медицины М,2005 Т 4 №2 С 256-258

5 Иншаков Ю 3 Исследование неоднородности загрязнения окружающей среды вредными веществами при пожаре и ее воздействие на экологический ущерб // Системный анализ и управление в биомедицинских системах журнал практической и теоретической биоло!ии и медицины M , 2005 Г 4 №2 С 259-261

6 Иншаков IO 3 Оценка экономического ущерба при загрязнении окружающей среды вредными веществами при пожаре // Весгник Воронежскою государственною технического университета 2005 1 1 № 10 С 189-191 ,

7 Иншаков ЮЗ Модечь конвективно-диффузного механизма рассеивания за- " 1рязняющих веществ при пожаре // Вестник Воронежскою государственного технического университета 2005 Т 1 № 10 С 208-210

8 Иншаков Ю 3 , Фролов В H Методика исследования эколо! ичсского состояния помещений, подверженных пожару, на основе дисперсионного анализа// Системный анализ и управление в биомедицинских системах журнал практической и теоретической биологии и медицины M , 2006 Т 5 №1 С 108-109

9 Иншаков Ю 3 Анализ экономическою воздействия пожаров на окружающую среду II Системный анализ и управление в биомедицинских системах журнал практической и теоретической биологии и медицины M, 2006 Т 5 №1 С 110-114

10 Иншаков ЮЗ, Фролов В H Исследование физических полей помещении подверженных пожару, с применением статистических моделей // Наука-производству научномехническии журнал M , 2006 Xi 4(90) С 69-70

11 Иншаков Ю 3 Исследование и анализ экологическою воздействия пожаров на окружающ)ю среду // Наука-производству научно-технический журнал M , 2006 №4(90) С 68-69

12 Иншаков 10 3 , Фролов В H Исследование эколо!ическою состояния помещений, подверженных пожару // Вестник Воронежского государственною технического университета 2006 Т 2 №7 С 142-143

13 Иншаков 10 3 Экологическое воздействие пожаров на окружающую среду // Вестник Воронежского юсударственно! о технического университета 2006 Г 2 №7 С 33-34

14 Иншаков Ю 3 Оценка воздействия пожаров на окружающую среду // Системный анализ и управление в биомедицинских системах журнал практической и теоретической биологии и медицины М , 2006 Т 5 ЛЪ 4 С 960-961

Статьи и материалы конференций

15 Иншаков Ю 3 Определение количества пожарной техники в пожарных депо // Системы безопасности - СБ-2002 Международный фор)м информатизации материалы Х1-Й науч -техн конф М ГПС, 2002 С 270-271

16 Иншаков Ю 3 Оптимизация требований к уровню обслуживания пожарными депо потока вызовов на объекты // Системы безопасности - СБ-2002 Международный форум информатизации материалы Х1-Й иауч-техн конф М ГПС, 2002 С 271-273

17 Иншаков ЮЗ Воздействие загрязняющих веществ пожаров на состояние окружающей среды // Вестник Воронежского государственного архитектурно-строительного университета 2003 № 1 С 67-71

18 Мелькумов В Н , Иншаков Ю 3 Вероятностный подход к определению количества задействованной пожарной техники на пожарах // Вестник Воронежскою государственного архитектурно-строительного университета 2003 №1 С 71-74

19 Однолько Л А, Иншаков ЮЗ Проблемы методологии прогнозирования возникновения техногенных опасностей при предварительном планировании боевых действий пожарных подразделений // Системы жизнеобеспечения и управления в чрезвычайных ситуациях межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2003 С 123-126

20 Иншаков Ю 3 Модель конвективно-диффузного механизма рассеивания загрязняющих веществ при пожаре // Интеллектуальные информационные системы труды Всерос конф Воронеж, 2005 С 27-28

21 Иншаков ЮЗ Оценка загрязнения окружающей среды вредными веществами, выделяющимися при пожаре II Интеллектуальные информационные системы труды Всерос конф Воронеж, 2005 С 58-60

22 Иншаков Ю 3 Иссзедование и анализ экологического воздействия пожаров на окружающую среду // Управление в социальных и экономических системах межвуз сб науч тр Воронеж, 2005 С 131-133

23 Иншаков Ю 3 Моделирование процесса рассеивания загрязнений при пожаре // Прикладные задачи моделирования и оптимизации межвуз сб науч тр Воронеж, 2005 С 52-53

24 Анализ состояния и прогнозирование возникновения пожаров в территориально распределенной системе региона/Ю 3 Иншаков, (2 Н Коровин, О В Родионов А В Фролова // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах труды Всерос конф Воронеж, 2006 С 47-48

25 Оценка экономического ущерба от техногенного воздействия на окружающую среду /ЮЗ Иншаков, Е Н Коровин, О В, Родионов, А В Фролова // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах труды Всерос конф Воронеж, 2006 С 71-72

26 Иншаков Ю 3 , Коровин Е И , Фролова А В Методика оценки экологического ущерба воздействия пожаров на окружающую среду // Интелчектуализация управления в социальных и экономических системах труды Всерос конф Воронеж, 2006 С 84-85

27 Иншаков Ю 3, Фролов В Н Дисперсионный анализ эколшлческшо состояния помещений, подверженных пожару // Интезлектуализация управления в социальных и экономических системах труды Всерос конф Воронеж, 2007 С 4-7

28 Иншаков Ю 3 Статистическая оценка воздействия пожаров на окружающею среду // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах 1руды Всерос конф Воронеж, 2007 С 24-25

29 Иншаков Ю 3 Исследование, анализ и оценка воздействия пожаров па окружающую среду // Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании межвуз сб науч тр Воронеж BI 7У, 2007 С 82-84

30 Иншаков Ю 3 , Мелькумов В И Дисперсионный анализ результатов исследования экологическою состояния помещений при пожаре // Высокие гехнотогии в технике, медицине, экономике и образовании межвуз сб на>ч тр Воронеж ВГТУ 2007 С 85-87

31 Иншаков 10 3 Исследование >щерба от загрязнения окружающей среды вредными веществами при пожаре // Высокие технологи в технике, медицине, экономике и образовании межвуз сб науч гр Воронеж ВПУ 2007 С 88-92

32 Иншаков Ю 3 , Мелькумов ВЦ, Фролов В И Исследование экологическою состояния помещении, подверженных пожару, на основе дисперсионного анализа // Прикладные задачи моделирования и ошимизации межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2007 С 4-6

33 Иншаков ЮЗ Загрязнение окружающей среды вредными веществами при пожаре // Прикладные задачи моделирования и оптимизации межвуз сб науч ip Воронеж ВГТУ, 2007 С 121-123

34 Иншаков 10 3 Моделирование механизма рассеивания загрязняющих веществ при пожаре // Прикладные задачи моделирования и оптимизации межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2007 С 42-45

35 Иншаков 10 3 Анализ и оценка загрязнения окружающей среды вредными веществами при пожаре // Управление в социальных и экономических системах межвуз сб науч тр Воронеж В1 I У, 2007 С 145-149

36 Иншаков 10 3 Исследование эколш ичоского воздействия пожаров па окружающую среду // Управление в социальных и экономических системах межвуз сб науч тр Воронеж ВПУ, 2007 С 150-152

37 Иншаков Ю 3 , Мелькумов В H Фролов В H Иссзедование физических полей помещений, подверженных пожару// Управление в социальных и экономических cncieviax Межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2007 С 153-154

38 Иншаков Ю 3 Механизм рассеивания зафязняющих вещее! в при пожаре // Управление в социальных и экономических системах межвуз сб науч ip Воронеж ВГТУ, 2007 С 155-158

39 Иншаков Ю 3 , Коровин Е И , Фролова А В Построение статистических моделей учета взаимосвязи между показатечями пожарном безопасности в рииоме // Прикладные задачи моделирования и оптимизации межвуз сб науч ip Воронеж ВГТУ, 2007 С 154-158

40 Иншаков 103, Коровин LI1 Фротова А В Кпассификация административно-территориальных единиц peí иона по пожарной безопасной и па основе кластерного и дискриминантного анализа // Прикладные задачи моделирования и оптимизации межвуз сб науч тр Воронеж ВГ1У, 2007 С 145-149

41 Иншаков Ю 3 , Коровин Е H , Фролова А В Анализ сосюяния возникновения пожаров в территориально распределенной системе peí иона на основе визуализации и трансформации информации // Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании межвуз сб науч тр Воронеж ВГТУ, 2007 С 63-68

Подписано в печать 15 05 2008 Формат 60x84/16 Бумага для множительных аппаратов Уел печ л 2,0 Тираж 90 экз Заказ Ш/бО ГОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» 394026 Воронеж, Московский просп , 14

ВВЕДЕНИЕ.

1. ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ УПРАВЛЕНИЯ В СИСТЕМЕ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ.

1.1. Состояние и функции системы управления противопожарной безопасностью.

1.2. Основные направления развития системы противопожарной безопасности.

1.3. Анализ и применение методов прогнозирования и решения оптимальных задач процессов пожаротушения и оценки влияния пожаров на окружающую среду.

1.4. Цель и задачи исследования.

2. АНАЛИЗ, ВИЗУАЛИЗАЦИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В ТЕРРИТОРИАЛЬНО РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЕ РЕГИОНА.

2.1. Анализ состояния возникновения пожаров в территориально распределенной системе региона на основе визуализации и трансформации информации.

2.2. Оценка динамики и прогнозирование основных показателей пожарной безопасности в регионе.

Выводы второй главы.

3. ОЦЕНКА ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ В РЕГИОНЕ С ПРИМЕНЕНИЕМ СТАТИСТИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ.

3.1. Построение статистических моделей учета взаимосвязи между показателями пожарной безопасности в регионе на основе корреляцион- 4 ного и регрессионного анализа.

3.2. Классификация административно-территориальных единиц региона по пожарной безопасности на основе кластерного и дискриминантного анализа.

Выводы третьей главы.

4. АНАЛИЗ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ И ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ПОЖАРОВ И ИХ ВЗАИМОСВЯЗЕЙ.

4.1. Биогеоценоз и взаимосвязи его составляющих.

4.2. Экологические характеристики пожаров и их анализ.

4.3. Анализ экологической опасности и структура материального ущерба от пожаров.

4.4. Социально-экономические и экологические параметры пожаров.

Выводы четвертой главы.

5. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕРЕГУЛИРУЕМЫХ ПРОЦЕССОВ ЭКОЛОГИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОЖАРОВ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ.

5.1. Влияние стадийности процессов горения на пожарах на экологию окружающей среды.

5.2. Математическое моделирование процесса диффузионного рассеивания загрязняющих веществ на пожарах.

5.3. Исследование конвективно-диффузионных процессов загрязнения окружающей среды в нерегулируемых условиях пожаров.

Выводы пятой главы.

6. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ПОЖАРОВ.

6.1. Экспериментальная проверка адекватности математических моделей реальным условиям рассеивания загрязняющих веществ на пожарах.

6.2. Исследование и анализ экологических показателей влияния пожаров на окружающую среду.

6.3. Алгоритмизация оценки концентраций загрязняющих веществ при рассеивании на пожаре.

6.4. Применение дисперсионного анализа для оценки загрязняющих веществ в помещениях, подверженных пожару.

Выводы шестой главы.

7. ОПТИМИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ.

7.1. Формирование оптимальных требований уровня обслуживания подразделениями пожаров.

7.2. Оптимизация оперативной деятельности подразделений пожарной части.

7.3. Анализ результатов исследования и внедрения.

Актуальность проблемы. Пожары являются мощным фактором, негативно влияющим на экономику страны и национальную безопасность. Материальный урон от пожаров сопоставим с ущербом, который причинен выявленными преступлениями экономической направленности. Причем, если по преступлениям часть ущерба возмещается, то урон от пожаров не только не восполним, но и требует еще больших затрат для восстановления уничтоженных материальных ценностей. Как известно, полные потери от пожаров составляют почти 5% от бюджета страны. Проблема повышения эффективности борьбы с пожарами является чрезвычайно актуальной и требует разработки мер, которые бы позволили при существующей численности и технической оснащенности подразделений ГПС эффективно решать боевые задачи.

Исследование допустимой вероятности воздействия опасных факторов пожаров, включая и экологическое, имеет первостепенное значение для теории и практики защиты населения от пожаров и их последствий. При анализе пожаров большее внимание уделяется исследованиям риска гибели людей и материальных ценностей, нежели решению экологических проблем. Поэтому, задачи экологического воздействия пожаров на окружающую среду находятся в постановочной стадии исследования. Какие-либо количественные экологические характеристики отсутствуют, кроме статистических данных.

Анализ известных математических моделей по определению допустимой вероятности воздействия опасных факторов пожаров на людей показал, что в них не рассматриваются экологические факторы. По мнению проф. Ха-рисова Г.Х. даже по вопросам допустимой вероятности воздействия опасных факторов не экологического характера пожаров на людей к настоящему времени нет однозначного ответа. В известных целевых функциях отсутствуют составляющие по экологическому ущербу от пожаров.

В связи с вышеизложенным, моделирование процессов воздействия пожаров на окружающую среду является актуальной задачей, решение которой позволит проводить прогнозные оценки, экспертизу экологического загрязнения биосферы от последствий пожаров и оценить ущерб.

Решение задачи оптимизации обслуживания требований, поступающих в пожарные подразделения на тушение пожаров с привлечением теории массового обслуживания, будет способствовать и правильному размещению пожарных подразделений в жилых зонах, определению количества задействованной пожарной техники на пожарах с заданной вероятностью обслуживания объекта тушения. Минимизация времени тушения пожаров также позволит сократить время работы источника загрязнения окружающей среды — очага пожара. Эта задача является неотъемлемой частью общей экологической проблемы по защите окружающей среды от воздействия вредных выбросов пожаров.

Работа выполнена в соответствии с Федеральной целевой программой «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010 года», целевой программой Воронежской области и с одним из основных научных направлений Воронежского государственного технического университета «Проблемно-ориентированные системы управления».

Цель и задачи исследования. Целью диссертационного исследования является исследование и анализ экологических показателей влияния пожаров на окружающую среду, моделирование процессов экологического воздействия пожаров, оптимизация функционирования системы противопожарной безопасности и управление риском социально-экономических последствий на основе прогнозирования ситуации в территориально распределенной системе региона.

Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи: провести анализ путей повышения эффективности управления в системе противопожарной безопасности; обосновать методы прогнозирования и решения оптимальных задач процессов пожаротушения и оценки влияния пожаров на окружающую среду; разработать информационный мониторинг для прогнозирования и принятия решений с учетом риска неблагоприятных ситуаций по пожарной безопасности территориальных единиц региона; развить математическую модель нерегулируемых процессов горения на пожарах для получения их режимных параметров; разработать математическую модель диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, содержащихся в продуктах горения на пожарах, для проведения прогнозных оценок и экспертизы экологического воздействия пожаров на окружающую среду; развить вероятностную модель теории массового обслуживания применительно к тушению пожаров и разработать алгоритм на ее основе по определению оптимального количества подразделений пожарной части; разработать методику комплексного расчета с применением ЭВМ ущерба от пожаров, включая ущерб от воздействия загрязняющих веществ на окружающую среду, проверить адекватность математических моделей реальным условиям загрязнения окружающей среды на пожарах; разработать математическую модель экологического воздействия пожаров на окружающую среду, зависящего от их режимных параметров; разработать методику оптимизации размещения пожарных депо; разработать методику определения ущерба от экологического воздействия пожаров на окружающую среду и его долю в составной части общего материального ущерба; разработать оптимальную систему функционирования деятельности подразделений противопожарной службы.

Методы исследования. Для решения поставленных задач были использованы методы многовариантного моделирования на основе ГИС-технологий, теории массового обслуживания и нечетких множеств и теории управления и системного анализа.

Научная новизна. В диссертации получены следующие результаты, характеризующиеся научной новизной:

1. Математические модели нерегулируемых процессов горения, диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, включающих решение систем уравнений энергии, диффузии, и полученных на их основе аналитических зависимостей для расчета существующих параметров пожаров с учетом температуры, теплоты, скорости и времени перемещения фронта пламени, максимальных массовых выбросов и полей концентраций загрязняющих веществ при их диффузионном рассеивании;

2. Аналитические зависимости, полученные на основе математического моделирования диффузионного рассеивания загрязняющих веществ, содержащихся в продуктах горения на пожарах, позволяющие проводить прогнозные оценки и экспертизу экологического воздействия пожаров на окружающую среду с учетом метеорологических, теплофизических и антропогенных параметров, скорости распространения факела;

3. Вероятностная модель теории массового обслуживания и алгоритм, ориентированные на пожаротушение и структурную оптимизацию системы противопожарной службы;

4. Математическая модель процессов горения и полученные на ее основе аналитические зависимости, позволяющие определять время горения на каждой стадии, скорость распространения фронта пламени, количество образующихся загрязняющих веществ и их максимальные концентрации;

5. Алгоритм и методика определения экологического ущерба, ориентированные на машинную обработку на основе полученных аналитических зависимостей и разработанной функции цели;

6. Статистическая модель, позволяющая получать оценки загрязняющих веществ в помещениях, подверженных пожару в абсолютном значении;

7. Информационный мониторинг состояния и прогнозирования развития ситуаций по противопожарной безопасности территориальных единиц региона, обеспечивающий выбор опережающих управленческих решений для минимизации риска возникновения пожаров и экологического ущерба;

8. Прогностические модели адаптивного краткосрочного прогнозирования, позволяющие получать прогнозные оценки по основным видам пожарной безопасности по территориальным единицам региона;

9. Оптимизационная модель интерактивного выбора управляющих воздействий, учитывающая ограниченные ресурсы и цели системы обеспечения пожарной безопасности объектов и населённых пунктов.

Обоснованность и достоверность научньтх положений, выводов и рекомендаций, содержащихся в работе, подтверждены: применением фундаментальных аэродинамических и диффузионных законов для газообразных и жидких сред, процессов горения на пожарах, подтвержденных статистической теорией и экспериментом; соответствием результатов лабораторных и натурных исследований и численного эксперимента, выполненных с использованием современных приборов и методов испытаний со степенью достоверности 92%, в том числе теории математической статистики и теории вероятности; использованием различных методов исследований, позволяющих с разных сторон изучить одни и те же процессы и явления, положенные в основу предлагаемых решений.

Практическое значение работы заключается в апробации и внедрении новых методик по прогнозным оценкам и экспертизе экологического воздействия пожаров на окружающую среду, оптимизации характеристик размещения пожарных подразделений в селитебной зоне с учетом экологических параметров и определению экологического ущерба. Информационный мониторинг, полученный на основе ГИС-технологий, позволяет формировать комплекс мероприятий, направленных на опережающие управленческие решения по уменьшению риска пожаров и экологического воздействия в административных территориальных единицах региона.

Результаты диссертации используются в процессе обучения студентов по курсам «Экология», «Пожарная тактика», «Экономика пожарной безопасности» в Воронежском государственном архитектурно-строительном университете, в пожарно-техническом училище МЧС РФ, в Воронежском институте высоких технологий и в подразделениях Государственной противопожарной службы Воронежской области.

Апробация работы. Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на следующих конференциях и семинарах: 11-ой научно-технической конференции «Системы безопасности» - СБ-2002 (Москва, 2002 г.); Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2005 г.); Всероссийской конференции «Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах» (Воронеж, 2006, 2007 гг.); ежегодных конференциях Воронежского государственного архитектурно-строительного университета (2002-2006 гг.).

Публикации. По теме диссертации опубликована 41 научная работа, в том числе 13 публикаций в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и одна монография.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, семи глав и заключения, изложенных на 215 страницах машинописного текста,

ВЫВОДЫ ШЕСТОЙ ГЛАВЫ

1. Разработаны методика экспериментальных исследований и приборное обеспечение проводимых наблюдений на пожаре. Показано, что точность проводимых экспериментальных наблюдений составляет 92%. Показана в результате исследования полей концентраций оксида углерода вокруг площади пожара зависимость их изменения с расстоянием от линии пожара. Экспериментально подтверждена адекватность математической модели реальным условиям загрязнения окружающей среды на пожаре.

2. Разработан алгоритм расчета параметров пожара на основе аналитических зависимостей, полученных в результате математического моделирования, отличающийся от известных тем, что экологические параметры прогнозируются, а не назначаются на основе статистики.

3. Рассмотрена методика исследования экологического состояния помещений, подверженных пожару, на основе дисперсионного анализа.

7. ОПТИМИЗАЦИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ ПРОТИВОПОЖАРНОЙ СЛУЖБЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ВНЕДРЕНИЯ

7.1. Формирование оптимальных требовании уровня обслуживания подразделениями пожаров

При определении экологической ситуации на пожаре, как было показано выше, необходимо знать мощности источников выбросов по всем загрязняющим веществам, которые зависят от категории пожара, то есть от пожарной нагрузки, выхода летучих веществ горючих материалов, а значит от скорости выгорания, а также от эффективности тушения пожаров, то есть от времени работы источника выбросов.

Таким образом, время действия источников выбросов загрязняющих веществ зависит от эффективности работы специалистов службы пожаротушения при ликвидации и тушении пожаров.

Эту задачу наиболее эффективно можно решить методами теорий вероятности и массового обслуживания [63, 64, 113].

Одновременно решается и задача оценки экологического ущерба от пожаров [33, 63, 64].

Ущерб от пожаров складывается не только из непосредственных убытков при сгорании материальных ценностей, но и из экологического воздействия их на окружающую природную среду, а также от затрат на содержание служб пожарной безопасности [49, 50, 51, 52, 54, 113, 116, 167].

Рассмотрим условие, когда в произвольный момент на обслуживании в пожарном депо может находиться не более одного требования вызова для тушения пожара. Следуя теории вложения цепей Маркова, будем считать, что моменты поступления требований по вызову пожарных подразделений на пожар, образуют простейший поток однородных событий с параметром Я. В системе обслуживания имеется неограниченное число мест для ожидания, если все подразделения заняты по вызовам. Таким образом , приходим к гипотезе о системе обслуживания пожаров с ожиданием и неограниченной очередью. Исходя из этой гипотезы, получаем, что требование, заставшее систему свободной, сразу поступает на обслуживание, а требование, заставшее систему занятой, поступает в очередь и ожидает начала обслуживания. Время работы пожарных подразделений в момент вызова, когда неизвестны параметры пожара, является независимой, одинаково распределенной случайной величиной. Обозначим функцию распределения времен через Н(т) = Р(/7<т).

Будем считать также, что в начальный момент функционирования требований в системе нет.

Основные характеристики описанной системы с ожиданием следующие [57]: стационарное распределение длины очереди, стационарное распределение времени ожидания начала обслуживания, стационарное распределение времени пребывания в системе и совместное распределение длины очереди и времени, прошедшего с начала обслуживания требования, занесенного в компьютер.

В соответствии с такой постановкой задачи и сделанными выше предположениями: произвольное распределение длительности обслуживания требований Н(т), число требований У{т), находящихся в системе в момент т, не является марковским процессом, так как прогнозирование занятости пожарных подразделений зависит от параметров и прошлых вызовов и их обслуживания. Поэтому при исследовании стационарного распределения длины очереди выберем моменты времени т\, Тг,. Ть., ., случайные или детерминированные, за которые процесс У(тк), можно считать марковским, то есть образующий однородную цепь Маркова, вложенную в общий процесс. Далее, найдем предельное эргодическое распределение этой однородной цепи применительно к требованиям, поступившим в данное пожарное депо:

Ук=У( тк): 1ш1 Р(к = ш) = Р (7.1) т -> оо и докажем совпадения пределов:

Рт=Птт^ссР(\М) = т) <7-2)

Обозначим через тп (п=1,2,.) момент окончания обслуживания противопожарного требования, а через уп = V (тп +0) - число требований, оставшихся в системе после ухода этого требования из системы. Получим, что последовательность {уп} образует вложенную цепь Маркова.

Матрица переходных вероятностей для этого случая имеет вид [57]:

Г { г0 1 2'

Г Г г0 Г1 2' О

О о f Г1 2' чг а эргодическое распределение представимо в форме:

7.3) тс. = Шп Р(у. = к), к = 0,1,2, К п-^оо к

7.4)

Время, в течение которого функционирует исследуемая система, состоит из периодов, когда она свободна (требований в системе нет), чередующихся с периодами, когда система занята обслуживанием.

При поступлении требований в пожарное подразделение, она будет занята обслуживанием, которое называется интервалом занятости. Пределы интервала занятости ограничены временем прихода требования в подразделение и моментом перехода из состояния обслуживания в свободное состояние, то есть, когда очередное требование в очереди отсутствует.

В [57] приведена формула для определения характеристики очереди в произвольный момент времени:

О-рХ1-*)Н •№-*)] Н*[А(1-г)]-г ' к У ' X где р = — = А,т: О < 1- условие существования эргодического распределения Ц вложенной цепи Маркова.

Период свободного состояния подразделения начинается в момент освобождения от выполнения предыдущего требования и заканчивается моментом прихода нового требования. Так как входящий поток — простейший, то период свободного состояния подразделения распределен по экспоненци

1 т> альному закону, его средняя длительность равна —, а Р = р.

Требуемый уровень обслуживания пожарными подразделениями пожаров в городах и крупных населенных пунктах зависит от количества бригад пожарных, пожарных автомобилей, а также от расстояния, которое должно проезжать подразделение, а значит, от времени приезда на объект [65, 113] (рис. 7.1).

В ы з 1

О 2 в ы N

Рис.7.1. Схема упорядоченной системы массового обслуживания пожарным депо вызовов на пожары

Рассмотрим обобщение рассматриваемой упорядоченной системы массового обслуживания [63, 64, 65, 113]. Суть вероятностной задачи сводится к следующему. Пронумеруем количество пожарной техники в данной пожарной части. Поступающие требования (например, телефонные звонки о начале пожара) также пронумерованы и распределяются между пожарной техникой и бригадами пожарных, их обслуживающих, в соответствие с их номерами. При этом и бригады, и пожарная техника, и вызовы считаются равноправными. Первым по вызову едет пожарный автомобиль под №1, если он занят или сломан, то загружается автомобиль №2, и т.д. Другими словами, осуществляют вызов того пожарного свободного автомобиля, у которого имеется наименьший порядковый номер. В такой постановке требуется определить, насколько загружены будут пожарные автомобили и бригады, к ним прикрепленные?

В этом случае упорядочивают не только отдельные группы пожарных, а и отдельные автомобили, так что очередное требование начинает обслуживаться каким-либо свободным автомобилем к-й группы пожарных, если только все автомобили всех предыдущих групп заняты. Обозначим через Гк — число пожарных автомобилей в к-й группе пожарных, а А^ - событие, состоящее в том, что требование получает отказ от автомобилей к-й группы ввиду его занятости или неисправности. Тогда вероятность того, что очередное требование застанет все автомобили первой группы занятыми, можно определить по формуле Эрланга: хг1/г,!

Р(А1) = --Ц (7.6)

М ;

1 = 0 где а = А,/ц - среднее число требований, поступающих в единицу времени; \ljLL

-среднее время обслуживания одного требования; //—среднее число выездов каждого пожарного автомобиля; Я - интенсивность поступления вызовов (требований), гг число основных пожарных автомобилей, г2 - число резервных автомобилей.

Для вероятности того, что это требование застанет также занятыми все автомобили второй группы, имеем г, + г0) а 1 2 /(п+г0)! Р(А А ) =---12. (7.7)

1 1

1а1/I!

1 = 0

Получив отказ от автомобилей первой и второй групп, требование поступает на обслуживание автомобилями третьей группы. Вероятность того, что и здесь оно получит отказ, то есть застанет все автомобили занятыми, можно определить по формуле г. + г0 + г7) а 1 z /(г, +г0 +г-)!

Р(А1А2А3) = ----(7.8)

Г1 ;

1а1/1!

1 = 0

Продолжая этот процесс, можно найти вероятность Р (А] А2 .Ак) того, что требование прошло не обслуженным последовательно через пожарные автомобили первой, второй,., к-й групп. Это позволяет по формуле

Р(А1 А«.А. )

Р(А. /А, А«.А, .) =--(7.9) к 12 к"1 Р(А1А2.Ак1) определить условную вероятность отказа автомобилей к-й группы при условии, что получен отказ от автомобилей всех предыдущих (к - 1) групп. Величина 1 - Р(Ак/А1А2.Ак.1) равна вероятности того, что автомобили к-й группы обслужат требование при условии, что был получен отказ от автомобилей всех предыдущих (к - 1) групп.

В качестве примера рассмотрим пожарную часть, имеющее 4 основных бокса, где размещены четыре пожарных автомобиля, и два резервных бокса с двумя автомобилями. Определим вероятность того, что отдельные вызовы не будут удовлетворены ни одним автомобилем с бригадой пожарных. Количество выездов пожарных на объект, включая и тренировочные поездки, каждым автомобилем в среднем равно 5 выездов/час. От объектов поступают в случайные моменты времени 10 вызовов/час. Если в момент поступления вызовов все четыре автомобиля основных боксов оказываются занятыми, то этот вызов поступает на автомобили резервных боксов. Если при этом оба резервных автомобиля также оказываются занятыми, то горящий объект остается не обслуженным. Требование передается в соседнюю пожарную часть. С учетом поставленной задачи получим X = 10; р. = 5; ^ = 4; ^ = 2; а = 2. Расчеты по формулам (7.6), (7.7) показывают, что Р(А0=0,095; Р(А1А2)=0,012. Это означает, что 9,5% всех поступающих вызовов автомобилей основных боксов не будут удовлетворены, а 1,2% вызовов вообще не будут удовлетворены. С учетом этих данных найдем Р(А2М.1) = 0,012/0,095=0,127. Таким образом, если вызовы не были удовлетворены автомобилями основных боксов, то с вероятностью 12,7% они не будут удовлетворены и резервными автомобилями. Из примера ясно, что необходимо увеличивать число автомобилей резервных боксов, либо уменьшать число вызовов, передав требования соседним пожарным подразделениям.

Рассмотренные вероятностные зависимости позволяют подбором с применением ПЭВМ определить количество пожарной техники, число бригад (по числу автомобилей) с учетом количества выездов/час и количества вызовов/час.

В данном примере учитывается только технологический процесс обслуживания вызовов на пожары без экономической и экологической оценки ситуации пожаров.

В случае, если в пожарную часть поступают простейшие потоки вызовов с параметрами Я, то вероятность поступления Рк вызовов за время Т можно рассчитать по формуле [113]: рк(х) = ^-ехр(-я.т), (к = 0,1,2,.) (7.10)

Вероятностные зависимости позволяют подбором с применением ПЭВМ определить количество пожарной техники, число бригад (по числу автомобилей) с учетом количеств выездов и вызовов в час за время Т. Решается и обратная задача: при заданной вероятности выполнения требований определяется количество обслуживаемых вызовов в час и время выполнения вызовов. С учетом этого подбирается число пожарной техники и пожарных бригад. Зная вероятность и время обслуживания вызовов, нормативное время сбора бригады, можно определить среднестатистическое расстояние от пожарной части до объекта при среднестатистической скорости движения пожарного автомобиля в населенном пункте.

Ущерб от пожаров складывается не только из непосредственных убытков при сгорании материальных ценностей, но и из экологического воздействия их на окружающую природную среду, а также от затрат на содержание служб пожарной безопасности. Ниже рассматриваются две задачи, сформулированные выше: вероятностная задача по оптимизации выбора оптимального числа пожарных подразделений в пожарной части, основным параметром которых является время, влияющее на экологическую ситуацию в районе пожара, и технико-экономические и экологические аспекты пожаров.

Пожар - явление случайное, но неотвратимое. С каждым годом количество пожаров растёт. Если в 1990 г. случилось 168700 пожаров в СССР с населением 287635200 человек, то в 1998 г. их уже произошло [120] 277400 в России с населением 146,5 млн. человек. Количество пожаров, приходящееся на 1000 чел. населения, выросло с 0,5865 в 1990 г. до 1,8935 в 1998 г., то есть в 3,23 раза.

Затраты, которые общество вынуждено производить для предотвращения, тушения и ликвидации последствий пожаров, очень велики.

Так, в 1990 г. в СССР содержалось 29462 пожарных подразделений (404566 профессиональных пожарных). Затраты на содержание в течение одного года (в среднем за 1989 и 1990 г.г.) одного отделения из 6 человек, включающие стоимость оборудования (пожарные автоцистерны, насосы, лестницы, гидроподъёмники, пожарные рукава, средства связи, пожарные депо и т.д.), а также эксплуатационные расходы (на материалы, зарплату, на обучение, техобслуживание и амортизационные отчисления) составили [120] 40600 рублей. С учётом индекса цен и деноминации 1996г. к 1999 году эти затраты (при той же технической оснащённости подразделений) выражались бы суммой 31=480 тыс. руб.

40600 (1990) > 40600-5752,6 (1996) >40,6'5752,6 (1999) > 2,0535=

479,6 тыс.руб., где 5752,6 и 2,0535 - индексы цен с 1991 по 1997 и с 1997 по 1998 г.г.)

Стоимость выезда одного отделения на тушение пожара в установленном для отделения районе обслуживания составляла в 1990 г. от 800 до 1500 рублей. Если отделение участвовало в тушении пожара в чужом районе, то стоимость выезда увеличивалась на 10-15%.

С учётом индекса цен и их деноминации 1996 г. цена одного выезда отделения в чужой район в 1999 г. должна быть принята

Ц = (800 - 1500) '5,7526-2,0535 '(1,1-1,15) =10-20 тыс. руб.

7.2. Оптимизация оперативной деятельности подразделений пожарной части

Для тушения пожаров в городе весь пожарный гарнизон подразделяется на части. Каждой части выделяется район обслуживания, исходя из Нормативов [56, 125]. При большом числе отделений пожарной части быстрее будут потушены пожары и меньшим будет причиненный ущерб. Но в этом случае будут велики затраты на содержание пожарной части. При малом количестве отделений малы и эти затраты, но для ликвидации пожаров этого малого количества отделений может оказаться недостаточно для тушения пожаров, и тогда будут привлекаться отделения из других (соседних) частей, за аренду которых также надо платить [56].

Возникает задача определения оптимального количества пожарных караулов в части.

Статистический анализ процесса функционирования пожарной охраны в нашей и ряде других стран (по результатам обследования более 400 городов) показал, что потоки вызовов (выездов на пожар) оперативных подразделений пожарной охраны хорошо описываются, как показано выше, стационарным пуассоновским распределением [57]:

Р,Дт) = ^-ехр(-Ад), k=0,l,2,. (7.11) к к! а время тушения пожаров - экспоненциальным распределением: ед = цехр(-цт), (Г>0), (7.12) где Рк(Т) - вероятность того, что за время Т поступит К вызовов пожарных подразделений; Я - интенсивность потока, то есть среднее число вызовов в единицу времени; р. = -, Г - среднее значение продолжительности тушения т пожара.

Назовем 1 - вызовом такой вызов, когда на тушение пожара требуется ровно 1 отделений.

В табл. 7.1 приведены значения интенсивности Я^ потока 1 — вызовов и среднее время Т^ занятости 1 отделений на тушении пожара, которые получены по статистическим данным, содержащимся в диспетчерском журнале г. Новомосковска Тульской обл. [120].

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В ходе работы получены следующие результаты:

1. Проведен статистический анализ показателей пожарной безопасности по районам Воронежской области на основе визуализации и трансформации информации, который используется для информационной поддержки принятия управленческих решений органами противопожарной службы и оценки риска возникновения пожаров и их последствий в регионе.

2. Получены тематические карты по результатам классификации территориальных единиц региона по основным показателям пожарной безопасности с использованием ГИС-технологий.

3. Проведена оценка динамики основных показателей пожарной обстановки по Воронежской области, построены прогностические модели методами прямого и адаптивного краткосрочного прогнозирования и получены прогнозные оценки по основным видам пожарной безопасности для территориальных единиц Воронежской области.

4. Выявлена статистическая согласованность между факторами, характеризующими пожарную обстановку в регионе на основе корреляционного анализа и построены регрессионные модели, учитывающие последствия возникновения пожаров: смертность, травматизм, экономический ущерб.

5. Проведена классификация территориальных единиц региона по показателям пожарной обстановки на базе кластерного анализа и предложена оценка районов Воронежской области по риску возникновения пожарной ситуации на основе дискриминантного анализа.

6. Разработана методика комплексного эколого-экономического расчета ущерба от пожаров, включая ущерб от их воздействия на биофизическую, социально-экономическую среду (флору, фауну, жизнь общества и его экономическая деятельность, переселение после пожаров, уничтожение культурного наследия, здоровье и безопасность людей и др., то есть на биогеоценоз: атмосферу, гидросферу, почву — грунт, животных, микроорганизмы и растительность).

7. Представлена математическая модель, позволяющая оценить экологическое воздействие пожаров на окружающую среду. Исследовано воздействие параметров процесса горения газовых сред на пожаре, входящих в полученную аналитическую зависимость, позволяющую проводить прогнозный анализ загрязнения окружающей среды вредными веществами, содержащимися в продуктах горения.

8. Приведенная математическая модель позволяет производить прогнозные оценки и экспертизу загрязнения окружающей среды вредными веществами, содержащимися в продуктах сгорания газообразных сред на пожарах.

9. Разработаны методика экспериментальных исследований и приборное обеспечение проводимых наблюдений на пожаре. Показано, что точность проводимых экспериментальных наблюдений составляет 92%. Показана в результате исследования полей концентраций оксида углерода вокруг площади пожара зависимость их изменения с расстоянием от линии пожара. Экспериментально подтверждена адекватность математической модели реальным условиям загрязнения окружающей среды на пожаре.

10. Разработан алгоритм расчета параметров пожара на основе аналитических зависимостей, полученных в результате математического моделирования, отличающийся от известных тем, что экологические параметры прогнозируются, а не назначаются на основе статистики.

11. Рассмотрена методика исследования экологического состояния помещений, подверженных пожару, на основе дисперсионного анализа.

12. Представлен метод расчета на основе теорий вероятности и массового обслуживания, позволяющий с на перед заданной вероятностью обслуживания пожаров пожарными подразделениями определить их число.

13. Получена целевая функция для оптимизации по приведенным затратам на содержание пожарной части и ущерба от пожаров, позволяющая определить оптимальное число пожарных подразделений в части с учетом привлечение для тушения пожаров дополнительных сил с соседних пожарных частей.

14. Разработаны алгоритм и программа расчета с применением ЭВМ параметров оптимизации обслуживания пожаров пожарными подразделениями на основе целевой функции.

1. Абдурагимов И.М. и др. Процессы горения. М.: ВИПТШ МВД СССР,1984.

2. Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Макаров В.Е. Физико-химические основы развития и тушения пожаров. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1980.

3. Абдурагимов И.М., Говоров В.Ю., Дьен Кхань. К вопросу о введении нормативных параметров тушения ординарных пожаров твердых горючих материалов водой. Противопожарная техника и безопасность. Сб. научи, тр. М.: ВИПТШ МВД СССР.

4. Автоматизация теплового проектирования микроэлектронных устройств средствами САПР / В.А. Коваль, Д.В. Федасюк, В.В. Маслов и др.; Под ред. В.А. Ковалья. Львов: Выща шк., 1988.

5. Алгоритмы оптимизации проектных решений / Под ред. А.И. Поло-винкина. М.: Энергия, 1976.

6. Алексеев О.Г. Комплексное применение методов дискретной оптимизации. М.: Наука, 1987.

7. Асеева P.M., Зайков Г.Е. Горение полимерных материалов. М.: Наука, 1981.

8. Балацкий О.В., Мельник Л.Г. Теоретические и практические вопросы определения экологического ущерба от загрязнения окружающей среды. -Киев: Знание, 1982.

9. Баратов А.Н. и др. Пожаровзрывоопасность веществ и материалов и средства их тушения. Справочн. изд. в 2-х кн. М.: Химия, 1990.

10. Баратов А.Н., Андрианов P.A., Королъченко А.Я. и др. Пожарная опасность строительных материалов. — М.:Стройиздат, 1988.

11. Бартелени Б., Крюппа Ж. Огнестойкость строительных конструкций / Пер. с франц. М.В. Предтеченского; Под. ред. В.В Жукова М.: Строй-издат, 1985.

12. Берг Л.Г. Введение в термографию. М.: Из-во АН СССР, 1961.

13. Берсенев В.Л., Гимади Э.Х., Дементьев В.Т. Экстремальные задачи стандартизации. Новосибирск: Наука, 1978.

14. Боевой устав пожарной охраны (приказ МВД России от 05.07.95 г. №257).

15. Бокрис Дж.О.М. Химия окружающей среды: Пер. с англ. / Под ред. О.Г. Скотниковой, Э.Г. Тетерина. М.: Химия, 1982.

16. Бретшнайдер Б., Курфюрст И. Охрана воздушного бассейна от загрязнений. Л.: Химия, 1989.

17. Брушлинский H.H., Исаева Л.К. и др. Эколого-экономический ущерб от загрязнения окружающей среды при пожарах в деревообрабатывающей промышленности // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях, 1991, №2.

18. Брушлинский H.H., Калиненко H.JL, Лупанов С.А. Экономико-статистические аспекты обеспечения пожарной безопасности. // Пожаров-зрывобезопасность, 1997, т.6, №2.

19. Брушлинский H.H., Соколов C.B., Науменко А.П. Пожарная статистика. Отчет стран членов КТИФ за 1993 - 1995 гг. // Пожаровзрывобезо-пасность, 1997, т.6, №2.

20. Бурканов А.К., Егоров И.Г. и Волохов В.В. Пожары: влияние на окружающую среду: Обзорная информация. -М.: ВНИИПО, 1992. Вып.2.

21. Вайрадян A.C., Коровин A.B., Уделов В.Н. Эффективное функционирование управляющих мультипроцессорных систем. М: Радио и связь, 1984.

22. Варанкин В.В. Методические рекомендации по определению экономической эффективности капитальных вложений в экологические мероприятия. М.: Наука, 1978.

23. Варгафтик Н.Б. Справочник по теплофизическим свойствам газов и жидкостей. М.: Наука, 1972.

24. Верзилин М.М., Егоров Б.С., Вадимов A.B. Проблема удаления воды, пролитой при тушении пожаров в зданиях. Современные проблемы тушения пожаров. Материалы научно-практич. конф. М.: МИПБ МВД РФ.

25. Васильев Ф.Я. Численные методы решения экстремальных задач: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука, 1988.

26. Вермишев Ю.Х. Методы автоматического поиска решений при проектировании сложных технических систем. М.: Радио и связь, 1982.

27. Вредные вещества в промышленности: Органические вещества Справочник/ Под ред. Э.Н. Левинсей и И.Д. Гидаскинсей. Л.: Химия, 1985.

28. Вычислительные методы выбора оптимальных проектных решений / B.C. Михалевич , Я.З. Шор , Л.А Галустова и др.; Под ред. B.C. Ми-халевича. Киев: Наукова думка, 1977.

29. Выявление экспертных знаний / О.М. Ларичев и др. М.: Наука,1980.

30. Гойхман Э.Ш., Лосев Ю.И. Передача информации в АСУ. М.:Связь, 1976.

31. Горлат Ю.М. Информационные элементы управления и моделирования. М.: Наука, 1978.

32. ГОСТ 17.2.3.01-86. Охрана природы. Атмосфера. Правила контроля качества воздуха населенных пунктов. Введен 01.01.87. М.: Изд-во стандартов, 1986.

33. ГОСТ 17.4.4.02-84. Почвы. Методы отбора и подготовки проб для химического, бактериологического и гельминтологического анализа. М.: Изд-во стандартов, 1984.

34. ГОСТ 17.4.3.01-83 (СТ СЭВ 3847-82). Охрана природы. Почвы. Общие требования к отбору проб. М.: Изд-во стандартов, 1983.

35. Гуников Б.А., Калинин В.Н., Баранин Е.И. Теория систем и оптимального управления. Л.: ВИКИ им. А. Ф. Можайского, 1987.

36. Дериватограф системы Ф. Паулик, И. Паулик, Л. Эрдеи Инструкция по пользованию. Пер. с англ. Будапешт. Венгерский оптический завод. 1971.

37. Дечев Д.Д. Методика расчета огнестойкости строительных конструкций с учетом температурных режимов реальных пожаров.: Автореф. дис. канд. тех. наук. М.: 1990.

38. Доклад о состоянии окружающей среды Воронежской области в 1997 г. Госкомитет по охране окружающей среды. - Воронеж, 1998.

39. Драйздел Д. Введение в динамику пожаров. 1990.

40. Дружинин В.В., Конгоров О.С. Проблемы систематологии (проблемы теории сложных систем). М.: Советское радио, 1976.

41. Евтушенко Ю.Г. Методы решения экстремальных задач и их применение в системах оптимизации. М.: Наука, 1982.

42. Заряев A.B. Экологические катастрофы обусловленные пожарами // Вестник охраны , 1996, № 3.

43. Заряев A.B., Харисов Г.Х. Усредненная оценка экологических последствий пожаров.- Воронеж: Воронежская архитектурно-строительная академия, 2000.

44. Заряев A.B. Разработка метода защиты окружающей среды от горения строительных материалов по экологическим последствиям пожа-ров//Автореф дисс.канд. техн. наук, Воронеж, ВГАСУ, 2000.

45. Зацепина С.А., Львович Я.Е., Фролов В.Н. Теория управления.: Учеб. пособие. Воронеж: Изд-во ВГУ, 1989.

46. Звонов B.C., Малинин В.Р., Протасов C.B., Фомин A.B. Пожары и экология//Научные идеи, направления, традиции: Юбилейный сборник статей / Под ред H.A. Андреева, Л.Т. Танклевского. Спб: СПбВПТШ МВД РФ, 1996.

47. Зельдович Я.Б., Баренблатт Г.И., Либрович В.Б., Махви-ладзе Г.М. Математическая теория горения и взрыва. М.: Наука, 1980.

48. Иванников В.П., Клюс П.П. Справочник руководителя тушения пожара. М.: Стройиздат, 1987.

49. Ивченко Г.И., Каштанов В.А., Коваленко И.Н. Теория массового обслуживания: Учебное пособие для вузов. -М.: Высшая школа, 1982.

50. Иванов В.В. Методы вычислений на ЭВМ: Справочное пособие. Киев: Наукова думка, 1986.

51. Ивахненко А.Г., Юрачковский Ю.П. Моделирование сложных систем по экспериментальным данным. М.: Радио и связь, 1986.

52. Инструкция о порядке государственного статистического учета пожаров и последствий от них в Российской Федерации. Приложение 1 к приказу МВД России от 30.06.94. №332.

53. Иншаков Ю.З., Мелькумов В.Н., Турбин B.C. Экологическое воздействие пожаров на окружающую среду//Пожарная безопасность, 2003, №1.

54. Иншаков Ю.З. Исследование конвективно диффузионных процессов загрязнения окружающей среды в нерегулируемых условиях пожаров// Вестник ВГТУ: Серия «Энергетика». Воронеж: ВГТУ, 2002. Вып. 7.2.

55. Иншаков Ю.З. Определение количества пожарной техники в пожарных депо //В сб. "Материалы 11-й научно-технической конференции "Системы безопасности" СБ-2002. Международный форум информатизации". М.: ГПС, 2002.

56. Иншаков Ю.З. Оптимизация требований к уровню обслуживания пожарными депо потока вызовов на объекты//В сб. "Материалы 11-й научно-технической конференции "Системы безопасности" СБ-2002. Международный форум информатизации". М.: ГПС, 2002.

57. Иншаков Ю.З. Воздействие загрязняющих веществ пожаров на состояние окружающей среды // Вестник ВГАСУ. Воронеж: ВГАСУ, 2003. № 1.

58. Иншаков Ю.З. Модель конвективно-диффузного механизма рассеивания загрязняющих веществ при пожаре // Интеллектуальные информационные системы: Труды Всерос. конф. Воронеж, 2005.

59. Иншаков Ю.З. Оценка загрязнения окружающей среды вредными веществами, выделяющимися при пожаре // Интеллектуальные информационные системы: Труды Всерос. конф. Воронеж, 2005.

60. Иншаков Ю.З. Оценка экономического ущерба при загрязнении окружающей среды вредными веществами при пожаре // Вестник ВГТУ: Проблемно-ориентированные системы управления. Воронеж: ВГТУ, 2005.

61. Иншаков Ю.З. Модель конвективно-диффузного механизма рассеивания загрязняющих веществ при пожаре // Проблемно-ориентированные системы управления: Вестник ВГТУ. Воронеж: ВГТУ, 2005. Т.1. № 10.

62. Иншаков Ю.З. Исследование и анализ экологического воздействия пожаров на окружающую среду // Управление в социальных и экономических системах: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 2005.

63. Иншаков Ю.З. Моделирование процесса рассеивания загрязнений при пожаре // Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж, 2005.

64. Иншаков Ю.З., Коровин E.H., Фролова A.B. Методика оценки экологического ущерба воздействия пожаров на окружающую среду // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Труды Всерос. конф. Воронеж, 2006.

65. Иншаков Ю.З. Анализ экономического воздействия пожаров на окружающую среду // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: Журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2006. Т. 5. № 1.

66. Иншаков Ю.З., Фролов В.Н. Исследование физических полей помещений, подверженных пожару, с применением статистических моделей // Наука-производству: Научно-технический журнал. М., 2006. № 4(90).

67. Иншаков Ю.З. Исследование и анализ экологического воздействия пожаров на окружающую среду // Наука-производству: Научно-технический журнал. М., 2006. № 4(90).

68. Иншаков Ю.З., Фролов В.Н. Исследование экологического состояния помещений, подверженных пожару // Вестник ВГТУ: Серия «Проблемно-ориентированные системы управления». Воронеж, 2006. Т. 2. № 7.

69. Иншаков Ю.З. Экологическое воздействие пожаров на окружающую среду // Вестник ВГТУ: Серия «Проблемно-ориентированные системы управления». Воронеж, 2006. Т. 2. № 7.

70. Иншаков Ю.З. Оценка воздействия пожаров на окружающую среду // Системный анализ и управление в биомедицинских системах: Журнал практической и теоретической биологии и медицины. М., 2006. Т. 5. № 4.

71. Иншаков Ю.З., Фролов В.Н. Дисперсионный анализ экологического состояния помещений, подверженных пожару // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Труды Всерос. конф. Воронеж, 2007.

72. Иншаков Ю.З. Статистическая оценка воздействия пожаров на окружающую среду // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Труды Всерос. конф. Воронеж, 2007.

73. Иншаков Ю.З. Исследование, анализ и управление процессами экологического воздействия пожаров на окружающую среду: Монография. Воронеж: ВГТУ, 2007.

74. Иншаков Ю.З. Исследование, анализ и оценка воздействия пожаров на окружающую среду // Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

75. Иншаков Ю.З., Мелькумов В.Н. Дисперсионный анализ результатов исследования экологического состояния помещений при пожаре // Высокие технологии в технике, медицине, экономике и образовании: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

76. Иншаков Ю.З. Исследование ущерба от загрязнения окружающей среды вредными веществами при пожаре // Высокие технологии в технике,медицине, экономике и образовании: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

77. Иншаков Ю.З., Мелькумов В.Н., Фролов В.Н. Исследование экологического состояния помещений, подверженных пожару, на основе дисперсионного анализа // Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

78. Иншаков Ю.З. Загрязнение окружающей среды вредными веществами при пожаре // Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

79. Иншаков Ю.З. Моделирование механизма рассеивания загрязняющих веществ при пожаре // Прикладные задачи моделирования и оптимизации: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

80. Иншаков Ю.З. Анализ и оценка загрязнения окружающей среды вредными веществами при пожаре // Управление в социальных и экономических системах: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

81. Иншаков Ю.З. Исследование экологического воздействия пожаров на окружающую среду // Управление в социальных и экономических системах: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

82. Иншаков Ю.З., Мелькумов В.Н., Фролов В.Н. Исследование физических полей помещений, подверженных пожару // Управление в социальных и экономических системах: Межвуз. сб. науч. тр. Воронеж: ВГТУ, 2007.

83. Исаева Л.К. Проблемы оценки эколого экономического ущерба от пожаров. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. - М.: ВИНИТИ, 1990, №2.

84. Исаева JT.K., Серков Б.Б. Экологические последствия загрязнения воздуха при пожарах в жилых зданиях. // Проблемы безопасности при чрезвычайных ситуациях. М.: ВИНИТИ, 1990, № 2.

85. Исаева Л.К., Серков Б.Б. Экологические последствия загрязнения воздуха при пожарах в зданиях. Химическая физика процессов горения и взрыва. Тезисы X симпозиума по горению и взрыву. Черноголовка, 1992.

86. Карманов В. Г. Математическое программирование: Учеб. пособие для вузов. М.: Наука, 1986.

87. Карапетьянц М.Х. Введение в теорию химических процессов. М.: Высшая школа, 1981.

88. Карплюс У. Моделирующие устройства для решения задач теории поля. М.: Изд-во иностранной литературы. 1962.

89. Карслоу Х.С. и Егер Д.К. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964.

90. Кендэл М. Временные ряды. М.: Финансы и статистика, 1981.

91. Коллинз Г., Блэй Ф. Структурные методы разработки систем: от стратегического планирования до тестирования. М.: Финансы и статистика, 1986.

92. Круглов Э.А. и др. Итоговый отчет по результатам выполнения Республиканской программы "Диоксин" в 1996 г. "Ситуация с диоксинами в республике Башкортостан", 1996.

93. Кошкарев A.B., Тикунов B.C. Геоинформатика / Под ред. Д.В. Лисицкого. М.: Картгеоцентр, 1993.

94. Кошкарев A.B., Тикунов B.C., Трофимов A.M. Теоретические и методические аспекты развития географических информационных систем // География и природные ресурсы, 1991. № 1.

95. Куприенко П.С., Федоркова Н.В., Фролова A.B. Методология рационального жизнеобеспечения в территориально распределенной системе региона на основе экономических показателей и эколого-информационного мониторинга: Монография. Воронеж: ВГТУ, 2005.

96. Лемешев М.Я. Опомнись, человек! // Пожарное дело, 1991. -№5.

97. Лукашин Ю.П. Адаптивные методы краткосрочного прогнозирования. М.: Статистика, 1979.

98. Лыков A.B., Михайлов Ю.А. Теория тепло и массопереноса. -М.-Л.: Госэнергоиздат, 1963.

99. Мазур И.И., Молдаванов О.И. Курс инженерной экологии: Учебник для ВУЗов / Под. ред. И.И. Мазура М.: Высш. шк., 1999.

100. ИЗ. Мелькумов В.Н., Иншаков Ю.З. Вероятностный подход к определению количества задействованной пожарной техники на пожарах/В сб. "Вестник ВГАСУ", № 1, 2003.

101. Методика расчета концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД-86. Л.: Гидрометео-издат, 1987.

102. Методические рекомендации по оценке эффективности инвестиционных проектов и их отбору для финансирования.М.: МГУ, 1994.

103. Методические рекомендации по оценке расчетных потерь от пожаров. Утверждены Министерством внутренних дел Российской Федерации 02.07.96 г. и согласованы с Государственным комитетом Российской Федерации по статистике. М., 1996.

104. Методы оптимизации в статистических задачах управления / A.M. Батаков, В.Н. Александров, А.О. Мишулина и др. М.: Машиностроение, 1974.

105. Мешалкин Е.А., Булавин С.П. Проблемы совершенствования законодательства в области пожарной безопасности // Материалы научно-практической конференции "Современные проблемы тушения пожаров". М.: Академия ГПС МВД России, 2000.

106. Михалевич B.C., Волкович B.JI. Вычислительные методы исследования и проектирования сложных систем. М.: Наука, 1982.

107. Микеев А.К. Пожар. Социальные, экономические, экологические проблемы. М.: Пожнаука, 1994.

108. Наназашвили И.Х. Строительные материалы, изделия и конструкции: Справочник. М.: Высш. шк., 1990.

109. Наставление по организации и осуществлению государственного пожарного надзора (приказ МВД России от 25.05.95г. № 10).

110. Никитин В.М. Химия древесины и целлюлозы. М.: Химия, 1968.

111. Новый газоанализатор "Тэсто 350" // "Энергетик", 1994 - N 9 .

112. Нормативы по ПСП. М.: ГУПО МВД СССР, 1989.

113. Обстановка с пожарами в Российской Федерации в 1998 году и её прогноз на 1999 год.// Пожарная безопасность, 1999, №1.

114. Обстановка с пожарами в Российской Федерации за 1994 год.// Пожарная безопасность, информатика и техника, 1995, №1,2.

115. Обстановка с пожарами в Российской Федерации за 1995 год.// Пожарная безопасность, информатика и техника, 1996, №1.

116. Оптимальное управление природно-экономическими системами / Под ред. В.И. Гурман и. М.: Наука, 1980.

117. Орловский С.А. Проблемы принятия решений при нечеткой исходной информации. М.: Наука, 1981.

118. Охрана окружающей среды и экологическая безопасность на железнодорожном транспорте: Учебное пособие/Под ред. проф. Зубрева Н.И., Шарповой H.A. М.:УМК МПС РФ, 1999.

119. Оценка экономического ущерба от техногенного воздействия на окружающую среду / Ю.З. Иншаков, E.H. Коровин, О.В, Родионов, A.B. Фролова // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Труды Всерос. конф. Воронеж, 2006.

120. Петряков-Соколов И.В., Сутугин A.B. Андронова A.B. Возможное влияние массовых пожаров на состав земной атмосферы: Материалы IX Всесоюзного симпозиума по горению и взрыву. Суздаль, 19-24 ноября 1989 г. - Черноголовка, 1989.

121. Подгрушный А. В. Общая классификация пожаров//В сб. "Материалы 11-й научно-технической конференции "Системы безопасности" СБ-2002. Международный форум информатизации". М.: ГПС, 2002.

122. Подиновский В.В., Ногин В.Д. Парето-оптималыюе решение многокритериальных задач. М.: Наука, 1982.

123. Пожары и пожарная безопасность в 1998 г. Статистич. сборн. под общей редакцией Е.А. Серебренникова и Е.А. Мешалкина. М.: ВНИИПО МВД РФ, 1999.

124. Построение моделей предметных областей. Прямое приобретение знаний в системе / С.И. Комаров и др. // Изв. АН СССР Техн. Кибернетика. 1990. №5.

125. Правила пожарной безопасности в Российской Федерации" ППБ01.03.

126. Предельно допустимые концентрации (ПДК) загрязняющих веществ в атмосферном воздухе населенных мест: Гигиенические нормативы.

127. М.: Российский центр потенциально опасных химических и вредных веществ Минздрава России, 1998.

128. Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе и воде. Л.: Химия, 1975.

129. Проблемы планирования и управления: опыт системных исследований. М.: Экономика, 1987.

130. Разработка информационного обеспечения, моделей и алгоритмов автоматизированного управления ГПС административно-территориальных органов: Монография / E.H. Коровин, О.В. Родионов, Л.И. Ухин, A.B. Фролова. Воронеж: ВГТУ, 2004.

131. Рогуски В. Статистический анализ расходов воды для тушения пожаров в г. Варшаве. Динамика пожаров и их тушение. Сб. трудов. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1987.

132. Серебренников Е. А. Организация тушения пожаров в Москве. Состояние и перспективы // Материалы научно-практической конференции "Современные проблемы тушения пожаров". М.: Академия ГПС МВД России, 2000.

133. Ситуационные советующие системы с нечеткой логикой / А.Н. Мелихов и др. М.: Наука, 1990.

134. Соболь И.М., Статников Р.Б. Выбор оптимальных параметров в задачах со многими критериями. М.: Наука, 1981.

135. Стронгин Р.Г. Поиск глобального оптимума. М.: Знание, 1990.

136. Сухарев А.Г., Тимохов А.Б., Федоров В.В. Курс методов оптимизации. М.: Наука, 1986.

137. СНиП 21-01-97* "Пожарная безопасность зданий и сооружений".

138. Титков В. Экология и пожарная охрана // Пожарное дело, 1995,5.

139. Тетельбаум И.М. Электрическое моделирование. Физматгиз,

140. Тищенко Н.Ф., Тищенко А.Н. Охрана атмосферного воздуха. В 2-х кн. Часть I. Выделение вредных веществ. Справочное издание. 2-е изд. испр. и доп. - М.: Химия, 1993.

141. Туркин Б.Ф. Состояние пожарной безопасности в России. // Пожарная безопасность, информатика и техника, 1997, №1.

142. Туркин Б.Ф. Состояние пожарной безопасности. Тенденции и прогноз изменения обстановки с пожарами. // Пожарная безопасность, информатика и техника, 1997, №2.

143. Тятюшкин А.И. Численные методы и программные средства оптимизации управляемых систем. Новосибирск: Наука, 1992.

144. Управление в распределенных интегральных сетях. М.: Наука,1991.

145. Устав службы пожарной охраны (приказ МВД России от 05.07.95г. №257).

146. Ухин Л.И. Система информационной поддержки подразделений ГПС при тушении пожаров // Пожарное дело, 1999. № 9.

147. Ухин Л.И. Анализ содержания процессов, состав и структура автоматизированного управления ГПС // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Труды Всерос. конф. Воронеж: ВГТУ, 2002.

148. Ухин Л.И. Принципы построения и организация комплекса технических средств АСУ ГПС // Интеллектуализация управления в социальных и экономических системах: Труды Всерос. конф. Воронеж: ВГТУ, 2002.

149. Ухин Jl.И. Новые информационные технологии в совершенствовании деятельности ГПС на региональном уровне // ГИС Ассоциация. Информационный бюллетень, 1998. №4(16).

150. Фестер Э., Ренц В. Методы корреляционного и регрессионного анализа. М.: Финансы и статистика, 1983.

151. Филатов A.B. Экологические аспекты борьбы с пожарами. В кн.: Системный анализ и проблемы пожарной безопасности народного хозяйства. - М.: Стройиздат, 1988.

152. Филатов Б.Н. и др. Диоксин. Медико-экологические аспекты. Тревоги сегодня, трагедии завтра. М., 1997.

153. Харисов Г.Х. Обоснование допустимого риска гибели людей при несчастных случаях//Атомная энергия, т.68, вып 5, 1990.

154. Хикс Ч. Основные принципы планирования эксперимента. М.: Изд-воМир, 1967.

155. Цветков В.Я, Геоинформационное моделирование // Информационные технологии. М.: Машиностроение, 1999, № 3.

156. Шалыгин A.C., Палагин Ю.И. Прикладные методы статистического моделирования. Л.: Машиностроение, 1986.

157. Швырков А.П., Горячев С.А. Анализ последствий аварий и пожаров, связанных с разрушением резервуаров.// Опасные факторы пожара и противопожарная защита. Сб. науч. тр. М.: ВИПТШ МВД СССР, 1989.

158. Экологическая безопасность России. Вып.1. Материалы Межведомственной комиссии по экологической безопасности (октябрь 1993 г. -июль 1994 г.).- М.: Юрид. лит., 1994.

159. Янбых Г.Ф., Столяров Б.А. Оптимизация информационно-вычислительных сетей. М.: Радио и связь, 1987.

160. Asada S. et all. "Chemosphere", 1987, 16,18-9, 1907-1910.

161. Atlas of the thermoanalytical curves Edited by G. Liptay. Budapest: Akademiai kiado, 1971, v. 1, 115p.

162. Avram Gold et all. Exposure of fire fighters to toxic air contaminants.

163. American Industrial Oxygen Association Journal, 1978, v.39, №7, p. 534539.

164. Biyan I.L. Damageability of Buildings, Contents and Personnel from Exposure to Fire // Fire Safety Journal. 1986. - v.l 1. - № 1. p. 15.

165. Marklund S. et all. "Chemosphere", 1989, p. 18,1-6, 1031-1038.

166. Robert O. Treitman et all. Air contaminants encountered by firelighters. American Industrial Oxygen Association Journal, 1980, v.41, №11, p. 796-802.

167. Rossman G. VFDB Zeitschrift Foschung und Techiie im Brandshtz, 1996,v.45,no.4,hl48-153 (in German).

168. Sumi K. and Isuchiya. Toxicity of Decomposition Products, IFF / Combustion Toxicology, vol. 2. (August 1975), p. 213-225.

169. Toxic gas study prompts mask mandate. American City and Country, 1978, v.93, №9,p.8.