Разработка методики оценки скорости распространения верховых лесных пожаров в сопряженной постановке

Освещение

При работе за компьютером именно глаза получают наибольшую нагрузку. Это связано с тем, что воздействие оказывает не только естественное и искусственное освещение, но и сам монитор. Неудовлетворительное освещение влияет не только на скорость работы, оно вызывает общее утомление организма, может привести к травматизму, а в перспективе - к нарушению или полной потере зрения.

Нормирование параметров освещенности в данном случае необходимо осуществлять при помощи двух документов - СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. «Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий», который определяет наименьшую освещенность рабочих поверхностей в зависимости от вида производимой деятельности и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы», который нормирует параметры при работе за компьютером.

Допустимые параметры приведены в таблицах 4.4 и 4.5

В СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы» указаны следующие требования к параметрам освещения:

-Освещенность на поверхности стола в зоне размещения рабочего документа должна быть 300 - 500 лк

-Освещенность поверхности экрана не должна быть более 300 лк

-Яркость светящихся поверхностей (окна, светильники и др.), находящихся в поле зрения, должна быть не более 200 кд/м2.

- яркость бликов на экране ПЭВМ не должна превышать 40 кд/м2 и яркость потолка не должна превышать 200 кд/м2.

- В качестве источников света при искусственном освещении следует применять преимущественно люминесцентные лампы типа ЛБ и компактные люминесцентные лампы (КЛЛ).

- Коэффициент пульсации не должен превышать 5%.

При недостаточном освещении необходимо использовать более сильные лампы, увеличить количество источников света. При повышенной яркости необходимо снижать её, либо работать в спектральных очках.

Таблица 4.4 Допустимые визуальные параметры устройств отображения информации

Параметры	Допустимые значения
Яркость белого поля	Не менее 35 кд/м2
Неравномерность яркости рабочего поля	Не более 20%
Контрастность (для монохромного режима)	Не менее 3:1
Временная нестабильность изображения (непреднамеренное изменение во времени яркости изображения на экране дисплея)	Не должна фиксироваться

Таблица 4.5

Нормируемые параметры естественного и искусственного освещения

Помещения	Рабочая поверхность и плоскость нормирования КЕО и освещенности (Г- горизонтальная, В - вертикальная) и высота плоскости над полом, м	Естественное освещение	Совмещенное освещение	Искусственное освещение
		КЕО ен, %	КЕО ен, %
		при верхнем или комбинированном освещении	при боковом освещении	при верхнем или комбинированном освещении	при боковом освещении	Освещенность, лк
						при комбинированном освещении	при общем освещении
						всего	от общего
Помещения для работы с дисплеями и видеотерминалами, залы ЭВМ	Г-0,8	3,5	1,2	2,1	0,7	500	300	400
	Экран монитора: В-1,2	-	-	-	-	-	-	200

Психофизиологические факторы.

Работа за компьютером связана с длительными статическими нагрузками на позвоночник и динамическими нагрузками на кисти рук и пальцы. Не эргономичное положение тела приводит не только к хроническим проблемам со здоровьем, но и снижает производительность труда, ухудшает восприятие информации, внимание, увеличивает утомляемость.
Длительное умственное перенапряжение, связанное с работой по математическому моделированию, ведет к психосоматическим проблемам - головной боли, утомляемости, нервозности.

Для снижения отрицательного воздействия на организм этих вредных факторов, необходимо выполнять некоторые мероприятия. Важно обеспечивать эргономичное место работы -иметь стулья со спинкой и подлокотниками и регулируемой высотой, иметь достаточно просторный стол для удобного размещения монитора, клавиатуры и документов.
Для снижения умственного напряжения необходимо устраивать перерывы в работе (также это важно для сохранения зрения), использовать возможности цветового оформления (например, окраска стен в неяркий синий цвет). Будет нелишним выдача работникам памятки с различными упражнениями для снижения напряжения спины, ног, шеи, глаз.

Электробезопасность

Источниками опасностей в данном случае являются токоведущие части электрооборудования - компьютера и периферийных устройств. Анализ опасных факторов - опасные уровни статического напряжения и опасность замыкания цепи на человека будет приведен в следующем разделе. Повышенный уровень электромагнитных излучений, высокая напряженность электрического и магнитного полей относятся к вредным факторам. Эти воздействия нормируются следующим образом:

Таблица 4.6

Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ

Наименование параметров	ВДУ ЭМП
Напряженность электрического поля	в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц	25 В/м
	в диапазоне частот 2 кГц - 400 кГц	2,5 В/м
Плотность магнитного потока	в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц	250 нТл
	в диапазоне частот 2 кГц - 400 кГц	25 нТл
Напряженность электростатического поля	15 кВ/м
Электростатический потенциал экрана видеомонитора	500 В

Для обеспечения защиты сотрудника от электромагнитных излучений необходимо организовать правильное размещение и порядок работы за компьютером. Мониторы следует размещать так, чтобы сзади и сбоку в непосредственной близости не находились люди. Если планируется не использовать компьютер некоторое время, то его лучше отключить. Также во время перерывов работники не должны находиться возле компьютеров.

4.1.2 Анализ опасных производственных факторов

Электробезопасность

Опасность поражения электричеством является главной опасностью при работе за компьютером. Существует не только вероятность поражения самого человека, возможно возникновение пожара вследствие замыкания электрической цепи, возможна порча ценного оборудования. Поэтому электробезопасности уделяется большое внимание.

Оценка и анализ электробезопасности в лаборатории осуществляется при помощи «Правил устройства электроустановок» [31].

Вначале необходимо определить класс помещения по электробезопасности. Поскольку в лаборатории нет агрессивных веществ, токопроводящей пыли и полов, и повышенной влажности (свыше 75%), высокой температуры (свыше 35°С) и нет возможности одновременного прикосновения к имеющим связь с землей металлоконструкциям и металлическим частям электрооборудования, то помещение можно отнести к помещениям без повышенной опасности. [32]

Для работы за компьютером установлены следующие нормативы (табл. 4.7)

Таблица 4.7 Временные допустимые уровни ЭМП, создаваемых ПЭВМ (СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03)

Наименование параметров	ВДУ ЭМП
Напряженность электрического поля	в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц	25 В/м
	в диапазоне частот 2 кГц - 400 кГц	2,5 В/м
Плотность магнитного потока	в диапазоне частот 5 Гц - 2 кГц	250 нТл
	в диапазоне частот 2 кГц - 400 кГц	25 нТл
Напряженность электростатического поля	15 кВ/м
Электростатический потенциал экрана видеомонитора	500 В

Воздействие электромагнитных полей на человека проявляется в виде возникновения болезней в наиболее ослабленных системах организма - нервной, иммунной, эндокринной. Увеличивается утомляемость, нервозность, возбуждение ЦНС. Согласно ПУЭ и СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 [29], при работе с компьютерами для обеспечения электробезопасности следует соблюдать правила:

- электрооборудование, имеющее контакты для подключения заземления, должно быть заземлено, а помещения, где размещаются рабочие места с ПЭВМ (компьютерами), должны быть оборудованы защитным заземлением (занулением) в соответствии с техническими требованиями по эксплуатации оборудования;

- все крышки и защитные панели должны находиться на своих местах (при отсутствии крышки или защитной панели эксплуатация электрооборудования не допускается);

- при работе с электрооборудованием не допускать попадания влаги на поверхность электрооборудования, а также запрещается работать на электрооборудовании влажными руками;

- вентиляционные отверстия электрооборудования не должны быть перекрыты находящимися вплотную стенами, мебелью, посторонними предметами;

- выдергивание штепсельной вилки электроприбора необходимо осуществлять за корпус штепсельной вилки, при необходимости придерживая другой рукой корпус штепсельной розетки;

- подключение и отключение разъемов компьютеров и оргтехники должно производиться при отключенном питании (за исключением подключения и отключения USB-устройств);

- удаление пыли с электрооборудования должно производиться в отключенном от электрической цепи состоянии;

- перед использованием электроприборов необходимо проверить надёжность крепления электророзетки, свериться с номиналом используемого напряжения;

- в помещениях, в которых используется напряжение двух и более номиналов, на всех штепсельных розетках должны быть надписи с указанием номинального напряжения;

- корпуса штепсельных розеток и выключателей не должны содержать трещин, оплавлений и других дефектов, способных снизить защитные свойства или нарушить надёжность контакта;

- недопустимо использовать штепсельные разъёмы в случае существенного нагревания штепсельной розетки или вилки электроприбора при эксплуатации;

- кабели (шнуры) электропитания не должны содержать повреждений изоляции, сильных изгибов и скручиваний;

Персонал, работа которого связана с возможностью поражения электрическим током, должен пройти обучение с присвоением I группы по электробезопасности.

4.2 Экологическая безопасность

Работы за ПЭВМ, к которым относится математическое моделирование, напрямую не влияют на окружающую среду. Однако отслужившая электроника, лампы, батареи при неправильной утилизации являются опасными и требуют особого подхода. Также имеют место и другие воздействия.

Утилизация электроники.

Утилизация электроники контролируется по двум причинам. Во-первых, на обычных свалках под открытым небом составляющие компьютера разрушаются и в окружающую среду поступают такие вещества как свинец, сурьма, кадмий, мышьяк, а также соединения на основе поливинилхлорида и фенолформальдегида. А во-вторых, в состав компьютеров старых образцов входит некоторое количество драгоценных металлов (в основном, золота), перемещение и оборот которых находится под государственным контролем. Утилизация компьютеров и оргтехники производится согласно методике, утвержденной государственным комитетом РФ по телекоммуникациям [32]. Согласно этой методике, существуют 4 этапа проведения работ - информационное обеспечение, заключение договоров, разборка техники и реализация партий лома. При этом в рамках договора реализуются не только элементы, содержащие драгоценные металлы, но и ломы цветных и черных металлов и пластмасса для вторичной переработки (до 95%). Таким образом выполняется сразу две задачи - сбережение ресурсов и уменьшение количества твердых отходов.

Утилизация люминесцентных ламп.

Что касается люминесцентных ламп, то тут ситуация двоякая. С одной стороны, эти лампы считаются экономичными и энергосберегающими, что, несомненно, является плюсом, поскольку массовое использование энергосберегающих ламп несколько снизит потребность в электроэнергии. С другой стороны, в люминесцентных лампах используется ртуть, что переводит отработанные лампы из обычных отходов в опасные, требующие специальной утилизации. Для юридических лиц необходимо заключать контракты с компаниями, занимающимися утилизацией токсичных отходов, что несет дополнительные расходы.

Стоит упомянуть также о том, что компьютерное оборудование должно соответствовать различным стандартам безопасности для обеспечения в том числе, и защиты окружающей среды. К таким стандартам можно отнести:

FCC - сертификат, устанавливающий нормативы электромагнитных и радионаводок, создаваемых оборудованием. Компьютер относится к классу B.

MPR-II - стандарт, определяющий предельные уровни электромагнитного излучения для мониторов.

TCO-07 - экологический стандарт, регламентирующий многие факторы эргономику, электромагнитные излучения, акустический шум, электробезопасность, экологическую безопасность, экономию электроэнергии.

EPA Energy Star - стандарт, распространяющийся на энергопотребление и обеспечивающий снижение потребления энергии в период бездействия.

Другие воздействия

Стоит сказать и про некоторые другие воздействия данного вида работ на окружающую среду. Это утилизация твердых бытовых отходов и пользование коммунально-энергетическими сетями. Физические и юридические лица обязаны платить налог на утилизацию ТБО, пользование КЭС и очистку сточных вод.

Для уменьшения воздействия на окружающую среду этими путями можно использовать рациональный порядок пользования КЭС: не оставлять открытыми краны, не использовать электроэнергию там, где это не нужно (например, оставлять освещение после ухода), применять энергосберегающие лампы. Для облегчения утилизации ТБО необходимо сортировать отходы.

4.3. Безопасность в чрезвычайных ситуациях

Для лаборатории, находящейся в здании промышленного корпуса, наиболее вероятными и опасными являются следующие ЧС:

-Пожары (взрывы) в зданиях (сооружениях);

-Внезапное обрушение зданий;

-Повреждение зданий вследствие военных действий.

4.3.1 Пожарная и взрывная безопасность

Согласно ФЗ №123 «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности» [36], помещение относится к классу Ф 4.3 (здание органов управления учреждений, проектно-конструкторских организаций, информационных и редакционно-издательских организаций, научных организаций, банков, контор, офисов.

Основными причинами пожаров и взрывов являются электроустановки (ПЭВМ) - искры при замыкании электрической цепи, неисправности в розетках и проводке, накопление статического электричества на токопроводящих элементах. Также возможны и другие причины возгорания и взрывов, но они маловероятны (неосторожное обращение с огнем, курение на рабочем месте, размещение легковоспламеняемых конструкций и материалов вблизи отопительных приборов, удар молнии).

Способы устранения причин пожаров могут быть следующие:

Предупредительные (организационные):

- правильный выбор электрооборудования и способов его монтажа, систематический ремонт и контроль неисправности;

- изолирование отопительных приборов от сгораемых конструкций и материалов,

- запрещение хранения, транспортирования и содержания на рабочих местах огнеопасных жидкостей и растворов

-предупреждение появления искровых разрядов статического электричества;

-Правильная организация заземления;

-Обучение персонала правилам пожарной безопасности;

-Размещение планов эвакуации,

Технические:

-Обеспечение первичными средствами пожаротушения. Согласно [33], в помещениях с возможными пожарами класса А и Е (горение твердых материалов и электроустановок) необходимо иметь 2 порошковых огнетушителя.

-Обеспечение сигнализации и оповещения. Для этого можно использовать охранно-пожарную сигнализацию, которая обеспечит своевременное обнаружение возгорания, включит оповещение и передаст сигнал на пункт управления.

4.4 Расчет искусственного освещения

Для работы за компьютером очень важно выбрать правильное и рациональное освещение. Слишком яркие или слишком тусклые лампы вызывают утомление, снижают работоспособность. Лампа, направленная на экран, вызывает блики, которые мешают в работе. Также необходимо учесть, что работа ведется не только на компьютере, но и на обычной бумаге.

С точки зрения экологичности, безопасности и эргономичности, следует использовать люминесцентные лампы для организации общего освещения, а для местного - светодиодные или люминесцентные.

Расчет освещения ведется для аудитории 155 8 корпуса. Размеры помещения 6х4,5х4 м. Для освещения используется 6 ламп типа ЛВО34. Требуемый уровень освещенности - 300 лк [29]. Расчет освещения ведется согласно методическому пособию [34]

Расположение светильников отражено на рисунке (4.1)

Рисунок 4.1 Расположение светильников в помещении

Расчет светового потока лампы ведется по формуле:

(4.1)

Где Ф - световой поток, лм

ЕН - нормированная минимальная освещенность, лк;

S - площадь помещения, м2

Кз - коэффициент запаса;

Z - коэффициент неравномерности (для люминесцентных ламп = 1,1);

N - число ламп в помещении

? - коэффициент использования светового потока.

Минимальная освещенность, согласно [10] - 300 лк.

Площадь помещения S=А*В=6*4,5=27 м2

Кз определяем по таблице. Значение коэффициента равно 1,5 (т.к. помещение с малым выделением пыли);

N определяем как количество светильников, умноженное на число ламп в нем. Для данного помещения оно равно 6*4=24.

Чтобы определить ?, необходимо найти i - индекс помещения.

I=, (4.2)

где h - расстояние от подвеса до рабочей поверхности.

h=H-h рабочей поверхности-h свеса=4-0,7-0,2=3,1 м.

Тогда i=;

Коэффициенты отражения потолка и стен субъективно равны 70% и 50% соответственно.

Согласно таблице, коэффициент использования равен 39%.

Тогда =1428 лм.

По таблице выбираем номинал лампы - ЛБ30 с потоком 1650 лм. Делаем проверку выполнения условия:

Получаем: -10%?13%?+20%. Условие выполнено.

Электрическая мощность осветительной установки Р=24*30=720 Вт.

Вывод

В данном разделе были определены опасные и вредные факторы, которые присущи работе за компьютером, проанализированы их воздействия на организм человека и возможные способы уменьшения этого воздействия. Также были определены пути воздействия на окружающую среду.

В качестве практических расчетов был проведен расчет освещения в одной из аудиторий университета.

Заключение

В данной работе была разработана математическая модель верхового лесного пожара в сопряженной постановке с учетом противопожарных разрывов. Применение данной модели позволяет вести расчеты скорости распространения лесного пожара в зависимости от различных параметров лесного массива. Проведены численные расчеты и получены данные распределения температуры, концентрации кислорода и горючих продуктов пиролиза, а также поля скоростей. На основе полученных данных можно сделать вывод, что с течением времени возрастают температуры газовой и твердой фаз, происходит уменьшение массовой концентрации кислорода и изменение количества горючих продуктов пиролиза и объемных долей фаз на нижней границе полога леса вблизи очага горения. Также перед фронтом горения возникает вихрь, который уменьшается с увеличением скорости ветра.

Были определены размеры противопожарного разрыва в зависимости от влагосодержания, запаса ЛГМ и скорости ветра.

Список публикаций

1. Математическое моделирование взаимодействия фронта лесного пожара с противопожарными разрывами/ Иванова М.В. // IV Всероссийская научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность», Томск, 26-30 мая 2014 г. с. 140-145

2. Исследование взаимодействия фронта верхового лесного пожара с противопожарными разрывами/Иванова М.В. // V Всероссийская научно-техническая конференция молодых ученых, аспирантов и студентов «Неразрушающий контроль: электронное приборостроение, технологии, безопасность», Томск, 25-29 мая 2015 г. Включена в заявку на публикацию.

Список литературы

1. Гришин А.М. Математические модели лесных пожаров / А.М.Гришин. - Томск: Изд-во Томского университета, 1981. - 277 с.

2. Гришин А.М. О математическом моделировании природных пожаров и катастроф / А.М. Гришин // Вестник Томского Государственного университета. Математика и механика. -2008. -№2. -С.105-113.

3. http://www.70.mchs.gov.ru/pressroom/news/item/687576/

4. Fons, W.L. Analysis of fire spread in light forest fuels / W.L. Fons // Journal of Agric. Res. - 1946. - Vol. 72, N 3. - P. 93-121.

5. Byram, G.M. The modeling of fire whirlwinds /G.M. Byram, R.E. Martin // Forest Science. - 1970. - Vol. 16. N 4. - P. 586-398.

6. Rothermel, R.C. A mathematical model for fire spread predictions in wildland fuels / R.C. Rothermel. - USDA Forest Service Research Paper INT-115, Ogden, 1972. - 40 p. (Intermountain Forest and Range Exp. Stn.).

7. Доррер, Г.А. Динамика лесных пожаров/ Г.А. Доррер; Ин-т вычислительного моделирования СО РАН, М-во образования и науки РФ, Федеральное агентство по образованию, Сиб. гос. Технологический ун-т - Новосибирск: Изд-во СО РАН, 2008. - 404 с.,

8. Нестеров, В.Г. Горимость леса и методы ее определения / В.Г. Нестеров. - Л.: Гослесбумиздат, 1949. - 74 с.

9. Гостинцев Ю.А. Аэродинамика среды при больших пожарах. Линейный пожар. Черноголовка: ИХВ АН СССР, 1977. - 51 с. (Препринт).

10. Конев, Э.В. Физические основы горения растительных материалов / Э.В. Конев. - Новосибирск: Наука, 1977. - 239 с.

11. Кисляхов Е. К. Влияние влагосодержания лесных горючих материалов на предел пламенного горения/Е. К. Кисляхов // Исследование компонентов лесных биогеоценозов Сибири, Красноярск, 1976. т.С. 145 - 147

12. Коровин Г.Н. Методика расчета некоторых параметров низовых лесных пожаров / Сборник научных трудов Л.: ЛенНИИЛХ, 1969. - В. XII. - С. 244--262.

13. Гришин А.М. Грузин А.Д, Зверев В.Г. Математическая теория верховых лесных пожаров // В сб. Теплофизика лесных пожаров, Новосибирск, Изд-во ИТФ СО РАН, 1985, С.38-75.

14. Perminov V.A. Numerical Solution of Reynolds equations for Forest Fire Spread//Lecture Notes in Computer Science. - 2002. -V.2329.-P.823-832.

15. Патанкар С.В. Численные метода решения задач теплообмена и динамики жидкости. - М.: Энергоатомиздат, 1984. - 152 с.

16. Перминов В.А. О возникновении и распространении лесных пожаров // Информационные технологии и математическое моделирование: Материалы V Международной научно-практической конференции. - Томск: Изд-во Томского госуниверситета, 2006. Ч.2 -С.45-47.

17. Перминов В.А. О возникновении и распространении лесных пожаров // Информационные технологии и математическое моделирование: Материалы V Международной научно-практической конференции. - Томск: Изд-во Томского госуниверситета, 2006. Ч.2 -С.45-47.

18. Ходаков В.Е., Жарикова М.В. Лесные пожары: методы исследования. ? Херсон: Гринь Д.С., 2011. ? 470 с.

19. .Perminov V. Mathematical modeling of forest fires taking account of the firebreaks // Advances in Forestry Letters. - 2013. -V.2, N 1.

20. СанПиН 2.2.4.548-96. Гигиенические требования к микроклимату производственных помещений.

21. ГОСТ 12.1.003-83 (1999) ССБТ. Шум. Общие требования безопасности;

22. СНиП П-12-77. Защита от шума;

23. СН 2.2.4/2.1.8.562-96. Шум на рабочих местах, в помещениях жилых, общественных зданий и на территории жилой застройки. М.: Минздрав России, 1997

24. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Защитное заземление, зануление.

25. ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.

26. ГОСТ 12.1.006-84.ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля (до 01. 01. 96).

27. СанПиН 2.2.4.1191-03. Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Электромагнитные поля в производственных условиях». - М.: Госкомсанэпиднадзор России, 2003

28. СанПиН 2.2.1/2.1.1.1278-03. Гигиенические требования к естественному, искусственному и совмещенному освещению жилых и общественных зданий. - М.: Госкомсанэпиднадзор, 2003.

29. СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 Санитарно-эпидемиологические правила и нормативы «Гигиенические требования к персональным электронно-вычислительным машинам и организации работы». - М.: Госкомсанэпиднадзор, 2003

30. Р 2.2.2006-05. Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда. - М.: Минздрав России, 1999.

31. Правила устройства электроустановок. 6-е изд. с изм. и дополн. - СПб, 2000. - 123 с.

32. Методика проведения работ по комплексной утилизации вторичных драгоценных металлов из отработанных средств вычислительной техники - НЦПИ: Государственный комитет РФ по телекоммуникациям, 1999

33. Постановление Правительства РФ от 25 апреля 2012 г. №390 «Правила противопожарного режима в Российской Федерации»

34. Безопасность жизнедеятельности: практикум / Ю.В. Бородин, М.В. Василевский, А.Г. Дашковский, О.Б. Назаренко, Ю.Ф. Свиридов, Н.А. Чулков, Ю.М. Федорчук. -- Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2009. -- 101 с.

35. ГОСТ 12.0.003-74 ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация

36. Федеральный закон №123 от 4 июля 2008 г. «Технический регламент о требованиях пожарной безопасности»

Размещено на Allbest.ur