Разумное использование воды в борьбе с пожарами на границе леса и поселений

Дефицит воды растёт во многих европейских странах, и главные его причины — климатический кризис и увеличение спроса на воду в городах. В общих рамках устойчивого управления водными ресурсами в ЕС разрабатывается и внедряется водный цикл GUARDIAN для борьбы с лесными пожарами в зоне соприкосновения леса и населённых пунктов Ла-Вальеса (La Vallesa) на основе принципов экономики замкнутого цикла и новых технологических решений. Профилактическая подача воды, подача на этапе подготовки к тушению и при прямой атаке огня проектируются так, чтобы обеспечить оптимальное и эффективное использование воды для снижения риска пожаров в этой зоне.

Вода — самое ценное благо для человечества

Вода — драгоценное благо и дефицитный ресурс во многих странах. Хотя значительная часть нашей планеты покрыта водой, это в основном солёная вода (97 %), и лишь оставшиеся 3 % пресной воды удовлетворяют потребности людей и живых существ. Более того, лишь 1/3 этой оставшейся части составляют поверхностные или подземные воды, доступные для использования.

Климатический кризис, вызывающий экстремальные погодные явления, напрямую негативно влияет на качество и доступность воды. Кроме того, растущий во всём мире спрос на питьевую воду, особенно в городах, приводит к полному нарушению общего водного баланса.

По оценкам Европейского агентства по окружающей среде (EEA), около 1/3 территории ЕС испытывает постоянный или временный водный стресс. Разумеется, средиземноморские страны летом часто сталкиваются с периодами сильной засухи. Однако дефицит воды уже становится проблемой и в северных широтах (например, в Великобритании и Германии). Полный анализ потребностей в воде и связанной с ними нагрузки на окружающую среду в европейском контексте, выполненный EEA, доступен по следующей ссылке. Изучите статистику и воспользуйтесь интерактивными картами!

Источник: Европейское агентство по окружающей среде (EEA), «Water use and environmental pressures».

Вода для борьбы с лесными пожарами: будем использовать её с умом!

Европейцы ежегодно расходуют миллиарды кубометров воды не только на питьё и бытовые нужды, но и на сельское хозяйство, промышленность, торговлю, туризм и отдых.

К видам использования воды относится и пожаротушение — при промышленных, городских или лесных пожарах. Собственно говоря, вода — самое распространённое огнетушащее вещество, поскольку её легко использовать и транспортировать, а по сравнению с другими средствами пожаротушения она доступнее и дешевле. Но самое главное — при тушении пожаров вода действует множеством различных взаимодополняющих способов:

• Охлаждение: теплофизические свойства воды превосходно подходят для отвода тепла от пламени, нагретых продуктов горения и горючих материалов. Фазовый переход из жидкости в пар особенно эффективен для отвода тепловой энергии.
• Изоляция: при испарении объём воды увеличивается в 1700 раз, что вытесняет кислород из зоны пожара и нарушает горение.
• Лишение горючего: вода способствует разбавлению некоторых жидких видов горючего и при подаче под высоким давлением может помогать рассеивать твёрдое горючее за счёт механического воздействия.

Кроме того, вода эффективно поглощает тепловое излучение. Поэтому при пожаре предварительное смачивание соседних горючих материалов помогает сдерживать распространение огня, создавая теплоотвод, который задерживает воспламенение или в конечном итоге предотвращает его.

Все эти механизмы действуют одновременно, когда вода встречается с лесным пожаром. Вода, подаваемая непосредственно на кромку лесного пожара, охлаждает и изолирует зону горения и при достаточной силе струи помогает отделить пламя от доступного горючего.

Однако когда речь идёт о борьбе с лесными пожарами, общая роль воды заслуживает более пристального рассмотрения. Хорошо известно, что влагосодержание горючего материала (то есть количество воды, содержащейся в растительности) играет ключевую роль в процессе воспламенения. Чем больше влаги содержит горючий материал, тем больше энергии требуется для его воспламенения — вплоть до того, что при определённом количестве влаги горение может стать полностью невозможным!

Кроме того, решающее значение имеет и действие воды, находящейся на поверхности горючего материала в результате смачивания на этапе подготовки к тушению. Как отмечает научный сотрудник Университета Северной Каролины (США) доктор Джо Урбас (Joe Urbas), предварительное смачивание декоративной растительности доказало свою эффективность и рекомендуется как действенный способ предотвратить распространение пожаров в зоне соприкосновения леса и населённых пунктов (WUI) на строения. Доктор Урбас даёт нам ключ к пониманию эффективности орошения на этапе подготовки к тушению в своей статье для Encyclopedia of Wildfires and Wildland-Urban Interface fires:

Предварительное смачивание использует теплоту испарения воды, чтобы поддерживать температуру горючих материалов, в той или иной форме покрытых водой, ниже или на уровне около 100 ºC […] Таким образом, количество воды на горючих материалах в момент, когда начинает сказываться воздействие огня, в определённой мере определяет, как долго они смогут противостоять воспламенению

Короче говоря, при управлении лесными пожарами в зоне соприкосновения леса и населённых пунктов воду можно использовать для разных целей на разных этапах:

• Профилактическое орошение: для повышения влажности горючих материалов в любой момент пожароопасного сезона,
• Предварительное смачивание: для покрытия горючих материалов водой на этапе готовности, если поблизости объявлен пожар,
• Прямая атака: подача воды непосредственно на кромку пожара в рамках реагирования.

Три разных, дополняющих друг друга варианта с различными конкретными целями, применяемые на разных этапах управления пожарами (см. Journal 1, чтобы вспомнить концепцию комплексного управления пожарами), вместо классического подхода, при котором с огнём борются только тогда, когда он уже пришёл!

В первой статье я попыталась показать, что защищать нас от пожаров на границе с населёнными пунктами — ответственность не только пожарных (отвечающих за прямую атаку в случае пожара). Теперь задачи лиц, принимающих решения, и специалистов, работающих в зоне соприкосновения леса и населённых пунктов, таковы: 1) научиться разумно использовать эти различные возможности в рамках комплексной стратегии пожарной устойчивости, 2) построить гидравлическую инфраструктуру, способную реализовать решения по орошению при оптимальной конструкции, и 3) предусмотреть устойчивый водный цикл, согласующий доступность воды с потребностями в ней.

Сложно? Безусловно, но осуществимо при правильном подходе — таком, какому следует GUARDIAN! GUARDIAN опирается на принципы устойчивого управления водными ресурсами как на краеугольный камень комплексного проекта устойчивой противопожарной защиты зоны соприкосновения леса и населённых пунктов в Рибарроха-де-Турия (Riba-Roja) и Патерне (Paterna). Посмотрим, как принципы экономики замкнутого цикла могут помочь нам в этом деле!

Управление водными ресурсами и экономика замкнутого цикла: открываются общие возможности!

Подход ЕС к управлению водными ресурсами непременно должен выстраиваться и осуществляться так, чтобы побуждать государства-члены внедрять устойчивые практики и повышать эффективность водоснабжения и водопользования в соответствии с принципами экономики замкнутого цикла.

Устойчивого управления водными ресурсами можно добиться, применяя концепции экономики замкнутого цикла различными способами. В белой книге о воде и экономике замкнутого цикла излагаются основы сочетания управления водными ресурсами с передовыми практиками экономики замкнутого цикла и приводятся убедительные примеры для различных видов водопользования и этапов цикла, например:

• Оптимизация повторного использования воды и энергопотребления
• Улавливание химических веществ и питательных элементов из поверхностного стока или отходов биомассы
• Повторное использование очищенных стоков
• Извлечение ценности из побочных продуктов переработки серых вод

Теперь вопрос в том, как применить этот подход к нашей задаче управления пожарами в зоне соприкосновения леса и населённых пунктов и управления водными ресурсами?

Общая концепция GUARDIAN основана на принципах экономики замкнутого цикла: очищенная вода используется для предотвращения и тушения лесных пожаров и поддержания экосистем. Профессор Франсеск Эрнандес (Francesc Hernández) (Университет Валенсии), отвечающий за подтверждение экономической окупаемости и эффективности GUARDIAN, очень ясно говорит об этом в недавнем интервью (на испанском языке):

Повторное использование воды — это чистый здравый смысл. Это разумно, но нужно воплотить это на практике. Нельзя ограничиваться одной лишь концепцией — нужно способствовать её внедрению

GUARDIAN — выдающийся пример практической реализации решения по управлению водными ресурсами и их использованию для борьбы с лесными пожарами на основе экономики замкнутого цикла. Рассмотрим его подробнее…

Водный цикл в проекте Guardian

Общая стратегия, на которой основан проект GUARDIAN, строится на использовании очищенной воды для повышения устойчивости зоны соприкосновения леса и населённых пунктов к пожарам и предусматривает инфраструктуру для профилактического полива, полива на этапе подготовки к тушению и тушения, связанную с городскими очистными сооружениями. На следующем рисунке показаны основные этапы водного цикла GUARDIAN:

• Разработка технологии: решение GUARDIAN основано на передовых исследованиях, разработках и инновациях в области водоподготовки. Адаптируя решения прошлых европейских проектов (программа LIFE, проект AWARE), GUARDIAN внедряет передовую технологию очистки воды для удаления органических микрозагрязнителей, поступающих главным образом из пестицидов.
• Очистка воды: это инновационное решение будет внедрено на станции регенерации воды (ERA), подключённой в качестве линии третичной очистки к действующим очистным сооружениям (EDAR) Camp de Turia II в Рибарроха-де-Турия, откуда на вход будут поступать стоки после вторичной очистки.
• Распределение воды: вода будет подаваться по специально созданной гидравлической инфраструктуре (трубопроводы, насосные станции, резервуары и т. д.) в зону соприкосновения леса и населённых пунктов Ла-Вальеса. Подача воды будет осуществляться водомётами высокого давления (на треногах или башнях в зависимости от назначения).
• Контроль водопользования: орошение GUARDIAN будет программироваться интеллектуально на основе мониторинга ключевых переменных состояния растительности и окружающей среды с помощью служб прогноза погоды и сети датчиков, развёрнутых на местности и образующих общую систему управления и контроля (CCS) Guardian.
• Потребление воды: GUARDIAN будет подавать воду в зону соприкосновения леса и населённых пунктов Ла-Вальеса (профилактическое орошение, предварительное смачивание и прямая атака) на разных этапах, с разным расходом и продолжительностью в соответствии с сигналами CCS, связанной с электронными устройствами управления подачей воды.
• Повторное использование воды: избыток очищенной воды получит вторичное применение для улучшения качества экосистем на водно-болотном угодье Ла-Вальеса, которое в настоящее время питается водой низкого качества.

Следите за будущими публикациями и выпусками журнала GUARDIAN — все эти составляющие вскоре будут подробно проанализированы!