РОЗДІЛ 2
МЕТОДИКИ ДОСЛІДЖЕНЬ СИСТЕМ ВОДОПОСТАЧАННЯ
2.1. Витрати води на зовнішнє пожежогасіння
Для проведення досліджень, автор роботи особисто виїжджав на пожежі у складі
чергових змін підрозділів пожежно-рятувальної служби районних центрів
Рівненської області та обласного центру. При цьому, фіксувався час отримання
повідомлення, час збору особового складу, час виїзду, швидкість слідування
пожежних автомобілів, стан доріг, час прибуття до місця виклику та час
розгортання і подачі вогнегасних засобів. При виїзді зверталась увага на
населений пункт у якому виникла пожежа (кількість мешканців), поверховість та
вогнестійкість будівлі, споруди, охопленої вогнем, наявність та стан систем
водопостачання, відстань до них та можливість їх використання, погодні умови
інші фактори, що ускладнювали або поліпшували умови ліквідації пожежі.
Експериментальні значення витрат води визначались шляхом ділення об’єму
цистерни пожежного автомобіля на час за секундоміром, за який він витрачався
через пожежні стволи, на пожежу. Деякі значення витрат води визначались за
допомогою установки (рис. 2.1), на підставі раніше зафіксованих напорів на
пожежних насосах автомобілів, схем подачі необхідних витрат води та певних
видів ручних пожежних стволів.
Ряд значень, необхідних для визначення витрат води, термінів виїзду, повернення
та роботи підрозділів визначались з Журналів обліку пожеж, Карток обліку
оперативно-тактичних дій та Справ про пожежі підрозділів пожежно-рятувальної
служби районних центрів Рівненщини.
Всі дані, необхідні для аналізу, зводились у таблиці (додатки: А, Б).
Задаючи табличні дані експериментальних досліджень про час виникнення пожежі,
час слідування пожежних підрозділів до місця виклику, час гасіння, та фактичні
витрати води з таблиць додатків А, Б, використовуючи програму Mіcrosoft Excel,
будували гістограми (див. рис. 3.1, 3.2, 3.3, 4.1, 4.2).
Перед початком проведення математичного моделювання, необхідно визначити
реальні числові значення фізичних величин. Більшість із них задаються у
табличному вигляді в довідниках [12,48] (лінійна швидкість розповсюдження
пожежі, інтенсивність подачі вогнегасних речовин, коефіцієнти опору пожежних
рукавів та стволів і т.д.). Крім того, на час ліквідації пожежі впливають такі
величини, як час прибуття пожежного підрозділу та фактичні витрати води.
Нормативною літературою нормуються витрати води для цілей пожежогасіння [6,7]
та радіус виїзду пожежного депо [14,16,17].
При необмежених ресурсах води та необмеженій інтенсивності її подачі, час
ліквідації пожежі буде малим. Але основна проблема полягає у обмеженості даних
ресурсів і необхідності обґрунтованого вибору необхідної витрати води та
оптимальної швидкості її подачі для забезпечення оперативного гасіння пожежі
при розумних економічних витратах.
Подібні оцінки для населених пунктів із великою кількістю жителів (більше 5
тис. осіб) зроблені у роботах Є. Іванова [19]. Витрати води там описуються за
допомогою експоненційного закону розподілу. При оцінці пожеж у населених
пунктах Івановської області (Росія) Є. Родіоновим у роботі [38] використано
закон розподілу Ерланга 1-го та 2-го порядку та досліджувались і аналізувались
пожежі в населених пунктах із числом жителів від 1 тис. до 500 тис. мешканців.
Витрати води для пожежогасіння в сільських населених пунктах України з
невеликою чисельністю мешканців до цього часу не досліджувались.
Для аналізу та проведення досліджень населені пункти Рівненщини, аналогічно до
існуючих вітчизняних та закордонних норм, було розділено на дві групи: із
населенням до 1 тис. осіб та з населенням більше, ніж 1 тис. осіб.
Оскільки у літературних джерелах [19,38] доведено, що розподіл витрат води для
цілей пожежогасіння описується експоненційним законом [19] чи законом розподілу
Ерланга [38], при дослідженні пожеж у Рівненській області висунуто наступні
гіпотези:
витрати води на пожежогасіння описуються експоненційним законом розподілу;
витрати води на пожежогасіння описуються законом розподілу Ерланга.
Оскільки у попередніх роботах використовувався тільки розподіл Ерланга 1-го та
2-го порядків, то з метою підвищення точності оцінки цікавим є питанням про
можливість опису витрат води за допомогою розподілу Ерланга вищих порядків
–3–10-го.
Для перевірки висунутих гіпотез досліджувались реальні пожежі у Рівненській
області (див. додатки: А, Б), а для їх аналізу застосовувались методи
математичної статистики та теорії ймовірностей.
Як відомо із літератури [19,38], витрати води на пожежогасіння (q) описуються
експоненційним або законом розподілу Ерланга.
Щільність екпоненційного розподілу має вигляд:
(2.1)
де A – параметр розподілу.
Математичне сподівання () витрат води та його дисперсію () обчислюють за
наступними формулами:
(2.2)
(2.3)
Закон розподілу Ерланга має наступний характер:
, (2.4)
де - гамма-функція;
- параметр закону розподілу Ерланга;
- порядок закону розподілу, причому , а та ціле.
Математичне сподівання витрат води та його дисперсія у цьому випадку наступні:
, (2.5)
. (2.6)
Для визначення параметрів розподілів на підставі даних про пожежі у Рівненській
області застосовувались методи апроксимації функцій та критеріїв згоди.
Оскільки, витрати води описуються розподілом, що не підлягає нормальному
закону, то у нашому випадку критерії відхилення розподілу від нормального
застосовувати не доцільно. Критерії згоди добре працюють на великих вибірках
даних та при кількості інтервалів гістограми більшій, ніж 10. У даному випадку
гістограма розподілу витрат води має лише 4-5 інтервалів та носить яскраво
виражений “дискретний”
- Київ+380960830922