CC BY
68
УДК 622.277.3; 622.278 М.И. Кон-фан-сан
РАЗРАБОТКА СИСТЕМЫ ИММИТАЦИОННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ПРОГНОЗИРОВАВАНИЯ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ
Разрабатывается система имитационного моделирования для выполнения задач математического и имитационного моделирования по прогнозированию распространения лесных пожаров.
Ключевые слова: лесные пожары, имитационное моделирование
ТТ есные пожары являются бедствием во всем мире. В ре-
Jж. зультате лесных пожаров выгорают огромные площади лесных массивов, уничтожаются уникальные экосистемы, в атмосферу попадают продукты процесса горения углекислый газ, угарный газ и окись азота. По состоянию на 2006 год в Российской Федерации произошло 25 520 лесных пожаров, выгорело 1 273 096,6 га лесных земель, убытки составили 26 002 073 тыс. рублей.
Зарубежными системами оценки пожарной опасности являются NFDRS (National Fire Danger Rating System) в США, и CFFDRS (Canadian Forest Fire Danger Rating System) в Канаде. NFDRS основана на модели Ротермела и фундаментальных процессах, учитывает модель горючего, тип топлива, температуру и влажность воздуха, продолжительность дождя, наклон поверхности, скорость ветра, влажность топлива, содержит компоненту распространения, освобождения энергии, индекс горения, компоненту возгорания от человеческого фактора и грозового разряда, индекс пожара. Внедрена в США, тестировалась в Южной Африке, Европе, Азии и Австралии. Неудобством является увеличение сложности модели при апробации в новых условиях, требует данные, которые не всегда быстро доступны.
СFFDRS спроектирована и введена в середине 1920-ых годов. Сосновый и широколиственный лес используется как стандартный тип горючего. CFFDRS учитывает метеорологические условия, скорость и направление ветра, положение солнца, топографию местности, горючие материалы, риск возгорания
от человеческого фактора и гроз, возможность возникновения, поведение, вероятность распространения и интенсивность пожара, расход ЛГМ. Система CFFDRS является одной из самых разработанных и широко применяющихся, ее адаптировали для своих территорий Новая Зеландия, Фиджи, Мексика, Аляска, Флорида и страны юго-восточной Азии.
Оценка пожарной опасности в Российской Федерации базируется на определении комплексного показателя В.Г. Нестерова и дальнейшей классификацией по шкале пожарной опасности И.С. Мелехова. Данная методика прогнозирования лесных пожаров была разработана в 40-х годах прошлого столетия, и на текущий момент не соответствует требованиям современности. Опыт применения методики вскрыл ее многочисленные недостатки. Недостатком подхода Нестерова является учет только метеорологических показателей, а реальные физические процессы происходящие в слое ЛГМ не учитываются, поэтому не всегда класс пожарной опасности вычисленный по комплексному показателю Нестерова соответствует реальному. Другим недостатком является факт того, что комплексный показатель нельзя применить на обширных малонаселенных территориях, на которых сеть метеостанций редка или отсутствует совсем.
С целью анализа, исследования, выявления связей и закономерностей, применения существующих методов, методик и моделей, разработки новых с последующей апробацией, разрабатывается система имитационного моделирования прогнозирования распространения лесных пожаров. Которая будет являться базой для выполнения задач математического и имитационного моделирования по прогнозированию распространения лесных пожаров.
Общая структура системы имитационного моделирования прогнозирования распространения лесных пожаров представлена на рисунке.
База данных системы имитационного моделирования прогнозирования распространения лесных пожаров содержит данные лесных хозяйств Красноярского края, тип и характеристики ЛГМ, данные рельефа местности на основе топографических карт, метеорологические данные, данные влажности горючих материалов и их запаса, скорости и направления ветра, пирологические характеристики ЛГМ, антропогенную нагрузку.
Таблицы, связи, предстьавления, тригеры
Уровень 2: Сервер баз данных
Данные
Карта
Уровень 3: 3D конструктор карт
Данные, карта
Уровень 4: Система иммитационного моделирования
Структура системы
В качестве математического аппарата используемого в системе выбрана модель Ротермела, построение контура горения основано на использовании численного метода подвижных сеток.
В качестве инструментария для реализации используется следующее программное обеспечение: ErWin Data Modeler, BpWin, Microsoft SQL Server 2005, Microsoft Visual Studio 2008, Microsoft DirectX SDK, 3ds Max 2009.
Система имитационного моделирования прогнозирования распространения лесных пожаров предназначена для проведения НИР в области лесных пожаров. Применима в Федеральном агентстве лесного хозяйства РФ.
--------------------------------------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Доррер Г.А. Математические модели динамики лесных пожаров. - М.: Лесная промышленность, 1979. - 160 с.
2. Гришин А.М. Математические модели лесных пожаров. - Томск: Изд-во Томск, ун-та, 1981, 277 с. ШИН
Konfan-san M.I.
DEVELOPMENT OF A SIMULATION MODELLING SYSTEM PREDICT THE SPREAD OF FOREST FIRES
The simulation modeling system is developed for performance of tasks mathematical and simulation modeling on forecasting of distribution offorest fires.
Key words: forest fires, simulation modeling.
— Коротко об авторе ---------------------------------------------
Кон-фан-сан Михаил Игоревич - магистр, аспирант Сибирского государственного Технологического университета, научный сотрудник, Е-шай: [email protected]
