Тип публикации: статья из журнала
Год издания: 2016
Ключевые слова: математическое моделирование, природные пожары, гибридные модели, mathematical modeling, wildfires, hybrid models
Аннотация: Природные пожары являются мощным природным и антропогенным фактором, существенно изменяющим функ- ционирование и состояние лесов.Стихийный природный пожар - опасный и динамичный процесс, который наносит огромный ущерб, как экологии (для восстановления леса требуется несколько десятков лет), так и экономике государства. Для стран, бПоказать полностьюольшую часть их территории занимают леса (таких как Российская Федерация, Канада, Германия, США и другие), проблема лесных пожаров стоит особенно остро. Эффективная борьба с пожаром невозможна без предсказания его поведения, для чего требуются математические модели его поведения. Оперативное прогнозирование распространения природного пожара в значительной мере может повысить качество и безопасность борьбы с ними.В работе рассмотрены различные виды моделей (аналитические, экспериментальные, гибридные), используемых для математического моделирования природных пожаров, их положительные и отрицательные особенности. Предложен проект информационной системы, использующий гибридную модель (экспериментальная модель расчета распростране- ния кромки пожара, использующая в качестве входных данных информацию о ветре, рассчитанную при помощи анали- тической модели расчета поля ветра) для повышения скорости расчетов. В проекте рассмотрены возможные средства ре- ализации и алгоритмы. Для моделирования распространения кромки пожара предложен алгоритм, основанный на методе подвижных сеток, а для моделирования ветра - алгоритм, основанный на WRF-Fire (который в свою очередь использует метод крупных вихрей LES). Данный набор моделей позволит повысить точность расчетов пожара, без значительного по- вышения сложности этих расчетов (скорость расчетов соизмерима со скоростью протекания реального процесса).Большое внимание уделено источникам исходных данных, необходимых для расчета скорости распространения природных пожаров, а так же существенно влияющих на его точность.Данный проект может быть использован для последующей разработки информационной системы, позволяющей осуществлять относительно точное, и в то же время оперативное моделирование природных пожаров. Wildfires are a powerful natural and anthropogenic factor that significantly alters behaviour and state of forests.Emergent wildfire is a dangerous and dynamic process that causes great damage to both ecology (reforestation requires several decades) and economy of the state. For countries, most of the territory of which is covered by forests (such as the Russian Federation, Canada, Germany, the USA, etc.), the problem of forest fires is particularly acute. Effective fire fighting is impossible without predictions of its behaviour, which requires mathematical models of its behaviour. Timely forecasting of the wildfire spread can greatly improve the quality and safety of dealing with them.The article examines different types of models (analytical, experimental, hybrid) used for mathematical modelling of wildfires, their positive and negative aspects. The author proposes a project of the information system that uses a hybrid model (an experimental model for calculating the spread of the fire edge using information about the wind as input data that is calculated using the analytical model for calculating the wind field) in order to improve the calculation speed. The project examines possible means of implementation and algorithms. To model the fire edge spreading, the author proposes an algorithm based on the moving mesh method, and to model the wind - an algorithm based on the WRF-Fire (which, in turn, uses the LES large-eddy simulation method). This set of models will increase the accuracy of calculations of fire without significantly increasing the complexity of these calculations (the calculation speed is commensurate with the actual process flow rate).Much attention is paid to the sources of the input data needed to calculate the speed of wildfire spread and those significantly affecting its accuracy.This project can be used for further development of the information system that helps to carry out relatively accurate and, at the same time, timely modelling of wildfires.
Журнал: Хвойные бореальной зоны
Выпуск журнала: Т. 34, № 3-4
Номера страниц: 138-140
ISSN журнала: 19930135
Место издания: Красноярск
Издатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Сибирский государственный технологический университет