Профилактика и моделирование лесных пожаров
PREVENTION AND SIMULATION OF FOREST FIRES
Александров Илья Андреевич - магистрант II курса, направление подготовки «Информатика и вычислительная техника», ФГБОУ ВО «Тверской государственный технический университет»
Аннотация: В статье рассматриваются вопросы профилактики и моделирования лесных пожаров. А также использование ячеистой структуры при моделировании на декартовой сетке лесных пожаров.
Ключевые слова: лесные, пожары, ГИС, ячеистая, модели, статистика.
Abstract: the article discusses the issues of prevention and modeling of forest fires. And the use of cellular structure in the simulation on a Cartesian grid of forest fires.
Key words: forest, fire, GIS, cellular, models, stats.
Профилактика лесных пожаров является одним из главных направлений в системе лесного законодательства, а также работы МЧС РФ.
Лесные пожары являются одним из разрушающим фактором лесных экосистем. Проблемы, связанные с лесными пожарами, актуальны практически для всех стран мира. Для профилактики и ликвидации лесных пожаров требуются большие материальные затраты, на которые ежегодно выделяются бюджетные средства. [1] Поэтому актуальной задачей является повышение эффективности работы пожарных служб в том числе с помощью математических методов и создания программно-информационных комплексов. [2]
Лесной пожар, является сложным объектом исследования, и он зависит от множества факторов, таких, как климат, растительность, местность. Часть этих факторов являются динамическими с различной скоростью изменения. Особенностью факторов, которые влияют на пожар, является те, что большинство из которых очень трудно или практически невозможно измерить. Поэтому влияние на возникновение и динамику лесного пожара на сегодняшний день не изучены полностью.
Модель пожара основывается на геометрическую информацию, которая включает геометрическую форму, размеры и расположение однородных участков местности, а также вид и структуру деревьев. [3]
Для моделирования лесного пожара, выбрана ячеечная структура, так как в ней используется простота компонентов ячеечной технологии (использование простых геометрических фигур, таких как прямоугольник или квадрат).
Результаты предполагается выдавать на декартовой сетке.
Ее суть состоит в том, что в одной ячейке производим вычисление по координатам x и y, то есть решаем дифференциальные уравнения, далее наше решение складываем с параметром t (лесной пожар динамически изменяется), и получается результат в виде изменившего цвета квадрата (если пожар есть, он окрашивается в оранжевый цвет), выполняется это до тех пор, пока у нас не разрастется область пожара (рисунок 1).
Рис.1 Моделирование зоны распространения лесного пожара
После того как становится известна область лесного пожара, ячеистая структура переносится на реальную карту в ГИС, учитывая ее масштаб (рисунок 2).
Рис.2 Возникновение лесных пожаров на карте ГИС
Первый лесной пожар в 2017 году возник 26 января на территории Краснодарского края – на 23 дня позднее, чем в 2016 году.
По информации региональных диспетчерских служб лесного хозяйства, всего с начала 2017 года по состоянию на 14 сентябряв России возникло 10 499 лесных пожаров, общая площадь, пройденная огнем составила 4 628 355 га, в том числе:
- 9 499 лесных пожаров на площади 1 356 610 га, по которым проводились работы по активному тушению;
- 1 000 лесных пожаров на площади 3 271 745 га (возникших на труднодоступных и удаленных территориях России), по которым в соответствии с действующим законодательством региональными Комиссиями ЧСиПБ были приняты решения о нетушении или приостановке их тушения. Пожары не представляли угроз населенным пунктам и объектам экономики и прогнозируемые затраты на их тушение превышали прогнозируемый вред, который может быть ими причинен. Региональные диспетчерские службы лесного хозяйства проводили постоянный космический мониторинг их динамики.
По сравнению с аналогичным периодом 2016 года, в 2017 году количество лесных пожаров сократилось в 1,1 раза (на 851 пожар). [4]
Основные причины возникновения лесных пожаров – неосторожное обращение населения с огнем в лесу и переходы в лес огня с сопредельных территорий. Однако в 2017 году по сравнению с аналогичным периодом 2016 года в 1,3 раза увеличилось количество «грозовых» лесных пожаров. Это связано с увеличением в 2017 году возникновений сухих гроз, при которых не происходит выпадение осадков. Большая часть лесных пожаров грозового происхождения возникла на труднодоступных и удаленных территориях Сибирского и Дальневосточного федеральных округов, где в 2017 году, как и в прошлые годы, отмечалась наиболее сложная лесопожарная обстановка.
В связи с этим, использование переноса ячеечной структуры на ГИС, даёт возможность противопожарными службам не только спрогнозировать возникновение в конкретном месте леса возникновение пожара, но и подготовить план эвакуации (при наличии близлежащих райцентров и деревень), а также места откуда следует возможность подъезда техники к очагу возникновения лесного пожара, и дальнейшего устранения.
Список литературы
1. Методические указания к изучению темы «Чрезвычайные ситуации, связанные с пожарами и взрывами» /Сост. С.М. Сербии, Г.А. Колупаев. М.: Изд-во Рос. экон. акад., 1999 г.
2. Бабин А.В., Ракипов Д.Ф. Организация и математическое планирование эксперимента. Статус: ЭОР Урфу, 2014.
3. Гришин А.М. Физика лесных пожаров. Томск: Изд-во Том. ун-та, 1994.
4. ООО «Мостоотряд-43» О лесных пожарах и главной причине их возникновения – человеческом факторе – не лишним будет напомнить и в зимний период [Электронный ресурс] // Газета - БАМ. 2017. № 52.
УДК 34.09