environmentПриродообустройствоPrirodoobustrojstvo1997-6011РГАУ-МСХА10.26897/1997-6011-2025-3-108-116environment-779Research ArticleЛЕСОВЕДЕНИЕ, ЛЕСОВОДСТВО, ЛЕСНЫЕ КУЛЬТУРЫ, АГРОЛЕСОМЕЛИОРАЦИЯ, ОЗЕЛЕНЕНИЕ, ЛЕСНАЯ ПИРОЛОГИЯ И ТАКСАЦИЯFOREST SCIENCE, FORESTRY, FOREST CROPS, AGRICULTURAL AFFORESTATION, LANDSCAPING, FOREST PYROLOGY AND TAXATIONИмитационная модель распространения и возникновения лесных пожаров с учетом ветровой динамикиSimulation model of the spread and occurrence of forest fires, taking into account wind dynamicshttps://orcid.org/0000-0002-6844-5773НекрасовС. И.NekrasovS. I.

Сергей Игоревич Некрасов, ассистент

Scopus Author ID: 57934708400; Researcher ID: AAE-6385-2022

127434, г. Москва, ул. Прянишникова, 14/7

Sergey I. Nekrasov, assistant

Scopus Author ID: 57934708400; Researcher ID: AAE-6385-2022

14/7 Pryanishnikova St., Moscow, 127434

sergej.nekrasov@rgau-msha.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8333-9015ФоминА. Ю.FominA. Yu.

Александр Юрьевич Фомин, канд. техн. наук

AuthorID: 804021

127434, г. Москва, ул. Прянишникова, 14/7

Alexander Yu. Fomin, CSs (Eng)

AuthorID: 804021

14/7 Pryanishnikova St., Moscow, 127434

sachafomin@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-2492-9274АпатенкоА. С.ApatenkoA. S.

Алексей Сергеевич Апатенко, д-р техн. наук, доцент, зав. кафедрой

AuthorID: 261571

127434, г. Москва, ул. Прянишникова, 14/7

Alexey S. Apatenko, DSs (Eng), associate professor, head of the department

AuthorID: 261571

14/7 Pryanishnikova St., Moscow, 127434

a.apatenko@rgau-msha.ruРоссийский государственный аграрный университет – МСХА имени К.А. Тимирязева, Институт механики и энергетики имени В.П. ГорячкинаРоссияRussian State Agrarian University – Timiryazev Moscow Agricultural Academy, Goryachkin Institute of Mechanics and Power EngineeringRussian Federation20250708202503108116Copyright © Некрасов С.И., Фомин А.Ю., Апатенко А.С., 20252025Некрасов С.И., Фомин А.Ю., Апатенко А.С.Nekrasov S.I., Fomin A.Y., Apatenko A.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://environment.timacad.ru/jour/article/view/779

В статье представлена разработка имитационной модели распространения лесных пожаров с учетом ветровой динамики, реализованная в среде AnyLogic. Модель основана на синтезе клеточно-автоматного и агентного подходов, что позволяет учитывать пространственную неоднородность лесного покрова, топографические особенности местности и динамические изменения метеорологических условий. Математический аппарат модели включает в себя модифицированные уравнения Ротермела, дополненные параметризацией ветрового воздействия через векторное поле, учитывающее среднюю скорость и турбулентную составляющую, при которых наблюдаются качественные изменения динамики пожара. Полученные результаты подчеркивают важность учета ветровой динамики и нелинейных эффектов при моделировании лесных пожаров. Разработанная модель может быть использована для решения задач оперативного прогнозирования развития пожароопасных ситуаций, оптимизации ресурсов пожаротушения и оценки эффективности противопожарных мероприятий. Перспективы дальнейших исследований связаны с интеграцией данных дистанционного зондирования в реальном времени и разработкой адаптивных алгоритмов управления для экстремальных условий.

 The article presents the development of a simulation model for the spread of forest fires, considering wind dynamics, which was implemented in the AnyLogic environment. The model is based on a synthesis of cellular automata and agent-based approaches, allowing for the consideration of spatial heterogeneity in forest cover, topographical features of the area, and dynamic changes in meteorological conditions. The mathematical apparatus of the model consists of modified Rotermel equations, supplemented by the parameterization of wind action through a vector field that considers average velocity and turbulent components. Qualitative changes in the fire dynamics are observed in this model. The results obtained emphasize the significance of considering wind dynamics and non-linear effects when simulating forest fires. The developed model can be used to address the challenges of operational forecasting of fire-hazardous situations, optimizing fire extinguishing resources, and assessing the effectiveness of firefighting measures. Future research opportunities lie in integrating real-time remote sensing data and developing adaptive control algorithms for extreme conditions.

лесные массивысохранностьинтенсивностьветровая динамикамоделированиеущербимитационное моделированиелесные пожарыветровая динамикаагентное моделированиеAnylogicwoodlandsconservationfireintensitywind dynamicsmodelingdamagesimulation modelingforest fireswind dynamicsagent-based modelingAnylogicReferencesПриходько М.А. Лесные пожары в Московской области как экологическая проблема / М.А. Приходько, А.В. Лапаев, В.И. Фомина, О.М. Мельников // Высокие технологии в строительном комплексе. 2023. № 1. С. 156-160. EDN: GXJZJOPrikhodko M.A. Forest fires in the Moscow region as an environmental problem / M.A. Prikhodko, A.V. Lapaev, V.I. Fomina, O.M. Melnikov // High technologies in the construction complex. 2023. No. 1. P. 156-160. EDN: GHZHZHOФомин А.Ю. Выбор и обоснование методик обработки, оценка надёжности результатов экспериментов / А.Ю. Фомин, А.В. Лапаев, Э.Н. Халилов // Наука и образование: опыт, проблемы, перспективы развития: Материалы международной научно-практической конференции, посвященной 70-летию ФГБОУ ВО Красноярский ГАУ, Красноярск, 19-21 апреля 2022 года. Том Часть 2. Красноярск: Красноярский государственный аграрный университет, 2022. С. 131-134. EDN: AQKOTOFomin A.Yu. The choice and justification of processing methods, assessment of the reliability of experimental results / A.Yu. Fomin, A.V. Lapaev, E.N. Khalilov // Science and education: experience, problems, development prospects: Proceedings of the international scientific and practical conference dedicated to the 70th anniversary of the Krasnoyarsk State Agrarian University, Krasnoyarsk, April 19-21, 2022. Volume Part 2. Krasnoyarsk: Krasnoyarsk State Agrarian University, 2022. P. 131-134. EDN: AKKOTOФомин А.Ю. Дополненная реальность эмуляции рельефа местности и нештатных ситуаций в тренажерах техники для АПК / А.Ю. Фомин, А.С. Апатенко, Н.С. Севрюгина, А.А. Лосев // Агроинженерия. 2022. Т. 24, № 4. С. 64-68. DOI: 10.26897/2687-1149-2022-4-64-68. EDN: MDJWJTFomin A.Yu. Additional reality of emulation land relief and emergency situations in agricultural equipment simulators / A.Y. Fomin, A.S. Apatenko, N.S. Sevryugina, A.A. Losev // Agroengineering. 2022. VOL. 24, No. 4. P. 64-68. DOI: 10.26897/2687-1149-2022-4-64-68. EDN: MDJWJTНаучно-аналитический обзор технологий ресурсосбережения при эксплуатации технических средств в АПК / А.С. Апатенко, И.Н. Кравченко, Н.С. Севрюгина [и др.]. Саратов: Общество с ограниченной ответственностью «Амирит», 2023. 152 с. ISBN 978-5-00207-449-5. EDN: DZPMNSScientific and analytical review of resource-saving technologies in the operation of technical means in the agro–industrial complex / A.S. Apatenko, I.N. Kravchenko, N.S. Sevryugina [et al.]. – Saratov: Limited Liability Company “Amirit”, 2023. 152 p. ISBN 978-5-00207-449-5. EDN: DZPMNSГорностаев В.И. Функциональное описание элементов системы транспортного обеспечения объектов природообустройства / В.И. Горностаев, С.И. Некрасов // Доклады ТСХА, Москва, 03-05 декабря 2019 года. Том. Выпуск 292, Часть I. Москва: Российский государственный аграрный университет – МСХА им. К.А. Тимирязева, 2020. С. 555-557. EDN: DICARLGornostaev V.I. Functional description of the elements of the transport support system for environmental management facilities / V.I. Gornostaev, S.I. Nekrasov // Reports of the TLC, Moscow, December 03-05, 2019. Volume 292, Part I. Moscow: Russian State University of Architecture, 2020. P. 555-557. EDN: DICARLСеврюгина Н.С. Риски экосистемы при функционировании водохозяйственных комплексов / Н.С. Севрюгина, А.С. Апатенко, Е.В. Войтович // Природообустройство. 2020. № 2. С. 115-122. DOI: 10.26897/1997-6011/2020-2-115-122. EDN: BJVTGXSevryugina N.S., Apatenko A.S., Voitovich E.V. Ecosystem risks in the functioning of water management complexes // Prirodoobustrojstvo. 2020. № 2. P. 115-122. DOI: 10.26897/1997-6011/2020-2-115-122 EDN: BJVTGXГолубев И.Г. Состояние и перспективы вовлечения залежных земель в оборот / Голубев И.Г., Апатенко А.С., Севрюгина Н.С. // Мелиорация. 2021. № 3(97). С. 67-74. EDN: SYYRHEGolubev I.G., Apatenko A.S., Sevryugina N.S. The state and prospects of involving fallow lands in circulation. 2021. № 3(97). P. 67-74. EDN: SIRIHEХоружий Л.И. Применение концепции бережливого производства в учетно-аналитической системе организаций АПК / Л.И. Хоружий, Ю.Н. Катков, А.А. Романова, А.Ю. Фомин // Бухучет в сельском хозяйстве. 2023. № 5. С. 262-271. DOI: 10.33920/sel-11-2305-01Khoruzhiy L.I. Application of the concept of lean production in the accounting and analytical system of agricultural organizations / L.I. Khoruzhiy, Yu.N. Katkov, A.A. Romanova A.Yu. Fomin // Accounting in agriculture. 2023. No. 5. P. 262-271. DOI: 10.33920/sel-11-2305-01Севрюгина Н.С. Технологии и технические средства рекультивации залежных земель с регулированием уровня увлажненности почвы / Н.С. Севрюгина, А.С. Апатенко, И.Г. Голубев [и др.] // Природообустройство. 2023. № 3. С. 38-44. DOI: 10.26897/1997-6011-2023-3-38-44Sevryugina N.S., Apatenko A.S., Golubev I.G. [et al.] Technologies and Technical Means of Reclamation of Fallow Lands with Regulation of the Soil Moisture Level // Prirodoostroistvoistvo. 2023. № 3. P. 38-44. DOI: 10.26897/1997-6011-2023-3-38-44. EDN: HZXHKEStocks B.J., Alexander M.E., Mc Alpine R.S. et al. Canadian Forest Fire Danger Rating System. – Canadian Forestry Service, 1987. 500 p.Stokes B.J., Alexander M.E., McAlpin R.S., and others. The Canadian Forest Fire Hazard Assessment System. Canadian Forest Service, 1987. 500 p.Курбатский Н.П. Национальная система расчета пожарной опасности США / Н.П. Курбатский, Т.В. Костырина // Обнаружение и анализ лесных пожаров: сб. статей. Красноярск: ИЛиД СО АН СССР, 1977. C. 38-90.Kurbatskiy N.P., Kostyrina T.V. The national fire hazard calculation system of the USA // Detection and analysis of forest fires: collection of articles. Krasnoyarsk: ILiD SB of the USSR Academy of Sciences, 1977. P. 38-90.Deeming J.E., Lancaster J.W., Fosberg M.A., Furman R.W., Schroeder M.J. The National Fire-Danger Rating System GG USDA Forest Service – Research Paper RM-84, February 1972. 165 p.Deeming J.E., Lancaster J.W., Fosberg M.A., Furman R.V., Schroeder M.J. National Fire Hazard Assessment System of the Forest Service of the US Department of Agriculture – Research document RM-84, February 1972. 165 p.García Diez E.L., Rivas Soriano L., de Pablo F., García Diez A. Prediction of the daily number of forest fires GG International Journal of Wildland Fire. 1999. Vol. 9, No. 3. P. 207-211. doi: 10.1071GWF00003Garcia Diez E.L., Rivas Soriano L., de Pablo F., Garcia Diez A. Forecasting the daily number of forest fires. International Journal of Forest Fires. 1999. Volume 9, No. 3. P. 207-211. DOI: 10.1071GWF00003Viegas D.X., Bovio G., Ferreira A., Nosenzo A., Sol B. Comparative study of various methods of fire danger evaluation in Southern Europe GG International Journal of Wildland Fire. 1999. Vol. 9, No. 4. P. 235-246. doi: 10.1071GWF00015Viegas D.H., Bovio G., Ferreira A., Nosenzo A., Sol B. Comparative study of various fire hazard assessment methods in Southern Europe. International Journal of Forest Fires. 1999. Volume 9, No. 4. P. 235-246. doi: 10.1071GWF00015.Нестеров В.Г. Горимость леса и методы ее определения. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1949. 76 с.Nesterov V.G. Forest hilliness and methods of its determination. Moscow: Goslesbumizdat, 1949. 76 p.Гришин А.М. Сравнительный анализ простых моделей сушки слоя ЛГМ, включая данные экспериментов и натурных наблюдений / А.М. Гришин Н.В. Барановский // Инженерно-физический журнал. 2003. T. 76, Nº 5. C. 166-169.Grishin A.M., Baranovsky N.V. Comparative analysis of simple models of LGM layer drying, including experimental data and field observations. / / Engineering and Physics Journal. 2003. Vol. 76, Number / 5. P. 166-169.Гришин А.М. Прогноз возникновения и распространения лесных пожаров / А.М. Гришин, А.И. Фильков. Кемерово: Практика, 2005. 202 с.Grishin A.M., Filkov A.I. Forecast of occurrence and spread of forest fires. Kemerovo: Praktika Publ, 2005. 202 p.Гришин А.М. Математическое моделирование сушки слоя лесных горючих материалов / А.М. Гришин, Л.Ю. Катаева, Е.Л. Лобода // // Вычислительные технологии. 2001. Т. 6. Спец. вып. (Труды Международной конференции RDAMM-2001), ч. 2. С. 140-144.Grishin A.M., Kataeva L.Yu., Loboda E.L. Mathematical modeling of drying of a layer of forest combustible materials // Computing technologies. 2001. Vol. 6. Special issue. (Proceedings of the RDAMM-2001 International Conference), part 2, P. 140-144.Субботин А.Н. Математическая модель распространения низового лесного пожара по подстилке или слою опада хвои // Пожарная безопасность. 2008. Nº 1. С. 109-116.Sobbotin A.N. Mathematical model of the spread of the word “forest hunting” // Fire safety. 2008. No. 1. P. 109-116.Перминов В.А. Математическое моделирование распространения плоского фронта лесного пожара // Вычислительные технологии. 2006. Т. 11. Избранные доклады семинара по численным методам и информационным технологиям Кемеровского государственного университета. С. 109-116.Perminov V.A. Mathematical modeling of the spread of the common man’s polyphony / / Engineering technologies. 2006. Vol. 11, Part 3. P. 109-116.Гришин А.М. Переход низового лесного пожара в верховой /А.М. Гришин В.А. Перминов // Физика горения и взрыва. 1990. Т. 26, Nº 6. С. 27-35. EDN: VCOOGTGrishin A.M., Perminov V.A. Gorenje i complexov Transition from simple to complex / / Physics of combustion and explosion. 1990. Vol. 26, No. 6. P. 27-35. EDN: VCOOGTКулеш Р.Н. Зажигание торфа внешним локальным источником тепла / Р.Н. Кулеш., А.Н. Субботин // Пожаровзрывобезопасность. 2009. Т. 18, Nº 4. С. 13-18.Kulekh R.N., Sabbotin A.N. Excitation of peat regardless of the local heat source / / Help-safety. 2009. Vol. 18, No. 4. P. 13-18.Preister H.K., Brillinger D.R., Burgan R.E., Benoit J.W. Probability based models for estimation of wildfire risk // International Journal of Wildland Fire. 2004. Vol. 13, No. 2. P. 133-142. doi: 10.1071/WF02061Preister H.K., Brillinger D.R., Burgan R.E., Benoit J.V. Probabilistic models for assessing the risk of forest fires // International Journal of Forest Fires. 2004. Volume 13, No. 2. P. 133-142. doi: 10.1071/WF02061.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.