Имитационная модель распространения и возникновения лесных пожаров с учетом ветровой динамики

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.

1. Приходько 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: GXJZJO

2. Фомин 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: AQKOTO

3. Фомин 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: MDJWJT

4. Научно-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: DZPMNS

5. Горностаев 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: DICARL

6. Севрюгина 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: BJVTGX

7. Голубев 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: SYYRHE

8. Хоружий 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-11-2305-01

9. Севрюгина 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: 10.26897/1997-6011-2023-3-38-44

10. Stocks B.J., Alexander M.E., Mc Alpine R.S. et al. Canadian Forest Fire Danger Rating System. – Canadian Forestry Service, 1987. 500 p.

11. 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.

12. 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.

13. 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: 10.1071GWF00003

14. Viegas 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: 10.1071GWF00015

15. Нестеров В.Г. Горимость леса и методы ее определения. М.-Л.: Гослесбумиздат, 1949. 76 с.

16. 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.

17. Гришин А.М. Прогноз возникновения и распространения лесных пожаров / А.М. Гришин, А.И. Фильков. Кемерово: Практика, 2005. 202 с.

18. 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.

19. Субботин А.Н. Математическая модель распространения низового лесного пожара по подстилке или слою опада хвои // Пожарная безопасность. 2008. Nº 1. С. 109-116.

20. 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.

21. 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: VCOOGT

22. Кулеш Р.Н. Зажигание торфа внешним локальным источником тепла / Р.Н. Кулеш., А.Н. Субботин // Пожаровзрывобезопасность. 2009. Т. 18, Nº 4. С. 13-18.

23. 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/WF02061