Modelování šíření požáru Kateřina Růžičková

Modelování šíření lesního požáru Empirické modely Semi-empirické modely Fyzikálně založené modely

Empirické modely Statistické, stochastické Pravděpodobné chování odvožené z historických dat a experimentů Nejpoužívanější: Australský – McArtur model pro požáry pastvin a lesů Kanadský – Forest Fire Behaviour Prediction System

Semi-empirické modely Založeny na: Globální energetické bilanci (Frandensen 1971) Předpokladu, že energie přenesená do nespáleného paliva je úměrná energii uvolněné spalování paliva Nejrozšířenější (v US) Rothermelův model

Rothermelova rovnice Implementace v GRASS Čitatel - teplo z paliva před požárem Jmenovatel - teplo potřebné k zapálení paliva R – rychlost šíření [m/min] I R – intenzita reakce

Rothermelova rovnice - ξ - podíl intenzity reakce – podpora z paliva v okolí - Φ W – bezrozměrný parametr – vliv větru - Φ S – bezrozměrný parametr – vliv sklonu terénu - ρ η - objemová hmotnost vlhkosti (lb/ft) - ε – bezrozměrný parametr – pro efektivní spalování - Q ig - množství tepla potřebné k zapálení jedné libry paliva

CA simulace Viz přednáška CA

Postup požáru 1 - pásmo hoření 2 - pásmo přípravy 3 – pásmo zakouření

CA simulátory CA simulatory požáru a růstu stromů - ovládáním pravděpodobností hoření a růstu restFireApplet/ restFireApplet/ htmlhttp:// html

On-line simulátory simulator požáru s nastavením větru a paliva (lesa, křoví, trávy) – simulator požáru s ovládáním pravděpodobnosti šíření –

Stanovení rizika požáru Douda, Klimánek, Kamínek, Štěpán, Malach. Automatizované hodnocení rizika vzniku lesního požáru s využitím GIS, MU Brno, Ústav GIT ArcGIS + Python (Konference GIS Ostrava 2010)

Stanovení rizika požáru Vlivy: geomorfologie terénu (DMT, sklonitost, expozice, zakřivení) klimatické podmínky (vlhkostní koeficient, potenciální evapotranspirace a vlhkostní deficit pohyb lidí krajinou (sídla, cesty, železnice, vodní toky) porostní charakteristiky (zakmenění, věk, druh dřevin a jejich zastoupení) lesnická typologie

Stanovení rizika požáru Systém hodnocení - na základě hodnocení četnosti výskytu požárů v daných podmínkách v období let 1999 až 2008 zjišťovány úrovně sledovaných faktorů pro každý požár každé úrovni faktoru přiřazeno bodové hodnocení od 0 do nejvýznamnější úrovni faktoru

Stanovení rizika požáru Hodnocení pyramidově na 3 úrovních: První úroveň - hodnocení jednotlivých faktorů v rámci dané skupiny Druhá úroveň - hodnocení celé skupiny faktorů Třetí úroveň – celkové hodnocení dané poměrným součtem hodnocení skupin

ČHMÚ Index nebezpečí požáru předpověď nebezpečí, že vznícený oheň najde vhodné podmínky pro jeho rychlé šíření –během vegetační sezóny (duben až říjen) –dle meteorologických podmínek, orografie a stavu vegetace

GIS - Hazard Mapping System (HMS) Zpracování dat z ruzných družicových systému (GOES, NOAA, MODIS a DMSP) Detekcní metody založeny na: –1. vysoké povrchové teplotě, –2. poškození vegetace v míste požáru (NDVI) Výstupy - on-line prístupná GIS aplikace

Modelování v uzavřených prostorách

Fyzikální modely Zmenšené modely Formulace zákonů - stanovení fyzikálního i chemického chování sledované soustavy za požáru

Matematické modely Modely typu pole základní rovnice zachování a přenosu energie, hybnosti a hmoty rozdělení prostoru do velkého počtu kontrolních objemů. i chemické procesy a chování hořlavých látek při působení tepla a tepelné radiace Nejrozšířeněji algoritmy dynamického proudění kapalin CFD

Modely typu pole

Matematické modely Zónové modely Jedno či dvouzónové, závislé na typu řešené úlohy Princip - rozdělení místnosti při požáru na dvě homogenní zóny nebo vrstvy, kde každá vrstva má stejnoměrnou hustotu, teplotu a koncentraci plynů Dvouzónový model –dolní vrstva chladnější díky přívodu vzduchu z vnější strany objektu přes otvory –horní horká vrstva se zahřívá vzestupným proudem zplodin požáru

Zónové modely

program Ozone – zónový model

Literatura FBI, VŠB-TUO _modeling.pdfwww.fesb.hr/~ljiljana/.../Ljiljana_Bodrozic_Forest_fire _modeling.pdf