Modelování šíření požáru Kateřina Růžičková. Modelování šíření lesního požáru Empirické modely Semi-empirické modely Fyzikálně založené modely.

Prezentace na téma: "Modelování šíření požáru Kateřina Růžičková. Modelování šíření lesního požáru Empirické modely Semi-empirické modely Fyzikálně založené modely."— Transkript prezentace:

1 Modelování šíření požáru Kateřina Růžičková

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

3 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

4 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

5 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

6 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

7 CA simulace Viz přednáška CA

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

9 CA simulátory CA simulatory požáru a růstu stromů - ovládáním pravděpodobností hoření a růstu http://schuelaw.whitman.edu/JavaApplets/Fo restFireApplet/http://schuelaw.whitman.edu/JavaApplets/Fo restFireApplet/ http://www.eddaardvark.co.uk/fivecell/forest. htmlhttp://www.eddaardvark.co.uk/fivecell/forest. html http://www.shodor.org/interactivate/activities/fire/

10 On-line simulátory simulator požáru s nastavením větru a paliva (lesa, křoví, trávy) –http://www.pbs.org/wgbh/nova/fire/simulation.htmlhttp://www.pbs.org/wgbh/nova/fire/simulation.html simulator požáru s ovládáním pravděpodobnosti šíření –http://www.shodor.org/interactivate/activities/fire/ http://www.shodor.org/interactivate/activities/fire/

11 http://www.cideas.cz/free/okno/technicke_listy/1uvt/3223.pdf

12 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) http://rccv.vsb.cz/cd/GIS2010/Lists/Papers/CZ_6_6.pdf

13 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

14 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 10 10 - nejvýznamnější úrovni faktoru

15

16 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

17 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

18 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 http://gis.vsb.cz/GIS_Ostrava/GIS_Ova_2009/sbornik/Lists/Papers/030.pdf

19 Modelování v uzavřených prostorách http://modelovani.fbi.vsb.cz/

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

21 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

22 Modely typu pole http://modelovani.fbi.vsb.cz/c

23 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

24 Zónové modely http://modelovani.fbi.vsb.cz/

25 program Ozone – zónový model

26 Literatura FBI, VŠB-TUO. http://modelovani.fbi.vsb.cz/ http://modelovani.fbi.vsb.cz/ www.fesb.hr/~ljiljana/.../Ljiljana_Bodrozic_Forest_fire _modeling.pdfwww.fesb.hr/~ljiljana/.../Ljiljana_Bodrozic_Forest_fire _modeling.pdf http://www.forestencyclopedia.net/p/p4