Аналіз феноменологічного рівня небезпеки лісових пожеж, дослідженого на основі кібернетичного підходу. Моделювання параметрів розповсюдження температури у фронті займання. Оцінка впливу вітру і рельєфу місцевості на швидкість розповсюдження пожежі.
При низкой оригинальности работы "Ідентифікація моделей швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі та їх практичні застосування", Вы можете повысить уникальность этой работы до 80-100%
При цьому, на долю пожеж, що виникають внаслідок розряду блискавки, приходиться (4-5)%, число лісових пожеж з-за виробничої діяльності складає близько 10%, а основною причиною лісових пожеж є людський фактор - (75-85)%. На теперішній час існує достатньо велика кількість публікацій, у яких розглядаються математичні моделі, що описують лісові пожежі, а також засоби їх використання при формуванні управлінських рішень, спрямованих на боротьбу з ними. Самими поширеними є моделі швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі, котрі дозволяють визначати ряд інтегральних характеристик таких пожеж. Всім відомим методам визначення таких моделей притаманний ряд недоліків, до числа яких слід віднести: з-за необхідності в використанні різноманітних емпіричних співвідношень знижується точність опису реальних процесів, внаслідок того, що практично всі моделі отримані експериментальним шляхом, вони не можуть бути використані поза умовами, при яких були отримані, відносна похибка таких моделей може сягати 580%. Метою роботи є обґрунтування методів визначення та вибору моделей і (або) оцінок швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі як на етапі, що передує пожежі, так і в ході його розвитку, а також вияв особливостей їх практичного використання.Зокрема, моделі такого класу дозволяють достатньо просто здійснювати перехід до інтегральних характеристик лісових пожеж - площі, периметру і контуру пожежі. Такий перехід можливий, наприклад, за допомогою рівняння Гамільтона - Якобі, розвязання якого стосовно процесів, що мають місце при лісових пожежах, можливе, як правило, чисельними методами. Слід відмітити, що при побудові математичних моделей швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі питання о точності опису цього процесу не акцентувалося, а величина похибки опису лежить в діапазоні (15 580)%. Однак всі відомі варіанти авіаційних засобів охорони лісів не передбачають створення або використання моделей, що описують процеси розповсюдження лісових пожеж. Модель (2) дозволяє одержати вираз для швидкості у вигляді: Використання критерію стійкості Гурвіца приводить до оцінки швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі: Де: q - теплотворна здібність;У роботі отримані нові науково обґрунтовані результати, які в сукупності забезпечують розвязання науково-практичної задачі щодо створення методів визначення та вибору моделей та (або) оцінок швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі, а також щодо вияву особливостей їх практичного використання. небезпека пожежа займання 1) Показано, що швидкість розповсюдження фронту лісової пожежі є універсальною характеристикою, яка дозволяє визначити такі її інтегральні характеристики, як периметр, площа та ін., а процедура отримання оцінок швидкості може бути зведена до розвязання задачі у рамках кібернетичного підходу до опису процесу горіння; 4) Для урахування впливу вітру та рельєфу місцевості на швидкість розповсюдження фронту лісової пожежі в модель введені мультиплікативні або адитивні функції впливу та показано, що останні є бажаними, бо в цьому випадку знижується чутливість швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі до похибок факторів, що впливають; 5) Запропоновано метод визначення моделі швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі, заснований на аналізі величини неузгодження між експрес-даними та модельними значеннями за допомогою модифікованого критерію Пейджа-Хінклі, що виключає необхідність використання масиву статистичних даних та дозволяє визначати моделі за останнім значенням вибірки. 6) Розроблений метод ідентифікації моделі швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі, який уявляє собою суперпозицію приватних (локальних) моделей, а її вагові коефіцієнти визначаються з використанням методу штрафних функцій або за допомогою невизначених множників Лагранжу, що забезпечує оптимальність процедури ідентифікації за швидкодією.
План
. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ
Вывод
У роботі отримані нові науково обґрунтовані результати, які в сукупності забезпечують розвязання науково-практичної задачі щодо створення методів визначення та вибору моделей та (або) оцінок швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі, а також щодо вияву особливостей їх практичного використання. небезпека пожежа займання
1) Показано, що швидкість розповсюдження фронту лісової пожежі є універсальною характеристикою, яка дозволяє визначити такі її інтегральні характеристики, як периметр, площа та ін., а процедура отримання оцінок швидкості може бути зведена до розвязання задачі у рамках кібернетичного підходу до опису процесу горіння;
2) Для малих відхилень відносно стаціонарного режиму горіння лісова пожежа як низова, так і верхова уявляє собою кібернетичну систему, яку у першому наближенні можна інтерпретувати у вигляді одномірної динамічної системи з вхідним сигналом, що описується функцією Хевісайду або Діраку, а вихідним сигналом;
3) Задача отримання оцінок швидкості розповсюдження фронту низової та верхової пожежі зведена до задачі аналізу стійкості процесу горіння, в результаті розвязання якої з використанням критерію Гурвіцу отримані аналітичні вирази для таких оцінок з урахуванням фізичних характеристик лісових горючих матеріалів, а також аеродинамічних та метеорологічних параметрів лісового масиву;
4) Для урахування впливу вітру та рельєфу місцевості на швидкість розповсюдження фронту лісової пожежі в модель введені мультиплікативні або адитивні функції впливу та показано, що останні є бажаними, бо в цьому випадку знижується чутливість швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі до похибок факторів, що впливають;
5) Запропоновано метод визначення моделі швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі, заснований на аналізі величини неузгодження між експрес-даними та модельними значеннями за допомогою модифікованого критерію Пейджа-Хінклі, що виключає необхідність використання масиву статистичних даних та дозволяє визначати моделі за останнім значенням вибірки. Експериментальним шляхом показано, що при зміні запасу ЛГМ в діапазоні (2,4-4,5) кг/м. кв. та рельєфу місцевості - (0-15), ідентифікація моделі швидкості розповсюдження фронту низової лісової пожежі здійснюється за час, котрий не перевищує 60 с;
6) Розроблений метод ідентифікації моделі швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі, який уявляє собою суперпозицію приватних (локальних) моделей, а її вагові коефіцієнти визначаються з використанням методу штрафних функцій або за допомогою невизначених множників Лагранжу, що забезпечує оптимальність процедури ідентифікації за швидкодією. Експериментальним шляхом показано, що для моделі швидкості розповсюдження фронту низової лісової пожежі, у якій незалежними змінними є запас горючої речовини та рельєф місцевості (кут нахилу), величина відносної похибки не перевищує 16%;
7) Вибір функцій впливу для урахування рельєфу місцевості та вітру може здійснюватися або завчасно - з використанням масиву статистичних даних, або на підставі експрес-аналізу інтегральних характеристик лісової пожежі - з використанням, наприклад, авіаційних засобів. В другому випадку процедурі експрес визначення інтегральних характеристик повинен передувати моніторинг, визначення та ідентифікація лісової пожежі, причому поєднання останнього з експрес-аналізом його інтегральних характеристик приводить до підвищення точності ідентифікації моделі швидкості розповсюдження лісової пожежі;
8) Стосовно до протипожежних трубопровідних установок розроблена система організаційно-технічного забезпечення боротьби з лісовими пожежами, яка забезпечує прийняття рішення щодо доцільності їх використання, виборі конфігурації та технічних характеристик. Розроблені рекомендації щодо вибору мінімально можливої відстані трубопроводу таких установок в залежності від величини швидкості розповсюдженн лісової пожежі;
9) У випадку використання води для локалізації та гасіння лісової пожежі за допомогою автоцистерн отримані умови, що визначають різноманітні варіанти прийняття управлінського рішення на її доставку, для кожного з яких обґрунтовано вибір числа засобів доставки;
10) Стосовно до хімічних засобів боротьби з лісовими пожежами наведено перелік можливих варіантів формування управлінських рішень, підґрунтям яких є використання інформації про швидкість розповсюдження пожежі;
11) Розроблена модель для оцінки ефективності використання моделей швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі, яка визначає величину можливого збитку від цієї пожежі в залежності від величини похибки моделі. Показано, що для випадку, коли затрати на локалізацію та гасіння лісової пожежі не перебільшують (10-15)% від вартості дільниці лісу, котра вигоріла, величина додаткового збитку не буде перевищувати (3-5)%, якщо величина відносної похибки визначення моделі швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі не перевищує 30%;
12) Методика експериментального визначення залежності швидкості розповсюдження фронту лісової пожежі від щільності лісового горючого матеріалу, вологовмісту та рельєфу місцевості, алгоритми побудови моделі для формування бази даних, а також рекомендації керівнику гасіння пожежі впроваджені при розробці організаційно-технічних заходів по боротьбі з лісовими пожежами в Бахчисарайському державному лісовому господарстві (акт від 17.11.02 р.) та в Старокримському державному лісомисливському господарстві (акт від 24.12.02 р.), що забезпечує скорочення часу повного розгортання сил та засобів, що використовуються для локалізації та гасіння пожежі, приблизно на 20%.
Список литературы
1. Говаленков С.В., Дыгало А.Н., Тимофеева Л.А. Анализ применения сил и средств при тушении лесных пожаров // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Харьков: Фолио, 2000. - Спец. вып. - С. 61-64.
2. Говаленков С.В., Дыгало А.Н., Тарасенко А.А. Оценка принятия решения руководителем тушения лесных пожаров // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Харьков: Фолио, 2001. - Вып. 9. - С. 40-42.
6. Гвоздь В.М., Дыгало А.Н. Модели температурных полей очагов пожаров // Пожежна безпека - 2001: Сб. наук. праць. - Львів: Сполом, 2001. - С. 484-485.
7. Дыгало А.Н., Кривцова В.И., Абрамов Ю.А. Оценка скорости распространения фронта верхового лесного пожара // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Харьков: Фолио, 2002. - Вып. 11. - С. 75-82.
8. Дыгало А.Н. Экспериментальная модель для скорости распространения фронта низового лесного пожара // Проблемы пожарной безопасности. Сб. науч. тр. - Харьков: АПБУ, 2002. - Вып. 12. - С. 91-93.
9. Говаленков С.В., Дыгало А.Н., Тарасенко А.А., Тюрин С.А. Перколяционная модель распространения верхового лесного пожара // Крупные пожары: предупреждение и тушение: материалы XVI НТК. - Москва: ВНИИПО МВД России, 2001. - Ч. 1. - С. 84-85.
Размещено на .ru
Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность своей работы
