Математическое моделирование воздействия противопожарных разрывов и заслонов на распространение верховых лесных пожаров
Russian Science Foundation, 24-21-00069
Белькова Т.А.
1, Перминов В.А.
11Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия

Email: belkova_ta@tpu.ru
Поступила в редакцию: 30 апреля 2025 г.
В окончательной редакции: 13 июня 2025 г.
Принята к печати: 30 июня 2025 г.
Выставление онлайн: 5 декабря 2025 г.
Представлено численное исследование эффективности противопожарных разрывов и заслонов для предотвращения распространения верховых лесных пожаров при помощи математического моделирования. Рассмотрены разрывы и заслоны из лиственных пород деревьев, а также их комбинация. В ходе расчетов изменялась скорость ветра, запас и влагосодержание лесных горючих материалов. Результаты показали, что заслоны из лиственных деревьев более эффективны в условиях высокого влагосодержания заслона и низкой скорости ветра. Определены оптимальные размеры разрывов и заслонов на основе численного моделирования. Установлено, что для предотвращения распространения пожара рекомендовано использовать разрывы, а также их комбинацию с заслонами, в последнем случае площадь неиспользованных земель уменьшается на 30 %. Ключевые слова: лесной пожар, верховой пожар, противопожарный разрыв, противопожарный заслон, математическое моделирование, численное решение.
- B.S. Lee, M.E. Alexander, B.C. Hawkes. Canad. J. Forest Res., 36 (11), 2961 (2006)
- D. Ascoli, L. Russo, F. Giannino, C. Siettos, F. Moreira. Firebreak and Fuelbreak. Encyclopedia of Wildfire and Wildland-Urban Interface (WUI) Fires (Springer, 2018)
- M.A. Finney. Forest Sci., 47 (2), 219 (2001)
- W.R. Catchpole, R.A. Bradstock, J. Choate, L.G. Fogarty, N.J.H. Gellie, G.J. McCarthy, L.J. Wright. Cooperative development of equations for heathland fire behavior. In Proceedings of the III Intern. Conf. Forest Fire Res., 631 (1998)
- B.R. Sturtevant, D.T. Cleland, T.R. Crow, S.M. Lietz. Restoration Ecology, 12 (1), 52 (2004)
- M.E. Alexander, M.G. Cruz. Environmental Modelling and Software, 41, 65 (2013)
- L.N. Kobziar, D.R. Godwin, L. Taylor, A.C. Watts. Forests, 6 (3), 561 (2015)
- F. Pimont, J.L. Dupuy, R.R. Linn, S. Dupont. Intern. J. Wildland Fire, 28 (6), 494 (2019)
- E. Chuvieco, I. Aguado, M. Yebra. Ecological Modelling, 221 (1), 46 (2014)
- N. Khan, K. Moinuddin. Atmosphere, 12 (11), 1395 (2021). https://doi.org/10.3390/atmos12111395
- A.D.V. Brou, T.D. Soro, K.K.S. Yanga. Comptes Rendus Mecanique, 353, 673 (2025)
- D. Yemshanov, N. Liu, E.W. Neilson, F.H. Koch, M.-A. Parisien. Evaluating Fuelbreak Strategies for Compartmentalizing a Fire-Prone Forest Landscape in Alberta Canada (PLoS ONE, 20 (5), (2025)), DOI: 10.1371/journal.pone.0321722
- A.C. van Aardt, J.C.L. de Jager, J.J. van Tol. Diversity, 16 (7), 373 (2024). DOI: 10.3390/d16070373
- C.M. Hoffman, J. Ziegler, J. Canfield, R.R. Linn, W. Mell. Fire Technol., 52 (1), 221 (2016)
- V.A. Perminov. Numerical Solution of the Crown Forest Fires Spread Taking into Account Fire Barriers and Breaks. Recent Developments in the Field of Non-Destructive Testing, Safety and Materials Science. In Proceedings of International Conference "Modern Technologies for Non-Destructive Testing", 433, 155 (2023)
- B.M. Gannon, Y. Wei, E.J. Belval, J. Young, M. Thompson, Ch. O'Connor, D. Calkin, Ch. Dunn. Scientific J, 6 (3), 104 (2023). https://doi.org/10.3390/fire6030104
- M. Ortega, F. Rodriguez y Silva, J.R. Molina. Fire Ecology, 20, 40 (2024)
- S.M. Hayajneh, J. Naser. Fire, 8 (6), 217 (2025). https://doi.org/10.3390/fire8060217
- J. Park, M. Moon, T. Green, M. Kang, S. Cho, J. Lim, S.-J. Kim. Forest Ecology Management, 572, 122279 (2024). https://doi.org/10.1016/j.foreco.2024.122279
- M.P. Harris, J.D. Coop, J.A. Balik, J.R. McFarland, S.A. Parks, C.S. Stevens-Rumann. Ecological Applications, 35 (5), e70061 (2025). https://doi.org/10.1002/eap.70061
- H. Zhuang, N. Liu, X. Xie, X. Xu, M. Li, Y. Zhang, R. Wang. Intern. J. Wildland Fire, 34 (1), 1 (2025)
- K. Kwon, S. Kim, S. Lee, et. al. J. Korean Social Hazard Mitigation, 21 (4), 31 (2021)
- A.L. Atchley, C.M. Hoffman, S.R. Bonner, S.M. Ritter, J. O'Brien, R.R. Linn. Fire Ecology, 20, 71 (2024). https://doi.org/10.1186/s42408-024-00291-x
- А.М. Гришин, А.Д. Грузин, В.Г. Зверев. Теплофизика лесных пожаров, 38 (1985)
- В. Перминов. Математическое моделирование лесных пожаров. Возникновение верховых и массовых лесных пожаров (Germany, LAP LAMBERT Academic Publishing, 2011), 288 с
- А.М. Гришин. Математическое моделирование лесных пожаров и новые способы борьбы с ними (Наука, Новосибирск, 1992), 404 с
- S.V. Patankar. Numerical heat transfer and fluid flow (Hemisphere Publishing Corporation, NY., 1980), 197 p
- H. Guo, Z. Wang, Y. Wang, et. al. Forests, 14 (6), 1176 (2023)
- C. Awad, A. Lamorlette, Z. Younsi. Intern. J. Wildland Fire, 29 (9), 774 (2020)
- D. Morvan. Fire Safety J., 71, 34 (2015)
- A.A.G. Wilson. Intern. J. Wildland Fire, 1 (1), 35 (1988)
- J.A. Baijnath-Rodino, B.M. Collins, C.L. Tubbesing, et. al. Forest Ecology and Management, 532, 120748 (2023)
- Нефтепродуктопроводы, прокладываемые на территории городов и других населенных пунктов. СНиП 2.05.13-90 (Госстрой СССР, М., 1990), 19 с.