Прогнозирование последствий чрезвычайных ситуаций на основе математических моделей с применением ГИС-технологий

• Автор: Абрахин, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Владимир
• Количество страниц: 184 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

ГЛАВА I. Современное состояние проблемы прогнозирования последствий ЧС

1.1 Обзор существующих методов и базовые подходы

1.1.1 Технологии моделирования и прогнозирования чрезвычайных ситуаций

1.2 Обоснование выбора рассматриваемых типов чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера для осуществления прогнозирования
1.2.1 Классификация и перечень факторов риска возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера
1.3 Методики моделирования и прогнозирования чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера с использованием базовых уравнений гидродинамики

1.3.1 Математические модели движения волны

1.3.2 Математические модели формирования стока жидкости

1.3.3 Лесные пожары: основные понятия и определения

1.4 Краткое введение в математические и программно-аналитическое обеспечение и инструментарий для моделирования и прогнозирования чрезвычайных ситуаций
1.4.1 Аппарат нечетких множеств в математическом моделировании
1.4.2 Отображение результатов математического моделирования в географических информационных системах

ГЛАВА II. Разработка общих подходов на основе математических
методов анализа последствий ЧС и соответствующих моделей их распространения
2.1 Математическое моделирование распространения волны прорыва речной плотины
2.1.1 Конечно-разностная аппроксимация
2.1.2 Устойчивость и сходимость разностной схемы
2.2 Математическое моделирование последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов при авариях на магистральных нефтепродуктопроводах
2.2.1 Разработка математической модели, описывающей движение нефтепродуктов
2.2.2 Устойчивость и сходимость разностной схемы
2.3 Моделирование распространения лесного пожара
2.3.1 Разработка математической модели распространения лесного пожара
2.3.2 Соотношения для расчета скоростей движения кромки пожара
2.3.3 Учет влажности воздуха и крутизны склона на распространение лесных пожаров с учетом отсутствия лесных горючих материалов
2.3.4 Расчет количества непригодной к реализации древесины
ГЛАВА III. Разработка и реализация численных методов для прогнозирования последствий распространения ЧС на основе адекватных математических моделей в ассоциации с методами отображения результатов с использованием ГИС-технологий
3.1 Прогнозирование распространения волны прорыва речной плотины
3.1.1 Назначение программного обеспечения «Волна 2.0»
3.1.2 Вычисление параметров прорыва

3.1.3 Разработка и реализация методов получения исходных данных с электронной географической карты для моделирования прорыва плотины в
программе «Волна 2.0»
3.1.4 Данные о створах по реке
3.1.5 Отображение результатов моделирования на электронной карте
3.1.6 Описание системы прогнозирования распространения волны прорыва
3.2 Прогнозирование последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов при авариях на магистральных нефтепродуктопроводах
3.2.1 Составляющие части загрязнения
3.2.2 Моделирование распространения нефтепродуктов в установившихся руслах
3.2.3 Описание системы прогнозирования последствий аварийных разливов нефти и нефтепродуктов при авариях на магистральных нефтепродуктопроводах
3.3 Прогнозирование распространения лесных пожаров
3.3.1 Решаемые задачи
3.3.2 Описание системы прогнозирования распространения лесных пожаров
ГЛАВА IV. Результаты использования разработанных математических моделей распространения последствий ЧС и их визуализация для информационно-аналитического обеспечения и поддержки принятия решений на базе адаптированного к данным задачам инструментария
ГИС-технологий (на примере Владимирской области)
4.1 Результаты прогнозирования распространения волны прорыва на речной плотине
4.1.1 Результаты прогнозирования в программе «Волна 2.0»
4.1.2 Результаты моделирования прорыва плотины на р.Содышка

Крупным лесным пожаром называют пожар площадью более 200 га (для Европейской части России - более 25 га).
При дальнейшем анализе слой ЛГМ будем рассматривать в декартовой системе координат х, у. В дальнейшем предполагается, что координаты х,у не выходят за пределы области о, определяемой границами рассматриваемой карты, т.е. о,у)е п.
Распространяющийся по растительному покрову процесс горения также рассматривается в декартовой системе координат. Поэтому будем говорить о распространении горения по плоскости, имея ввиду распространение огня по наземному слою горючих материалов (рис. 1.2).
Рис. 1.2. К определению понятий, характеризующих лесной пожар: О(і) - кромка пожара; В (і) — область, пройденная пожаром; К* (У) — внешняя граница кромки; К~(у) - внутренняя граница кромки; С(/)- контур пожара.
Кромка пожара 0(0 в данной модели - множество точек на плоскости, в которых в момент времени / происходит интенсивное горение.
Область, пройденная пожаром и охваченная огнем в момент времени I, обозначаем через В(О - это множество точек плоскости, представляющее собой объединение всех множеств о(т) за время, прошедшее с момента
начала горения. Данное множество определяется соотношением £(0 = |^)С(г)

Контур пожара в момент времени і — это совокупность граничных точек множества в(і). Линия контура обозначается с (і); по определению С (О = Г{5(/)}, где Г - операция выделения граничных точек множества.
Внешняя граница кромки К+(с) представляет собой часть границы множества 0(0, совпадающей с С(0: