autor: Prof.dr.sc. Darko Stipaničev - Fakultet elektrotehnike, strojarstva i brodogradnje Sveučilišta u Splitu
Zašto je važno modeliranje i simuliranje požara raslinja ?
Požari raslinja (eng. wildland fire) spadaju u prirodne katastrofe često sa vrlo teškim posljedicama. Zbog toga su znanstvenici napravili veliki napor u izučavanju događanja vezanih s nastankom i širenjem požara otvorenog prostora. Na temelju ovih istraživanja razvijen je cijeli niz različitih postupaka modeliranja i simuliranja ponašanja i širenja požara.
Modeliranje širenja požara (eng. Fire Spread Modelling) samo je jedan od dijelova kompleksnijeg modeliranja ponašanja požara (eng. Fire Behavior Modelling). Modeliranje ponašanja požara osim modela širenja uključuje i modeliranje zapaljenja požara (eng. Fire Ignition Modelling) i modeliranje intenziteta požara (eng. Fire Intensity Modelling). Modeliranje ponašanja požara je dosta kompleksnije i uključuje interakciju požara s dinamikom atmosfere te modelira primjerice i problem nastajanja i širenja dima. Međutim po praktičnim iskustvima Europskih projekata koji su se proteklih 10 godina bavili ovom problematikom za operativni rad vezan s požarnom preventivom i upravljanjem gašenjem požara dovoljno je modeliranje širenja požara otvorenog prostora, pa se u ovom dijelu prvenstveno njime i bavimo.
U preventivnoj fazi modeliranje širenja požara otvorenog prostora pomaže u cijelom nizu djelatnosti, kao što je planiranje položaja šumskih prokopa, planiranje rasporeda jedinica i sredstava za gašenje požara, uvježbavanje rukovodstva u vođenju aktivnosti gašenja požara. Sustav se koristi u tzv. ”što … ako …” načinu rada na način da mu se definiraju određeni meteorološki uvjeti i njihov razvoj, pretpostavi početno mjesto nastajanja požara, te promatra što se može dogoditi – u kojem smjeru i kojim intenzitetom će se požar nastaviti širiti. Meteorološki podaci mogu biti neke pohranjene srednje vrijednosti za dano područje, ili neke ekstremne vrijednosti koje su se na određenom području pojavile. U svakom slučaju osim samog modela širenja požara važno je i arhiviranje lokalnih meteoroloških vrijednosti što bi kroz sustav PREGAS bilo i omogućeno.
U fazi upravljanja gašenjem požara model služi za planiranje budućih aktivnosti vezanih uz gašenje. Koriste se trenutni hidrometeorološki podaci i pokušava predviditi gdje bi u budućnosti mogla biti požarna fronta, na primjer za pola sata, za jedan sat ili za dva sata.
Slika 1. prikazuje blok shemu sustava za podršku dežurnom operativcu pri donošenju odluka o gašenju požara prema preporukama EU projekta iz 1998. godine DEDICS - Distributed Environmental Disaster Information and Control Systems. DEDICS se odnosio na krizne situacije koje uzrokuju veliki šumski požari i velike poplave.
Podsustav za pomoć pri donošenju odluka vezanih sa gašenjem požara u biti na pravi način integrira sve elemente (video detekciju, prikupljanje meteoroloških podataka, GIS prikaz terena, računanje požarnog rizika i modeliranje širenja požara.
Modeliranje širenja požara raslinja
Postoji puno modela širenja požara otvorenog prostora koji se razvijaju zadnjih 50 godina. U osnovi većina ih se slaže da način širenja požara ovisi o:
• vremenskim uvjetima (smjeru i brzini vjetra, temperaturi, vlažnosti),
• mjestu početka vatre,
• vrsti vegetacijskog pokrova,
• vlažnosti goriva i
• topografiji, primarno o nagibu terena i orijentaciji terena,
a modeli se razlikuju po načinu kako se i u kojoj mjeri te ulazne veličine uključuju u model.
Slika 2. detaljno prikazuje utjecaje pojedinih varijabli na modeliranje ponašanja šumskog požara.
Modeliranje širenja požara otvorenog prostora temelji se na tri procesa:
o Proizvodnje topline od strane izvora topline, uglavnom zbog izgaranja gorivog materijala.
o Prijenosa topline sa izvora topline na prijamnik topline.
o Apsorpcije topline od strane prijamnika topline koji nakon zapaljenja postaje novi izvor topline (okolni nezapaljeni materijal).
Na pojavu i širenje požara otvorenog prostora utječe mnogo različitih faktora, ali najvažniji su šumsko gorivo, meteorološki parametri koji primarno utječu na vlažnost goriva, vjetar i topografija koji utječu na brzinu i smjer širenja.