Simulación de la Propagación de Incendios

Memorias del Segundo Simposio Internacional Sobre Políticas, Planificación y Economía de los Programas de Protección Contra Incendios Forestales: Una Visión Global
Simulación de la Propagación de Incendios
Forestales1
Joseph Romanovsky,2 Vassili Shikin,3 Yuri Shur4
Resumen
Hoy en día, el problema de los incendios forestales es uno de los más importantes de
Rusia. Todos los años, estos incendios se convierten en desastres en dos o tres regiones
de la Federación, sobre todo en Siberia y en el extremo oriental del país. Por este
motivo, la gestión eficaz del sistema de control de la lucha contra los incendios
forestales es uno de los mayores problemas de la conservación de los bosques. El
modelo que se propone ayuda a estimar sobre el mapa la configuración del fuego en
tierra, teniendo en cuenta los tipos de capa vegetal del suelo, de apreciación en curso
del peligro de incendio, velocidad y dirección del viento, y objetos incombustibles. El
resultado de la investigación es un programa que simula la propagación de los
incendios forestales. El programa está escrito en Delphi 6.0.
Introducción
La simulación de la propagación de los incendios forestales ayudará a resolver varios
problemas importantes de la lucha contra dichos incendios.
El primer problema importante es desarrollar un plan óptimo para la extinción de
incendios forestales en tiempo real. Este plan presupone encontrar las tácticas más
eficaces para dicha extinción.
El segundo, basado en la simulación de la propagación de incendios forestales, es
la estimación del trabajo de los cuerpos de bomberos después del final de la época de
incendios. Resulta importante determinar la zona potencial que un incendio forestal
pueda abarcar si éste no se extingue.
Aproximaciones a la simulación de propagación de
incendios forestales
Existen varias aproximaciones a la simulación de propagación de incendios forestales.
1
Una versión abreviada de esta ponencia se presentó en el segundo simposio internacional sobre políticas,
planificación y economía de la protección de los programas contra incendios forestales, 19–22 Abril,
2004, Córdoba, Espana.
2
Catedrático, St.-Petersburg State University, Mathematical Department, St.-Petersburg State University,
University embankment 7/9 St.-Petersburg 199034.
3
Licenciado, St.-Petersburg State University, Gagarin st. 21 flat 284, St.-Petersburg 196135.
Director del grupo de lucha contra incendios, doctor en economía, St.-Petersburg Forestry
Research Institute, Institute pr. 21, St.-Petersburg 194021.
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La primera está basada en la simulación de los procesos físicos y químicos de
quema, y en la formulación de modelos y sistemas analíticos de ecuaciones
diferenciales. A. M. Girshim propone un ejemplo de este modelo, que describe los
procesos en 3D de cambio de temperatura, e implica sistemas de ecuaciones
diferenciales. Otro ejemplo es la aproximación propuesta por U. A. Gostinzev y A. A.
Suchanov. Los modelos de dicha aproximación describen los procesos de cambio de
temperatura, cambios químicos y el movimiento de los flujos de gas. Dichos modelos
exigen un número de parámetros de información forestal que cambian rápidamente y
que actúan recíprocamente entre ellos. Esto supone que la aplicación práctica de estos
modelos sea bastante difícil.
La segunda aproximación implica estimaciones brutas de la configuración del
fuego.
La tercera aproximación está basada en la simulación de un incendio forestal sin
hacer estimaciones brutas de la configuración del fuego.
La aproximación que se ofrece en esta ponencia pertenece al tercer grupo. El mapa
se divide en franjas horizontales de la misma anchura. En cada franja, se eligen las
zonas con propiedades similares de combustión. Esta representación de los datos ayuda
a mejorar la velocidad de trabajo con el mapa. Durante la simulación se toman en
cuenta la velocidad y dirección del viento, el tipo de capa vegetal del suelo, y la clase
en curso de peligro de incendio. Además, se presta atención particular a los objetos
incombustibles.
Panorama general del programa
La tarea principal de una simulación de incendio forestal es fijar la procedencia de
la línea de fuego en cada momento. Debido a la dificultad de la simulación, el
programa solo se ocupa de los fuegos en tierra. Cuando se simula un territorio grande,
el programa tiene en cuenta, tanto el tipo de capa vegetal del suelo como las
condiciones meteorológicas, y sus cambios durante la simulación.
Después de iniciar el programa, aparece la ventana principal (fig. 1).
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Figura 1—Ventana principal del programa
Con el fin de crear un nuevo proyecto, debe elegirse "Proyecto ĺ Crear".
Después, hay que seguir las instrucciones del asistente del nuevo proyecto. En la
primera página (fig. 2), se selecciona la fuente de datos: puede trabajarse con la base de
datos de información forestal, o utilizar los propios archivos.
Figura 2—Fuente de datos
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Si se selecciona la primera fuente, las siguientes páginas (fig. 3-9) ayudan a elegir
las regiones para la simulación.
Figura 3—Página 1 del asistente
Figura 4— Página 2 del asistente
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Figura 5— Página 3 del asistente
Figura 6— Página 4 del asistente
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Figura 7— Página 5 del asistente
Figura 8— Página 6 del asistente
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Figura 9— Página 7 del asistente
Si se selecciona la segunda fuente, el programa pide los archivos con las capas del
mapa de la región que se va a simular, y las bases de datos con información sobre la
meteorología y terreno.(fig. 10, 11).
Figura 10—Capas de mapas
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Figura 11—Bases de datos sobre meteorología y terrenos
Después de introducir los datos, el programa está preparado para la simulación.
Para empezar la simulación debe pulsarse el botón "Inicio" (fig. 1). En la ventana
que aparece (fig.12), deben seleccionarse fechas y horas de inicio y final de la
simulación, además de la fuente de información meteorológica.
Figura 12—Ventana de inicio de simulación
Con el fin de introducir nueva información meteorológica durante la simulación,
se utiliza "Simulación ĺ Meteorología Info". Aquí (fig. 13), debe introducirse la
velocidad y dirección en curso del viento, y tipo de peligro de incendio.
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Figura 13—Nueva información meteorológica
Utilizando el grupo de botones "Zoom", puede acercarse (zoom in), alejarse (zoom
out), ver todo el mapa, y volver al zoom inicial (fig. 14,15).
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Figura 14—Zooming out
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Figura 14—Zooming out
Figura 15—Zooming in
Las unidades de datos que pueden encontrarse en el menú principal en "Databases
ĺ …" (fig. 16) ayudan a ver y editar las bases de datos, utilizadas por el programa.
Figura 16—Ver y editar bases de datos
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Las unidades de datos del menú principal en "Preferencias (settings) ĺ Rutas
(paths)" abren la ventana (fig. 17), donde deben introducirse las bases de datos básicas
utilizadas por el programa..
Figura 17—Edición de vías (paths)
Las unidades de datos del menú principal en "Simulación ĺ Estadísticas" abren la
ventana (fig. 18), con la superficie total del mapa, la superficie de la zona incendiada, y
el perímetro del fuego.
Figura 18—Estadísticas
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Cuando la simulación de la zona incendiada está señalada con líneas rojas, el
lado derecho de la ventana principal contiene información sobre la zona
seleccionada, como tipo de capa vegetal del suelo y el nombre. En la parte
superior de la ventana principal se despliega información sobre fecha, hora,
velocidad y dirección del viento, y tipo de apreciación de peligro de incendio en
curso (fig. 19).
Figura 19—Simulación
Resultado
El algoritmo desarrollado y el programa pueden ser útiles para los servicios
forestales y la gestión de sus actividades. También puede servir de utilidad para enseñar
al personal de dichos servicios.
Referencias
Korovin G. N. Methods of evaluation of some parameters of ground forest fires, LenNIILX,
1969
Gostinciv U. A., Suchanob L. A. Aerodynamics of the environment in big fires. Linear fire,
1997
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