一种森林火灾数学模型及其应用

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林火是森林生态系统中最为活跃的影响因子之一,如何降低森林火灾的危害是目前社会关注的热点问题,如何准确预测和快速扑火是降低森林火灾危害的最直接方法。建立森林火灾数学模型是研究森林火灾发生和森林危害的重要的手段。森林火灾数学模型的研究可以为林火的研究提供科学、系统的理论支持。本文在加入救火员在火场的扩散因素、林火在被扑火后再次复燃的机率以及林火发生时的自然因素等因素后,建立了一种新的森林火灾数学模型并对其平衡点的稳定性、Hopf分支等动力学性质进行了详尽的讨论。最后对其进行数值仿真,从而验证了所得的结论。本文所得的主要结论有:定理一:1、当a≥1时,平衡点是全局渐近稳定的:2、当a<1且1-a/c≤b≤1/ac+c时,平衡点是全局渐近稳定的。定理二:1、μ2的符号决定了分支方向,当μ2>0时,Hopf分支是上临界的,当μ2<0时,Hopf分支是下临界的;2、β2的符号决定了分支周期解的稳定性,当β2<0时,周期解是稳定的,当β2>0时,周期解是不稳定的;3、T2的符号决定了分支周期解的周期,当T2>0时,周期是递增的,当T2<0时,周期是递减的。
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