МГЕО "Наш дім - Манява" » Каталог статей » Водогосподарська система

Водогосподарська система

20.08.2017 / Коментарів: 0 / Категорія: / Добавив: Гість

Водогосподарська система (ВГС) – це сукупність гідравлічно пов'язаних водних об'єктів і водогосподарських споруд, сумісне функціонування яких спрямоване на оптимальне задоволення запитів водокористувачів. Порівняно з РВГК водогосподарська система охоплює меншу кількість галузей або навіть одну, тобто це простіше водогосподарське утворення. Прикладами ВГС є канали Дніпро-Донбас, Сіверський Донець-Донбас, Північно-Кримський та інші, зрошувальні, обводнювальні та осушувальні системи, а також сукупність Дніпровських гідровузлів (ВГС Дніпра) тощо.

Народногосподарська ефективність складних водонос-подарських систем пов’язана зі всебічним обліком корисних ефектів і від’ємних наслідків. Подібна проблема мало вивчена через ряд причин. В першу чергу, це пов’язано з великим числом корисних ефектів і від’ємних наслідків, а також з неоднорідністю їх просторово-часового проявлення. По-друге, схоже технічне рішення торкається інтересів майже всіх галузей народного господарства. По-третє, припустимий комплекс заходів після їх здійснення діє на численні екологічні системи, поведінка котрих не піддається прогнозу навіть при всебічному обліку наявної вихідної інформації.

Тому необхідний більш загальний метод для оцінки досягнення сукупності цілей: економічної, соціальної, охорони і покращення природи і т. д. Такий метод названий методом багатоцільової (багатокритеріальної) оптимізації і дозволяє врахувати не тільки кількісні, але і якісні фактори.

Процедура аналізу. Процедура техніко-економічного аналізу при вирішенні будь-яких задач проектування багатофункціональних систем включає ряд послідовних типових етапів. Розглянемо ці етапи на прикладі задач проектування водогосподарського комплексу багатоцільового призначення.

-постановка задачі і уточнення цілей;

-розробка альтернативних варіантів, які відрізняються способами досягнення поставленої задачі;

-встановлення критерію оптимізації, який представляє собою співвідношення між корисним ефектом, котрий оцінюється комплексним показником якості функціонування і приведеними затратами;

-розрахунки капітальних вкладень, експлуатаційних витрат і можливих наслідків від збитків;

-економіко-математичне моделювання і розробка алгоритмів рішення;

-вишукування оптимального варіанта технічного рішення системи на основі аналізу отриманих результатів.

 Моделювання ВГС

При плануванні раціонального використання й охорони водних ресурсів значна роль належить моделюванню, системному підходові і системному аналізові сукупності виникаючих завдань.

Моделювання – це процес побудови і дослідження моделей, які відображають реальну систему. Модель у широкому розумінні являє собою деякий образ об'єкта, яким цікавиться дослідник. А обирають (будують) її таким чином, щоб вона була значно простішою для дослідження, ніж об'єкт, що вивчається; в ній відтворюють лише деякі найважливіші для даного дослідження властивості обраного об'єкта або явища.

Звичайно використовують два види моделювання: матеріальне (фізичне, аналогове) та ідеальне, яке базується не на матеріальній аналогії об'єкта, що моделюються, а на ідеальній, уявній аналогії.

Одним із видів ідеального моделювання є знакове (формалізоване) моделювання. В ньому моделями слугують схеми, графіки, рисунки, формули тощо. Найважливішим видом знакового моделювання є математичне, яке здійснюється засобами математики і логіки.

Математична модель – це математичний вираз, який вказує на зв'язок між вхідними (незалежними, керуючими) та вихідними змінними, що характеризують певний об'єкт (у ВГС, наприклад, це зв'язок між об'ємом води й економічним ефектом від її використання).

Структура моделі може бути числовою (у вигляді формул), логічною (у вигляді блок-схем або програм розрахунків) і графічною.

Математична модель будується в кілька етапів: вибір сукупності вхідних і вихідних змінних і структури моделі; ідентифікація моделі, що полягає у визначенні числових значень параметрів (коефіцієнтів), які входять у модель; верифікація моделі, тобто перевірка адекватності (відповідності) моделі об'єкту, що моделюється.

Математичні моделі, які використовуються при водогосподарському плануванні та розрахунках, поділяються на два класи: оптимізаційні та імітаційні.

Оптимізація це процес надання водогосподарському об'єкту чи системі найвигідніших характеристик чи співвідношень, або знаходження найкращого варіанту вирішення певного завдання із багатьох можливих, наприклад, вибір найкращого варіанту розподілу води між учасниками водогосподарської системи чи комплексного гідровузла при її дефіциті, найкращих (оптимальних) їх параметрів тощо. При оптимізації процес функціонування водогосподарського об'єкта записується, як правило, у вигляді системи рівнянь. Найкращий варіант приймають на основі вибраних критеріїв оптимальності, якими можуть бути, наприклад, недопущення погіршення якості води при збільшенні економічного ефекту від використання води в певних галузях, обмеженість придатних для зрошення площ, вартість продукції, прибуток, розрахункові затрати водокористувачів та ін.

Імітація – це процес керованого експерименту, який здійснюється на комп'ютері над моделлю, в даному випадку водогосподарською системою чи іншим об'єктом. Її проводять у разі, коли аналітичне вирішення завдання управління водогосподарським об'єктом неможливе, а безпосереднє експериментування на реальному об'єкті недопустиме або недоцільне.

Імітаційна модель – це опис процесу функціонування водогосподарського об'єкта на комп'ютері. Такі моделі можуть містити велику кількість параметрів і не вимагають введення критерію оптимальності.    

Імітаційні моделі використовують при обґрунтуванні заданих або одержаних параметрів та виробленні правил управління водогосподарським об'єктом в умовах майбутньої експлуатації. Імітація дає змогу прогнозувати поведінку об'єкта в різних умовах, перевірити й оцінити різні методи управління, навчити спеціалістів управлінню функціонуванням об'єкта.

При моделюванні ВГС, наприклад, необхідно провести такі операції:

-виділити досліджувану систему з усіх ВГС;

-визначити цілі її функціонування, характер і види обмежень, внутрішню структуру, склад кінцевих елементів і зв'язки між ними;

-провести ієрархічне агрегатування (об'єднання) елементів системи для її спрощення;

-виявити властивості системи, які визначають ефективність її функціонування;

-побудувати модель системи і її використання з урахуванням наявної інформації.

Ефективність моделювання залежить від характеру наявної інформації, яка класифікується за видами і джерелами інформаційного забезпечення та способом її подання. Зокрема, виділяють: технічну інформацію, яка необхідна для фізичного опису водогосподарського об'єкта і містить характеристики природних умов, дані про ресурси, технічні характеристики об'єктів і споруд, вимоги та обмеження до параметрів і режимів функціонування ВГС; економічну інформацію, яка характеризує затрати, економічні оцінки збитків, показники ефективності; екологічну інформацію, яка оцінює позитивні та негативні наслідки водогосподарської діяльності у кількісному й якісному вираженні.

За характером подання інформація буває: визначеною, тобто такою, яка в детермінованій або стохастичній формі задає вихідні умови; частково невизначеною, яка надає вихідні величини в деякому діапазоні; невизначеною, коли відсутні кількісні та якісні характеристики інформації. Нині найбільш невизначеною є екологічна інформація.


Коментарі (0)

Коментувати

Додавати коментарі можуть тільки зареєстровані користувачі.
[ Регистрация | Вход ]
Молодіжна громадсько-екологічна організація "Наш дім - Манява"© 2003-2017/ All right reseved / Design by VWStudio /