Петр Пушистов - Наводнения - от защиты к управлению

Нарастающая потребность в компьютерных инструментах, позволяющих с приемлемой для практики точностью, оценивать и прогнозировать экосистемные (физические, химические, биологические) и экстремальные гидрологические процессы и явления в водных объектах при прошлых, настоящих и будущих (сценарных) условиях окружающей среды, привела к формированию на рынке программных продуктов для решения задач использования и охраны природных ресурсов сектора средств имитационного и оптимизационного моделирования гидродинамики и качества поверхностных и подземных вод (Loucks et al., 2005; Hantush et al., 2005; Water framework directive…, 2010; Пушистов и др., 2009а; http://www.epa.gov; http://www.hec.usace.army.mil; http://www.erm-smg.com; http://www.ce.pdx.edu/w2; http://www. http://www.deltares.nl;m; http://www.dhisoftware.com; http://www.volgaltd.ru; http://www.mixzon.com). aquaveo.co

Разнообразие программных продуктов (ПП) данного сектора, номенклатура которого насчитывает многие десятки, если не сотни наименований (Hantush M.M. et al., 2005; Пушистов и др., 2009а), представляет потенциальному пользователю/потребителю возможность выбора конкретных ПП для практических применений, при очень широком диапазоне возможностей и ограничений этих ПП, начиная от мерности (D) численных моделей от одномерных (1D) до пространственных (3D), детализации пространственного и временного разрешения объектов моделирования, требований к входной информации, точности описания экосистемных процессов и источников антропогенных воздействий и заканчивая уровнями пре- и постпроцессорной обработки данных наблюдений и результатов моделирования, дружественности интерфейсов и руководств пользователя. Выбор нужного программного продукта потребителем, будь то, например, лица принимающие решения, исследователи, проектировщики и специалисты в области использования, охраны и восстановления водных ресурсов, и овладение потенциальными пользователями технологией практического применения и эксплуатации этого продукта часто превращается в сложную проблему и при ее решении важным может оказаться уже накопленный опыт решения указанных вопросов.

Так, в России значительный по времени и количеству успешно реализованных проектов опыт применения одномерных гидравлических моделей HEC-RAS 3.1 и HEC-6 (http://www.hec.usace.army.mil) и двумерной (плановой) гидродинамической модели RMA2 (http://chl.erdc.usace.army.mil/rma2), работающей в системе моделирования SMS (http://www. aquaveo.com), накоплен коллективом кафедры гидрологии Томского государственного исследовательского университета во главе с проф. Земцовым В. А. при решении задач прогнозирования последствий гидротехнического строительства и других техногенных воздействий на локальных участках речных систем Оби и Томи (Земцов и др. 2007; 2009; 2012). Успешность применения указанных ПП во многом обеспечивается тем, что коллектив кафедры располагает и эффективно использует современный высокотехнологичный инструментарий для проведения полевых инженерно-изыскательских работ и получения качественных, высокого пространственного разрешения натурных данных для калибровки и верификации численных моделей. Указанный измерительный инструментарий включает базу и мобильные приемники системы глобального позиционирования (GPS), высокоточные геодезические измерительные системы, гидрометрические приборы для экспресс-измерений, в том числе, акустический доплеровский профилограф течения (ADP) и оригинальные приборы для отбора проб наносов (Земцов и др., 2010).

Определенной популярностью в РФ при решении водохозяйственных задач и создании систем предупреждения чрезвычайных ситуаций пользуются программные продукты, разработанные Датским гидравлическим институтом (http://www.dhisoftware.com) и распространяемые в нашей стране научно-консалтинговой фирмой «Волга» (http://www.volgaltd.ru). Одномерный многоцелевой комплекс MIKE 11 успешно применялся в исследованиях режимов течения Нижней Волги, Северной Сосьвы и качества воды рек Ока, Яуза и Нищенка (Водные ресурсы…, 2010; Будяну и др., 2012; и др.). Двухмерные комплексы MIKE 21 и MOUSE использовались в проектах изучения гидрологического режима Каспийского моря и моделирования ливневой канализации г. Москвы, соответственно (http://www.volgaltd.ru). Трехмерная численная модель MIKE 3 — Flow Model, освоенная сотрудниками Атлантического отделения Института океанологии им. П. П. Ширшова РАН, успешно применялась при проведении теоретических исследований горизонтального конвективного водообмена в озерах и морях (Чубаренко, 2008; Чубаренко и Есюкова, 2010).

Другой убедительный пример эффективности использования трехмерной численной модели GETM (http://www.getm.eu) для решения конкретных водохозяйственных задач, например, расчет характеристик гидродинамического и термического режимов водоемов — охладителей, продемонстрирован в работах сотрудников Института водных проблем РАН (Дебольская и др., 2010; Исаенков, 2010).