Петр Пушистов - Наводнения: от защиты к управлению

Глава 2 монографии [81] служит в качестве обзора проблем моделирования и применения моделей на практике. Подчеркнем важность понятия «применения». Эта глава в большей мере обращена к практике, чем к теории моделирования. Содержание главы основано на значительном опыте и специальной литературе, в отношении рассматриваемой проблемы, или, по крайней мере, на профессиональной практической работе и исследованиях авторов [81], проделанных за прошедшие более, чем четыре десятилетия, по применению различных подходов и методов моделирования или программных средств к реальным задачам/системам по заказам реальных клиентов.

2. Моделирование систем водных ресурсов

2.1. Пример подхода к моделированию

В подразделе 2.1, в качестве примера, описана последовательность или цепочка моделей, необходимых для прогнозирования выживания рыб и моллюсков, как функции биогенной нагрузки в эстуарии.

2.2. Характеристики проблем, возникающих при моделировании

В подразделе 2.2 перечислены характеристики проблем, возникающих при моделировании. Здесь, в частности, отмечается, что проблемы мотивации компьютерного моделирования и анализа обнаруживают определенное число общих характеристик. Они рассматриваются здесь потому, что обеспечивают проникновение в суть процесса моделирования специфической задачи, которая может дать стоящий результат. Если цели или устремления проектировщиков/планировщиков оказываются очень неясными, если существует несколько альтернативных направлений действий или если по сути рассматриваемых задач отсутствует их глубокое научное понимание, то в таких случаях математическое моделирование и совершенные методологии весьма вероятно будут малополезными.

Успешные применения математического моделирования часто характеризуются следующими факторами:

Системная нацеленность или системная ориентация. В таких ситуациях основное внимание должно быть уделено взаимозависимости и взаимодействиям элементов системы в целом, так же, как это делается по отношению к самим элементам;

Использование междисциплинарных команд. Во многих комплексных и нетрадиционных задачах часто с самого начала неясно какие научно-дисциплинарные точки зрения окажутся в числе наиболее подходящих и приемлемых. Существенным является то, что участники такой работы — приходя из различных основополагающих научных дисциплин — осваивают методы, терминологию и понятия из других дисциплин, привлекаемых для работы;

Использование формальной математики. Большинство аналитиков предпочитают использовать математические модели для того, чтобы способствовать описанию (сложных) систем и обеспечивать идентификацию и оценивание эффективных компромиссных решений в ситуациях с конфликтными целями, и для того, чтобы обеспечить однозначность фиксации предположений и данных, используемых при анализе.

Не все проблемы или задачи планирования и управления водными ресурсами являются подходящими «кандидатами» для исследования с использованием методов математического моделирования. Моделирование оказывается наиболее подходящим тогда, когда:

цели и объекты планирования и управления достаточно хорошо определены и могут быть идентифицированы организациями и отдельными лицами на предмет того, кто из них может извлечь пользу или выгоду из понимания результатов, получаемых с помощью моделей;

имеется много альтернативных решений, которые могут удовлетворить заявленным целям, но при этом наилучшее решение не является очевидным;

система водных ресурсов и объекты и цели, выполняемого анализа, описываются разумно трактуемыми математическими представлениями;

необходимая информация, такая как информация о метеорологических, гидрологических, экономических, природоохранных и экологических воздействиях, являющаяся результатом любого решения, может быть наилучшим образом оценена посредством использования моделей;

параметры таких моделей могут быть оценены с помощью легкодоступных данных.

3. Вызовы моделирования систем водных ресурсов

3.1. Вызовы для планировщиков и менеджеров

В подразделе 3.1 обсуждаются вызовы моделирования для планировщиков и менеджеров водных ресурсов. При этом подчеркивается, что эти специалисты являются людьми, ответственными за решение специфических задач, связанных с водой, или с удовлетворением потребностей в водных ресурсах. Когда они терпят неудачу, то получают известия об этом. Общественность дает им знать об этом. То, что делает их работу особенно трудной, заключается в том, что люди (общественность) имеют самые различные потребности и ожидания. Более того, организации, в которых работают менеджеры и планировщики водных ресурсов (или консультанты принятые на работу), вероятно, походят на большинство организаций наших дней: они должны делать то, что могут при ограниченных финансовых и людских ресурсах. Их клиенты — это каждый из нас, кто использует воду или, по крайней мере, все те из нас, кто зависит от решений, принимаемых специалистами этих организаций.

Общая цель этих планировщиков и менеджеров и их организаций заключается в том, чтобы обеспечить обслуживание, такое как надежное и недорогое обеспечение водой, гарантированное качество воды, производство электроэнергии на ГЭС, защита от наводнений, обеспечение коммерческой навигации и рекреационных возможностей, охрана дикой природы и благополучие экосистем или некоторых комбинаций этих или других целевых потребностей. Более того, они предполагают сделать это по цене не более той, за которую люди готовы платить. Совпадение и достижение этих целей (т.е. когда «каждый становиться счастливым») — задача всегда не простая и даже не всегда решаемая.

Простые технические мероприятия и процедуры редко способны гарантировать успешное решение любого специфического набора проблем управления водными ресурсами. Более того, кто имел дело с планированием и управлением водными ресурсами, знает, что невозможно проектировать или оперативно управлять системой водных ресурсов без принятия компромиссов или соглашений на основе взаимных уступок. Эти компромиссы являются проявлением конкурирующих целей (таких как выработка электроэнергии и контроль за наводнениями) или конкурирующих устремлений (таких как, кому это выгодно и кто платит, сколько платит и где и когда). После того, как системные аналитики, конечно используя их модели, проведут идентификацию путей достижения различных целей и устремлений и обеспечат оценку соответствующих экономических, природоохранных, экологических и социальных воздействий и влияний, к делу приступают планировщики и менеджеры, которые должны проделать более трудную работу. Они должны работать с каждым и влиять на каждого, кто будет неудовлетворен решением, которые они приняли.