Петр Пушистов - Наводнения: от защиты к управлению

Интерактивные оболочки обеспечивают интерактивные и адаптивные способы определения параметров моделей и необходимых им входных данных. По мере того как параметры модели заданы, оболочка обеспечивает интерфейс для ввода входных данных и их редактирования, для эксплуатации модели и отображения выводимых данных.

Для того, чтобы эффективно использовать такие оболочки, полезным является обучение, тому, как использовать оболочку и тому, что она может и не может делать. Разработчики таких оболочек устраняют необходимость того, чтобы пользователь беспокоился об управлении базами данных, об алгоритмах решения систем уравнений, о развитии интерактивного интерфейса, о сохранении балансов массы воды и неразрывности течения и других подобных проблемах. Любые предположения, сделанные при построении оболочки должны быть реально прозрачными и приемлемыми для всех пользователей, прежде чем такая оболочка будет использоваться в любом применении технологии общего видения.

4.2.2. Системы открытого моделирования

Следующий шаг в моделировании общего видения будет заключаться в создании среды моделирования, которая может предоставить всем ПЗС возможность включить их собственные модели в общесистемное описание. Представители заинтересованных сторон склонны верить их собственным моделям больше чем тем, которые предоставляются правительственными агентствами и исследовательскими институтами. Их собственные модели включают данные, которым они доверяют и основаны на их собственных предположениях и взглядах на то, как работает система. Например, при решении вопросов трансграничного переноса водных ресурсов, различные страны могут выразить желание включить их собственные гидродинамические модели для участков рек, протекающих через их страны.

Различные разработки систем открытого моделирования реализованы в Европе и США, хотя большинство из них все еще находятся в стадии исследований. Реализация Рамочной водной директивы в Европе стимулировала разработку OpenMI (European Open Modelling Interface and Environment — Европейский интерфейс и среда открытого моделирования). OpenMI будет упрощать объединение моделей, имеющих отношение к водным ресурсам, которые в дальнейшем будут использоваться в стратегическом планировании в соответствии с требованиями Европейской водной директивы. Инициативные цели США заключается в том, чтобы учредить (разработать) аналогичную основу для моделирующей среды.

4.2.3. Пример СППР для управления речными наводнениями

В Нидерландах стратегия управления наводнениями на рукавах реки Рейн нацелена на уменьшение уровней воды, поскольку дальнейшее наращивание высоты защитных дамб рассматривается как нежелательное в долгосрочной перспективе. Возможные мероприятия для уменьшения уровней воды при наводнениях включают в себя удаление или перемещение гидравлических препятствий, понижение бун, заглубление участков русла с низкими скоростями течений, понижение пойм, перемещение задерживающих дамб, сооружение боковых каналов, регулирование водохранилищами и другие мероприятия (более детально они описаны в приложении D [81]. См. также рис. 2 в разделе 2.1 нашего обзора).

Определение того, какой набор мероприятий необходимо реализовать для «улучшения положения дел на реке», т.е. для понижения уровней воды при наводнениях, включает сложный процесс общественного принятия решений, который касается большого числа представителей заинтересованных сторон. Научные изыскания вдоль реки позволили идентифицировать более 600 возможных улучшающих мероприятий. Какие из этих вариантов должны быть выбраны? Решение необходимо принимать и оно должно быть приемлемым, по крайней мере, для большинства представителей заинтересованных сторон. Как описывалось выше, это и есть процесс принятия решения. Очевидны выгоды, связанные с использованием системы поддержки принятия решений, работающей в режиме реального времени, которая будет обеспечивать информацию об уровнях воды при наводнениях, при объединении указанных мероприятий вдоль реки. Эта относительно простая и дружественная пользователю система поддержки принятия решения называется «Конструктор планирования» (Planning Kit — разработка института Delft Hydraulics (ныне — Дельтарес), Нидерланды).

Предварительная стадия проектирования по этой схеме называется «Пространство для рукавов Рейна» («Room for the Rhine Branches») и она включает крупномасштабный, идущий снизу вверх общественный процесс принятия решений. Все начинается с идеи необходимости разнообразного использования пространства между речными дамбами обвалования (т.е. площади между основными дамбами или набережными). На основе большого объема исследовательских и изыскательских работ, которые позволяют идентифицировать возможные мероприятия и их соответствующие влияние или воздействие, представители заинтересованных сторон и местные власти получают возможность идентифицировать планы, которым они отдают предпочтения. При этом оценивается определенное число критериев, таких, например, как (предельная) пропускная способность реки при наводнении, ее судоходность и воздействие на ландшафт и экологическую инфраструктуру. Предусматриваемый результат этой процедуры представляет собой логически последовательную схему улучшения обстановки на реке.

«Конструктор планирования» разрабатывался для поддержки принятия решений в режиме реального времени и для того, чтобы способствовать общественному обсуждению, так же как обсуждению среди профессионалов, на стадиях планирования и разработки предварительного (эскизного) проекта.

Поскольку реально было большое число различных мнений и представителей заинтересованных сторон, процесс выбора (вариантов) оказался сложным. Однако, достижение формального технического оптимума не являлось целью этого процесса. Необходимо было учесть все функции реки, включая воздействие на экологию бассейна и культурное наследие. Общественное одобрение являлось основным требованием. Со временем, основные критерии или требования должно быть удовлетворены полностью. Без поддержки за счет использования многообразия моделей, включенных в «Конструктор планирования», этот процесс принятия решений оказался бы гораздо менее целенаправленным и сконцентрированным и следовательно гораздо менее эффективным.

Существуют различные численные модели реки Рейн. Они различаются по диапазонам, описываемых масштабов (от масштаба всего бассейна до локального масштаба) и степени сложности (1D поперечно осредненные, 2D осредненные по глубине, 2D или 3D вихреразрешающие модели и т.п.). При исследованиях в рамках проекта «Пространство для рукавов Рейна», использовалась одномерная (1D) модель Нижнего Рейна для расчетов крупномасштабных явлений, процессов и морфологических расчетов, и двумерная (2D), осредненная по глубине, модель для более детальных локальных расчетов. Расчеты уровней воды при наводнениях проводились с помощью двумерной, осредненной по глубине, модели для всех рукавов Рейна.