Наводнения: от защиты к управлению

Цель монографии [40] — дать краткое описание опыта разработки высокотехнологичных информационно-вычислительных комплексов, предназначенных для воспроизведения переменных гидродинамики и качества воды региональных водных объектов и изложить результаты применения таких ИВК к участку среднего течения реки Северная Сосьва (Ханты-Мансийский автономный округ — Югра) и Телецкого озера с устьевым участком реки Чулышман (Республика Алтай). Прогностической основой, указанных ИВК, послужила хорошо известная, разработанная в США, 2.5-мерная численная модель гидродинамики и качества воды CE-QUAL-W2 (далее W2) (Colе and Wells, 2003; 2006; http://www.ce.pdx.edu/w2). Инициатива начала работ по освоению численной модели W2 в Лаборатории математических проблем экологии и природопользования, организованного в 2002 году Югорского НИИ информационных технологий (ЮНИИИТ, г. Ханты-Мансийск) исходила от член.-корр. РАН Лыкосова В. Н. (Институт вычислительной математики РАН, г. Москва), который совместно с группой экспертов, рекомендовал опробовать модель W2, как инструмент решения прикладных задач по оценке и прогнозу гидрологического режима и экологического состояния водных объектов на территории существующих и перспективных зон промышленного развития севера Западной Сибири.

Список аргументов в пользу выбора программного продукта W2 для практических применений включает в себя следующие позиции:

— разработка последовательности версий модели W2, начиная с 1974 года, проводится непрерывно с учетом результатов практических применений консорциумом мировых лидеров-производителей данного класса ПП в составе: Станция водных путей инженерного корпуса армии США (http://www.wes.army.mil), группа моделирования качества воды Портлендского государственного университета (http://www.ce.pdx.edu/w2) и группа моделирования поверхностных вод международной компании ERM (http://www.erm-smg.com);

— для программного продукта W2 характерны очень высокие темпы роста масштабов успешных практических применений. Так согласно обобщенным данным (http://www.ce.pdx.edu/w2) в настоящее время с использованием W2 в 116 странах мира промоделировано 1134 конкретных водных объектов (436 рек, 297 озер, 319 водохранилищ и 82 эстуария). Указанные показатели за период с 2004 по 2012 год выросли почти в три раза;

— программный код последних версий модели W2, вместе с руководством пользователя и техническими отчетами профессионального применения W2 к различным водным объектам на территории США, свободно доступны в Интернете (http://www.ce.pdx.edu/w2);

— руководства пользователя W2 подготовленные доктором Thomas Cole (Инженерный корпус армии США) и профессором Scott Wells (Портлендский государственный университет, США) являются отличным учебным пособием для начинающих пользователей и очень полезным и информативным инструментом в руках уже более опытных пользователей (Colе and Wells, 2003; 2006). Специально для начинающих пользователей профессор Scott Wells подготовил хорошо иллюстрированное и достаточно подробное описание основных этапов практического применения W2, которое можно найти на веб-сайте (http://www.cequalw2wiki.com). Благодаря усилиям и энтузиазму сотрудников Портлендского государственного университета в главе с доктором Chris Berger эффективно работает «Форум пользователей» (http://w2forum.cee.pdx.edu), обеспечивающий поддержку, которая может быть получена как со стороны разработчиков, так и других пользователей W2. Для повышения квалификации пользователей W2 организации — разработчики проводят ежегодные учебные семинары;

— сроки реализации проектов, основанных на применении W2 к конкретным водным объектам, существенно сокращаются, а исследовательский потенциал пользователей резко возрастает благодаря, появившейся в последние годы, возможности использования лицензионных программных продуктов WMS (http://www.loginetics.com)) и W2i-AGPM for W2 (www.aquaveo.com в качестве пре- и постпроцессоров численной модели W2;

— в случае необходимости преодоления пользователем ограничений, связанных с двухмерностью модели W2, он, с помощью мультимодульной системы GEMSS (www.erm-smg.com), может без особых затруднений перейти к использованию трехмерной численной модели GLLVHT, программный код которой был написан J. E. Edinger и E.M Buchak в 1980 году на основе конечно-разностных аппроксимаций, численных методов решений и файловой структуры, ранее применённых ими при разработке численной модели W2 (Edinger and Buchak, 1980; 1985).