Комплексное использование и охрана водных ресурсов - Юшманов О.Л.
Скачать (прямая ссылка):
Рассмотрим эти этапы с точки зрения управления ВХС.
Цель — это конечный результат, на достижение которого направлено функционирование системы.
Основная цель в управлении ВХС — рациональное использование водных ресурсов для удовлетворения социальных и экономических потребностей общества. Однако сформулированная таким образом цель носит слишком общий характер и не может быть непосредственно использована для оценки работы ВХС. Поэтому возникает потребность в конкретизации цели, которой достигают путем декомпозиции (расчленения) ее на частные
дели, совокупность которых и составляет общую цель управления.
Анализ деятельности существующих водохозяйственных систем позволяет выделить следующую совокупность целей ее функционирования: обеспечение населения водой для питьевых и коммунальных нужд; получение производственного эффекта на водохозяйственных объектах; водное благоустройство территорий; обеспечение оборонных мероприятий; охрана окружающей среды от вредного воздействия вод и водных ресурсов от загрязнения и истощения; сохранение и улучшение экосистем.
Каждая цель формально может быть записана в виде целевой функции F(x), которая выступает как критерий оценки путей достижения поставленных целей.
Выбор возможного критерия определяется характером цели и осуществляется на основе логического анализа. Для экономических процессов (получения производственного эффекта) наиболее часто в качестве критерия применяют валовой доход, прибыль, объем валовой продукции, расчетные затраты, затраты труда, ресурсов, себестоимость продукции и т. п.
Для социальных целей можно использовать следующие критерии: показатели качества воды, рекреационная ценность водоемов и т. п.
Такая множественность критериев, из которых один желательно обратить в максимум, а другие — в минимум, характерна для любой сложной задачи управления.
На третьем этапе строят математическую модель функционирования ВХС, которая позволяет осуществить выбор стратегии управления ВХС. Выбор проводят на основании принятых критериев. Сравнение стратегий и отыскание альтернативы, наилучшим образом обеспечивающей достижение поставленных целей, и составляют суть управления.
8.2. Моделирование процессов функционирования водохозяйственных систем
Моделирование — это процесс построения и исследо-* вания моделей, отображающих реальную систему.
Математическая модель ВХС — математические выражения, показывающие связь между входными (независимыми, управляющими) и выходными переменными*
характеризующими водохозяйственную систему, напри* мер между объемом воды и экономическим эффектом от ее использования.
Структура модели может быть числовой (в виде формул), логической (в виде блок-схемы алгоритмов или программ расчетов), графической.
Построение математической модели состоит из следующих этапов: выбор совокупности входных и выходных переменных и структуры модели; идентификация модели, которая заключается в определении числовых значений параметров (коэффициентов), входящих в модель; верификация и валидация модели, которые состоят в проверке адекватности (соответствия) модели моделируемому объекту. Обычно моделирование проводят в несколько этапов до достижения необходимой точности модели.
В настоящее время не существует единой математической модели водохозяйственных систем, которая учитывала бы все многообразие их особенностей. Поэтому для каждой конкретной ВХС разрабатывают специальную математическую модель, позволяющую выбрать ее параметры и провести анализ ее функционирования в условиях разной водности и водопотребления. Такая модель является необходимым элементом на всех стадиях управления ВХС.
Процесс принятия решений при управлении можно осуществлять в режимах имитации и оптимизации.
8.3. Имитация функционирования ВХС
Илштация — это процесс управляемого эксперимента,, проводимого на ЭВМ над моделью ВХС, Имитацию, как правило, проводят в тех случаях, когда аналитическое решение задачи управления невозможно, а непосредственное экспериментирование на реальной ВХС недопустимо или нецелесообразно. Подобная ситуация характерна для сложных водохозяйственных систем, для которых трудно предсказать последствия тех или иных управляющих решений. Имитация позволяет прогнозировать поведение системы в различных условиях, проверить и оценить различные методы управления, обучить специалистов водохозяйственников управлению ВХС.
Имитационная модель — это описание процесса функционирования ВХС на языке ЭВМ. Ее особенностью яв-
ляется достаточно близкое к действительности воспроизведение исследуемого процесса, так как математический аппарат, применяемый при этом, не ограничен каким-то определенным классом уравнений.
Работа по постановке и проведению имитационного моделирования может быть условно разделена на следующие этапы: постановка задачи, назначение цели исследования, разработка модели системы, определение параметров управления, планирование эксперимента на ЭВМ при различных значениях управляющих параметров, анализ результатов эксперимента и принятие решений.
