Модель управления процессом социохозяйственного освоения пойменных территорий
Автор: Воронин А.А., Исаева И.И.
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Моделирование, информатика и управление
Статья в выпуске: 2 т.26, 2023 года.
Бесплатный доступ
Представлена математическая модель управления процессом социохозяйственного освоения пойменных территорий, включающая в себя теоретико-игровую, сценарную имитационную и геоинформационную модели. Главной характеристикой управляемой системы является карта среднего ежегодного максимального затопления во время весенних паводков, рассчитываемая с помощью программно-математического комплекса геоинформационного и гидродинамического моделирования динамики поверхностных вод. С помощью инструментов теоретико-игрового моделирования проанализированы неуправляемый и управляемый процессы купли-продажи земли в условиях несимметричной информированности с использованием механизма штрафов. Получен аналитический вид гарантирующих равновесий иерархической игры Γ1 на простейших функциях. Данный подход использован для оценки эффективности управления процессом социохозяйственного освоения территории северной части Волго-Ахтубинской поймы. Проведен численный поиск равновесий теоретико-игровых моделей при построении целевых функций игроков на основе геоинформационного и гидродинамического моделирования и проанализирована их зависимость от параметров. В имитационную модель включено численное построение зависимостей оценки экологического состояния Волго-Ахтубинской поймы от стратегий продажи территорий. Показано, что рост уровня экологического императива общества снижает негативный эффект использования продавцом стратегии агрессивного социохозяйственного освоения. С другой стороны, показано, что медленная стабилизация процесса социохозяйственного освоения при высоком платежеспособном спросе обусловлена исчерпанием доступной территории и падением качества жизни при деградации пойменной экосистемы.
Эколого-экономическое управление, волго-ахтубинская пойма, гидродинамическое и геоинформационное моделирование, иерархические игры, социохозяйственное освоение
Короткий адрес: https://sciup.org/149143812
IDR: 149143812 | УДК: 519.6-519.8 | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2023.2.2
Control model of floodplain socio-economic development process
The paper presents a mathematical model for managing the process of floodplain socio-economic development, which includes not only a game-theoretic, but also a scenario simulation and a geoinformation models. The main characteristic of the controlled system is a map of the average annual maximum flooding during spring floods. The map is calculated using a software-mathematical complex for geoinformation and hydrodynamic modeling of surface water dynamics. With the help of game-theoretic modeling tools we analysed an uncontrolled and a controlled processes of buying and selling floodplain territories within the framework of asymmetric awareness using the mechanism of penalties. The paper includes an analytical representation of a Γ1 guaranteeing equilibrium for the simplest functions. The approach, described in the paper, is used to assess the effectiveness of managing the socio-economic development process of the northern part of the Volga-Akhtuba floodplain. We conducted a numerical search of game-theoretic models equilibria using constructed objective functions of players. The objective functions are based on geoinformation and hydrodynamic modeling. We also analysed the equilibria dependences on model parameters. The simulation model includes a numerical construction of the dependences of the Volga-Akhtuba floodplain ecological state assessment on the selling strategies. The paper shows that the level growth of the environmental imperative of society reduces the negative effect of a seller’s use of an aggressive socio-economic development strategy. On the other hand, the slow stabilization of the socio-economic development process with high solvent demand is due to the available territory exhaustion and the decline in the quality of life with the floodplain ecosystem degradation.
Список литературы Модель управления процессом социохозяйственного освоения пойменных территорий
- Бурков, В. Н. Механизмы эколого-экономического управления эколого-экономическими системами / В. Н. Бурков, Д. А. Новиков, А. В. Щепкин. — М.: Изд-во физ.-мат. лит., 2008. — 244 с.
- Иванов, В. В. Влияние гидроузлов на деформации пойменных берегов и русловых форм в низовьях реки Волги и Кубани / В. В. Иванов, В. Н. Коротаев // Эрозия почв и русловые процессы. — 2008. — Вып. 16. — С. 224-242.
- Храпов, С. С. Численное моделирование самосогласованной динамики поверхностных вод, влекомых и взвешенных наносов: II. Исследование поперечных деформаций русла и перераспределения расходов воды по рукавам р. Волги при промышленной добыче песка / С. С. Храпов // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2022. — Т. 25, № 4. — С. 52-65. — 001: https://doi.Org/10.15688/mpcm.jvolsu.2022.4.5
- Храпов, С. С. Численное моделирование самосогласованной динамики поверхностных и грунтовых вод / С. С. Храпов // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2021. — Т. 24, № 3. — С. 45-62. — 001: https://doi.Org/10.15688/mpcm.jvolsu.2021.3.5
- Численное моделирование самосогласованной динамики поверхностных вод, влекомых и взвешенных наносов: I. Влияние промышленной добычи песка на безопасность судоходства в русле р. Волга / С. С. Храпов, Е. О. Агафонникова, А. Ю. Кликунова, B. П. Радченко, Е. В. Баскаков, Е. С. Савин, И. С. Маковеев, Н. С. Храпов // Математическая физика и компьютерное моделирование. — 2022. — Т. 25, № 3. — C. 31-57. — 001: https://doi.org/10.15688/mpcm.jvolsu.2022.3.3
- A Decision Support System for Irrigation Water Allocation Along the Middle Reaches of the Heihe River Basin, Northwest China / Y. Ge, X. Li, C. Huang, Z. Nan // Environmental Modelling & Software. - 2013. - Vol. 47. - P. 182-192. - DOI: https://doi.org/10.1016/j.envsoft.2013.05.010
- Decision Support System for Urbanization of the Northern Part of the Volga-Akhtuba Floodplain (Russia) on the Basis of Interdisciplinary Computer Modeling / A. Voronin, I. Isaeva, A. Khoperskov, S. Grebenjuk // Communications in Computer and Information Science. — 2017. - Vol. 754. - P. 419-429. - DOI: http://dx.doi.org/10.1007/978-3-319-65551-2_30
- Decision Support Systems in Water Resources in the Demarcated Region of Douro - Case Study in Pinhao River Basin, Portugal / L. F. S. Fernandes, M. J. Marques, P. C. Oliveira, J. P. Moura // Water and Environment J. - 2014. - Vol. 28. - P. 350-357. -DOI: https://doi.org/10.1111/wej.12042
- Development and Evaluation of Multiple Objective Decision Making Methods for Watershed Management Planning / F. Lamy, J. Bolte, M. Santelmann, C. Smith // Journal of the American Water Resources Association. - 2002. - Vol. 38. - P. 517-529. - DOI: https://doi.org/10.1111/j.1752-1688.2002.tb04334.x
- Intelligent Decision Support System for River Floodplain Management / P. Wriggers, M. Kultsova, A. Kapysh, A. Kultsov, I. Zhukova // Communications in Computer and Information Science. - 2014. - Vol. 466. - P. 195-213. - DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-319-11854-3_18
- Pecos River Decision Support System: Application for Adjudication Settlement and River Operations EIS / J. McCord, J. C. Carron, B. Liu, S. Rhoton, M. Rocha, T. Stockton. -Southern Illinois University Carbondale OpenSIUC. - Electronic text data. - Mode of access: http://opensiuc.lib.siu.edu/ucowrconfs_2004/95. - Title from screen.
- The Illinois River Decision Support System (ILRDSS), Report Prepared for the: Illinois Department of Natural Resources / D. Misganaw, Y. Guo, H. V. Knapp, N. G. Bhowmik. -Illinois: Illinois State Water Survey, 1999. - 50 p.
- Weng, S. Q. An Integrated Scenario-Based Multi-Criteria Decision Support System for Water Resources Management and Planning - A Case Study in the Haihe River Basin / S. Q. Weng, G. H. Huang, Y. P. Li // Expert Syst. with Applications. - 2010. - Vol. 37. -P. 8242-8254. - DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j-.eswa.2010.05.061
