Оптимизация и сценарно-имитационное моделирование динамики структуры малых искусственных русел пойменных территорий
Автор: Бакулин Владислав Сергеевич, Васильченко Анна Анатольевна, Воронин Александр Александрович, Харитонов Михаил Алексеевич
Журнал: Математическая физика и компьютерное моделирование @mpcm-jvolsu
Рубрика: Математика
Статья в выпуске: 4 (41), 2017 года.
Бесплатный доступ
Целью настоящей работы является исследование свойств оптимальности локальных искусственных русловых систем пойменных территорий. Предложен метод поиска топологической структуры и площади поперечных сечений искусственных русел, максимизирующих суммарную взвешенную площадь затапливаемой территории. Для адекватности постановки и решения задачи управления проведено адаптивное зонирование цифровой модели территории поймы на участки с незначительным эффектом межзонного затопления при малых и средних паводках. Оптимальная пропускная способность малых русел разыскивалась с помощью многошагового рекурсивного метода динамического программирования. Представлены результаты численной реализации алгоритма с использованием компьютерных гидродинамических имитаций паводковой динамики и геоинформационным моделированием пространственно распределенных параметров рельефа нескольких участков территории северной части Волго-Ахтубинской поймы с искусственными локальными русловыми системами. Построен взвешенный ориентированный граф межфакторных взаимодействий, определяющих паводковую динамику северной части Волго-Ахтубинской поймы, при помощи которого проведена формализация сценариев развития ситуации и динамики параметров, непосредственно определяющих оптимальную локальную русловую структуру. Приведены субъективные оценки вероятности сценариев и нечеткие оценки динамики параметров русловой структуры.
Структурная оптимизация, динамическое программирование, производственная функция, геоинформационное моделирование, гидродинамическое моделирование, системы с потоками
Короткий адрес: https://sciup.org/14969050
IDR: 14969050 | DOI: 10.15688/mpcm.jvolsu.2017.4.3
Список литературы Оптимизация и сценарно-имитационное моделирование динамики структуры малых искусственных русел пойменных территорий
- Асарин, А. Е. Речные наводнения: причины и последствия. Что можно и нужно сделать?/А. Е. Асарин//Стратегия гражданской защиты: проблемы и исследования. -2013. -№ 1. -C. 416-427.
- Землянов, И. В. Анализ экологических последствий эксплуатации Волгоградского водохранилища для сохранения биоразнообразия основных водно-болотных территорий Нижней Волги/И. В. Землянов, О. В. Горелиц, А. Е. Павловский. -М.: Отчет о НИР ФГУ «ГОИН», 2010. -675 c.
- Имитационные модели динамики поверхностных вод с использованием данных дистанционного зондирования: влияние рельефа местности/А. А. Воронин, М. В. Елисеева, А. В. Писарев, А. В. Хоперсков, С. С. Храпов//Прикаспийский журнал: управление и высокие технологии. -2012. -№ 3. -C. 54-62.
- Георгиевский, В. Ю. Гидрологический режим и водные ресурсы/В. Ю. Георгиевский, А. Л. Шалыгин//Методы оценки последствий изменения климата для физических и биологических систем. -М.: Росгидромет, 2012. -C. 53-86.
- 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. -№ 16. -C. 224-242.
- Задача управления гидрологическим режимом в эколого-экономической системе «Волжская ГЭС -Волго-Ахтубинская пойма». Ч. 1. Моделирование динамики поверхностных вод в период весеннего паводка/А. В. Хоперсков, С. С. Храпов, А. В. Писарев, А. А. Воронин, М. В. Елисеева, И. А. Кобелев//Проблемы управления. -2012. -№ 5. -C. 18-25.
- Особенности динамики затопления Волго-Ахтубинской поймы в зависимости от режимов испарения и инфильтрации/С. С. Храпов, А. В. Писарев, А. А. Воронин, Т. А. Дьяконова, Е. А. Циркова//Вестник Волгоградского государственного университета. Серия 1, Математика. Физика. -2012. -Т. 16, № 1. -C. 43-47.
- Численная схема для моделирования динамики поверхностных вод на основе комбинированного SPH-TVD-подхода/С. С. Храпов, А. В. Хоперсков, Н. М. Кузьмин, А. В. Писарев, И. А. Кобелев//Вычислительные методы и программирование. -2011. -Т. 12, № 1. -C. 282-297.
- The Numerical Simulation of Shallow Water: Estimation of the Roughness Coefficient on the Flood Stage/S. Khrapov, A. Pisarev, I. Kobelev, A. Zhumaliev, E. Agafonnikova, A. Losev, A. Khoperskov//Advances in Mechanical Engineering. -2013. -Vol. 5. -Article ID: 787016.
- Karimipour, F. Watershed delineation from the medial axis of river networks/F. Karimipour, M. Ghandehari, H. Ledoux//Computers and Geosciences. -2013. -Vol. 53. -P. 132-147.
