Системные принципы моделирования водохозяйственных систем для рыбоохранных целей

Водохозяйственные системы (ВХС), с одной стороны, содержат ряд отраслевых (сельское хозяйство, энергетика, рыбное хозяйство, коммунальное хозяйство и др.) систем, а с другой − сами являются элементами социально-экономической и природной систем.

По своей внутренней структуре водохозяйственные системы можно отнести к разновидности природно-технических систем, т.к. они представляют собой совокупность источников водных ресурсов, средств их транспортировки и регулирования в интересах водопользователей, средств защиты водных ресурсов от загрязнения и истощения, сооружений рыбохозяйственной гидротехники, средств защиты населения и окружающей среды от вредного воздействия вод (А.Е. Косолапов, 1999).

В соответствии с классификацией, природно-технические системы относятся к категории сложных систем. Принято выделять следующие основные черты таких систем:

· общая задача и единая цель функционирования всей системы;

· большое количество взаимодействующих элементов;

· возможность расчленения системы на группы наиболее тесно взаимодействующих элементов, имеющих специфическое назначение и цели функционирования;

· многообразие форм связи между элементами;

· наличие большого числа параметров, определяющих поведение системы;

· нетривиальность поведения системы, связанная со случайным характером внешних воздействий.

Основные черты водохозяйственных систем соответствуют перечисленным признакам сложных систем:

ü во-первых, ВХС являются составной частью более общей системы (ВХС более высокого иерархического уровня, социально-экономической, природной систем);

ü во-вторых, для водохозяйственных систем всех уровней основная цель функционирования совпадает и заключается в "обеспечении подачи водопользователям в нужное время, в нужном месте и в нужном количестве воды допустимого качества с тем, чтобы обеспечить эффективное протекание их технологических процессов, и, кроме того, обеспечение воспроизводства водных ресурсов, включая и их охрану";

ü в-третьих, элементы ВХС могут объединяться в однородные группы по территориальному, отраслевому, функциональному признакам;

ü в-четвёртых, водохозяйственные системы даже самого нижнего уровня (локальные) содержат значительное количество взаимодействующих элементов: водные объекты, элементы технической схемы (водохранилища, гидроузлы, каналы, водозаборы и т.д.), водопользователи, причём связи между ними отличаются исключительной сложностью;

ü в-пятых, функционирование водохозяйственных систем происходит под воздействием факторов внешней среды, многие из которых носят случайный характер: речной сток, потребность в водных ресурсах, участие человека в процессе принятия решений и т.д.

Наиболее конструктивный путь исследования и управления сложными системами − применение методов системного анализа.

В настоящее время системный подход не представляет собой единой законченной теории с единой системой фундаментальных принципов, методологии и аппарата, скорее ― это определённый понятийный аппарат, совокупность идей, в рамках которых целенаправленно используются имеющиеся формальные и неформальные методы анализа. Тем не менее, эвристические процедуры аппарата системного анализа существенно облегчают анализ сложных систем за счёт "детализации и формализации процесса принятия решений реальной проблемы на основе всестороннего анализа проблемы, сочетания знаний и опыта различных специалистов при нахождении решений, отделения существенных факторов, действительно характеризующих проблему, от тривиальных мелочей, её окружающих, при осознанном анализе сопутствующих трудностей".

Основным элементом системы принятия управляющих решений по водопотреблению является модель водохозяйственной системы. Для целей охраны молоди рыб от попадания в водозабор моделированию подлежит водохозяйственный участок реки, расположенный выше интересующего створа. Таким образом, будем рассматривать локальную водохозяйственную систему для рыбоохранных целей (ЛВХС РО). При моделировании ЛВХС РО в каждом конкретном случае необходимо придерживаться разумного компромисса между сложностью и правдоподобностью используемых моделей − с одной стороны, и возможностью их практического применения в реальном процессе управления − с другой.

При разработке системы моделей необходимо учитывать общие методологические принципы, к числу которых можно отнести следующие:

Ø принцип развития системы моделей, предполагающий постоянное расширение и совершенствование существующих моделей по мере изменения знаний о моделируемых процессах, информационной изученности, совершенствовании методологии моделирования;

Ø принцип единства системы моделей, предполагающий методологическое единство при построении однотипных моделей, возможность объединения моделей в единую структуру взаимосвязанных блоков;

Ø принцип относительной автономности, предполагающий возможность выделения отдельных моделей из общей системы в виде самостоятельных частей;

Ø принцип адаптации и соответствия, обеспечивающий реализацию сложившихся режимов управления системой и возможность приспособления к изменяющимся условиям функционирования;

Ø принцип увязки системы моделей, определяющий взаимосвязь моделей и возможность их совместного функционирования.

В процессе эквивалентирования сложных ВХС, прежде всего, эквивалентно описываются: пространственное размещение водотоков и водопользователей; природные, технические и информационные связи между элементами, исходная информация, внешние связи водохозяйственной системы.

Таблица 3.1 − Инженерно-экологические мероприятия по охране и
воспроизводству молоди рыб в водохозяйственной системе

Охрану молоди рыб нами предлагается рассматривать на двух иерархических уровнях. Соответствующий каждому уровню перечень инженерно-экологических мероприятий приведён в таблице 3.1.

На высшем уровне – в ЛВХС защиту молоди рыб от попадания в водозаборы рекомендуется рассматривать в комплексе по всем водозаборным сооружениям.