Под прогнозированием достаточно часто подразумевают определение свойств или состояния какого-либо объекта или системы через заданный интервал времени. Взаимоотношения человека и природы в будущем во многом объективно не определены, и предвидеть их характер как количественно, так и качественно практически невозможно. Поэтому рассмотрение процессов развития с вероятностных позиций приведет к бесчисленному множеству различных решений, реализация которых не будет результативной. В связи с этим возникла необходимость обширного исследования долгосрочного планирования и разработки соответствующей методологии для оценки социальных, технических и экологических аспектов окружающей среды будущего. Это необходимо не только для оценки длительного влияния современных видов антропогенного воздействия на окружающую среду, но и для определения параметров социально-культурных аспектов жизни, с тем чтобы сделать правильный выбор. Долгосрочный прогноз должен отражать принципы развития этой системы.
Существуют следующие методы долгосрочного прогнозирования: метод экспертных оценок, основанный на использовании интуиции, опыта знаний экспертов, высказывающих свои суждения по объекту прогнозирования. Этот метод позволяет без каких-либо детальных расчетов и исследований приближенно оценивать перспективу развития известных процессов: моделирования, основой которого является создание некоторой логической или информационной модели, подобной явлениям или процессам, происходящим в природе; метода экстраполяции, заключающегося в мысленном развитии или расчете, вскрытых на определенном этапе развития перспектив будущего.
Прогнозирование использования водных ресурсов с учетом природоохранных факторов требует применения методики общенаучных методов, ибо при решении данной проблемы приходится учитывать результаты исследований всех наук. Каждый метод прогнозирования можно представить как алгоритм переработки информации. При этом требования любого метода к исходным данным могут заключаться в виде кодов.
В долгосрочных прогнозах важно соблюдение необходимой степени детализации разработок, которая должна быть меньше используемых в настоящее время. Пока наиболее распространенным является метод экспертных оценок, который применяется и при прогнозировании использования природных вод с учетом охраны природы. Однако степень точности прогнозов по мере удаления от расчетного периода времени соответственно будет уменьшаться, что вполне естественно.
Основное содержание прогнозов – изучение процессов смешения и разбавления сточных вод водой водоема. Трансформация загрязняющих веществ вдоль водотока определяется инженерными расчетами. Разработанные в результате этих исследований модели могут быть рекомендованы для приближенных расчетов качества воды при сбросе в нее сточных вод. Общий их недостаток в том, что они неполно учитывают реальные источники загрязнений и не отражают метаболизма загрязняющих веществ с характеристиками всей экологической обстановки в водоеме (донных отложений, растительного и животного биоценоза). Поэтому при составлении прогноза качества воды в водных источниках важно учитывать ту реальную обстановку, которая определяет состав сбрасываемых сточных вод и позволяет выработать рекомендации по мероприятиям, способствующим сохранению чистоты водного объекта.
При построении моделей оценки и прогнозирования качества воды широко используется камерное описание объекта. Река считается одномерным водотоком, вдоль которого расположено конечное число водосбросов и водозаборов. Она разбивается на отдельные участки – камеры. Предполагается, что в водотоке происходит интенсивное перемешивание, препятствующее стратификации потока, и характеристики водотока в рамках каждого участка (камеры) достаточно постоянны и однородны. Требование однородности также распространяется на поступление загрязняющих веществ, т.е. в камере отсутствуют скачки загрязнений. Поэтому границами участков считаются места сбросов отходов, зоны слияния рек, участки впадения крупных притоков и т.д. При этом размеры камер зависят от периода прогнозирования: чем он больше, тем более агрегированной должна быть модель прогноза, т.е. больше размеры камер.
Из-за сложности учета всех природных и антропогенных факторов, влияющих на качество воды в реке, в прогнозировании находят широкое применение вероятностные модели. Они обычно строятся на основе детерминированных моделей при камерном описании водотока. Колебания параметров на выходе одной камеры можно рассматривать как вероятностно-распределенные начальные условия для следующей по течению камеры.
Модель управления качеством воды состоит из нескольких составляющих: имитационной модели качества воды, модели гидрологического режима, моделей функционирования элементов водоохранного комплекса, моделей экономической оценки водоохранных мероприятий и службы контроля.
Имитационная модель позволяет определить пространственно-временное распределение показателей качества воды в речном бассейне в зависимости от гидрологического и гидрохимического режимов реки и интенсивности источников загрязнений. На вход имитационной модели поступает информация о гидрологическом режиме речного бассейна, о прогнозе количества и вида загрязнений, поступающих в реку, и прогнозе природных воздействий на параметры водной среды, трансформированной элементами водоохранного комплекса. Имитационная модель качества воды, модель гидрологического режима и модель функционирования элементов водоохранного комплекса образуют модель прогноза качества воды. Выходом модели прогноза качества воды, откорректированной на основе информации станций контроля, является расчетный профиль качества воды.
В задаче планирования модель управления может иметь как экологический характер, так и являться синтезом экономического и экологического критериев. В случае задачи оперативного управления эта модель должна оценивать ущерб, наносимый водной среде отклонениями показателей качества от ПДК при данном режиме функционирования водоохранного комплекса и системы контроля. Прогноз входа модели управления водоохранного комплекса в каждый последующий момент при необходимости корректируется на основе фактических данных, поступающих от станций контроля.
Следует заметить, что экономические и экологические ограничения на систему управления качеством воды могут противоречить друг другу. Тогда надо либо изменить их, применяя методы неформального анализа, либо оставить одно из них. В задачах планирования следует оставить прогноз требований водопользователей к качеству воды, в задачах оперативного управления - прогноз экономических ограничений на деятельность водоохранного комплекса и системы контроля.
Необходимость долгосрочного прогнозирования рационального использования и охраны водно-земельных ресурсов совершенно очевидна, ибо результаты его во многом будут предопределять развитие различных отраслей народного хозяйства и оказывать влияние на уровень жизни населения. Вместе с тем в современной обстановке и в ближайшей перспективе требуется создание все новых водохозяйственных систем и объектов. Этому должно предшествовать обоснование, включающее следующие этапы:
– определение потребностей в воде для различных водопользователей в пределах данного района или бассейна на соответствующих расчетных этапах и увязка этих требований с соседними бассейнами;
– всестороннее изучение природных условий и особенностей намечаемых водохозяйственных мероприятий, учитывающих проведение мер по экономному расходованию воды и защите ее от загрязнения и истощения;
– разработку и обоснование методики моделирования процессов функционирования водохозяйственных систем с учетом воздействия антропогенных факторов;
– разработку и использование математического и технического моделирования решаемых задач;
– изучение конкретных процессов на моделях и интерпретацию результатов моделирования;
– разработку ряда вариантов проектных решений на основе проведенного моделирования; всестороннее сравнение всех вариантов и выбор наиболее оптимального из них, исходя из социальных, экологических и технико-экономических условий;
– комплексное проектирование и осуществление намеченных решений.
Применяемые в настоящее время математические модели комплексного использования и охраны водных ресурсов базируются на описании природных связей с помощью математических уравнений.
Водохозяйственное и мелиоративное строительство вносит существенные изменения в окружающую среду, поэтому к разработке проектов и их экологическому обоснованию привлекаются специалисты различного профиля, которые наряду с решением отдельных частных вопросов дают общую объективную оценку всей совокупности природных явлений и анализируют ход их изменения после осуществления намеченных мероприятий. Строительство водохозяйственной системы нельзя начинать до тех пор, пока не будет полной ясности о возможных последствиях, даже и в том случае, если от задержки осуществления проекта намечаемые водопользователи будут временно испытывать некоторый ущерб. При этом по мере накопления новых данных систематически пересматриваются принимаемые решения. Решения, которые нам представляются прогрессивными, могут оказаться архаичными через небольшой период времени, особенно имея в виду, что гидротехнические объекты рассчитаны на весьма длительные сроки эксплуатации. Поэтому для ряда осуществляемых проектов предусматривают временные условия эксплуатации.
Поможем написать любую работу на аналогичную тему