Document 360237

УДК 504.056(005.7)
ББК 20.1 в 641
С 568
Редакционная коллегия:
Ю.И. Шокин, академик, председатель
Ю.И. Винокуров, профессор, зам. председателя
И.А. Суторихин, профессор, ученый секретарь
Л.Б. Чубаров, профессор, ученый секретарь
И.Н. Ротанова, к.г.н., доцент, редактор
И.В. Архипова, к.г.н., редактор
П.В. Воронина, к.ф.-м.н., технический редактор
С 568
Современные методы математического моделирования природных и
антропогенных катастроф. Тезисы IX Всероссийской конференции
(17–22 сентября 2007 г., Барнаул). – Барнаул : Изд-во Алт. ун-та, 2007. –
138 с.
ISBN 978-5-7904-0709-3
В сборнике опубликованы тезисы докладов, включенные в программу IX
Всероссийской конференции "Современные методы математического моделирования
природных и антропогенных катастроф". Рассматриваются теоретико-методологические и практические подходы к оценке риска возникновения природных и
антропогенных катастроф, смягчения их последствий. Особое внимание уделено
вопросам математического моделирования чрезвычайных ситуаций. Освещены
различные аспекты использования вычислительно-информационных технологий для
изучения катастрофических явлений.
Материалы сборника предоставляют интерес для специалистов в области
математического моделирования и вычислительных технологий, прикладной экологии
и геоэкологии, оценки риска и экологической экспертизы.
УДК 504.056(005.7)
ББК 20.1 в 641
Издание осуществлено при поддержке гранта РФФИ №07-05-06083
ISBN 978-5-7904-0709-3
© Институт водных и экологических проблем СО РАН, 2007
© Оформление. Издательство Алтайского государственного
технического университета, 2007
2
Алексеев Г.В.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАДАЧ ТРАНСГРАНИЧНОГО
ПЕРЕНОСА ЗАГРЯЗНЯЮШИХ ВЕЩЕСТВ
Институт прикладной математики ДВО РАН, Владивосток, Россия
Применение метода математического моделирования к исследованию процессов
распространения загрязняющих веществ в природных водоемах или в атмосфере
приводит к необходимости решения начально-краевых задач для дифференциальных
уравнений в частных производных, описывающих распространение загрязнений в
рассматриваемых
областях.
Указанные
краевые
задачи
содержат
ряд
термогидродинамических, биохимических и других параметров, а также функции,
описывающих плотности источников загрязнения, которые должны быть заданы для
однозначного определения решения соответствующей краевой задачи.
Однако на практике часто возникают ситуации, когда некоторые из указанных
параметров или плотностей источников неизвестны. В этих случаях приходится наряду
с решением рассматриваемой краевой задачи отыскивать и неизвестные параметры,
используя некоторую дополнительную информацию о решении. Исследование
распространения загрязнения может происходить в ситуации, когда источники
загрязняющего вещества расположены в месте недоступном для прямых измерений,
информация о параметрах источника скрывается, и их требуется восстановить по
дополнительной информации.
Наряду с задачей нахождения объемных источников представляет интерес задача
нахождения неизвестных граничных источников загрязняющих веществ. Возможны
два случая. Первый отвечает ситуации, когда источники примеси действительно
расположены на некоторой части границы рассматриваемого водоема с некоторой
плотностью и требуется указанную плотность определить по наблюдаемым данным о
поле концентрации. Во второй ситуации неизвестный (объемный или граничный)
источник расположен в недоступном для измерений районе, например, в соседнем
государстве. Создаваемое им загрязняющее вещество переносится через границу,
проходящую, например, через водоем, а соответствующее поле концентрации на
границе и играет роль вторичных граничных источников. Именно такая ситуация
наблюдается в задачах трансграничного переноса загрязняющих веществ.
Целью настоящей работы является теоретическое исследование задач
идентификации для нелинейных моделей распространения загрязняющих веществ,
основанных на модели Навье-Стокса и приближении Обербека-Буссинеска. С
использованием оптимизационного метода указанные задачи сводятся к исследованию
экстремальных задач условной минимизации определенных функционалов качества.
Исследуется их разрешимость, выводятся и анализируются системы оптимальности,
описывающие необходимые условия экстремума и устанавливаются достаточные
условия на исходные данные, обеспечивающие единственность решений (более
детально в [1]).
Данное исследование поддержано грантом НШ-9004.2006.1 и грантами ДВО РАН
(проекты: 06-I-П22-086, 06-II-СО-03-010, 06-III-А-03-072).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев Г.В. Коэффициентные обратные экстремальные задачи для
стационарных уравнений тепломассопереноса // Журн. вычисл. мат. и мат. физики. 2007. - Т. 47, № 6. - С. 1055-1076.
3
Алифанов Л.А., Морозов С.В., Ереско С.П.
О НОРМИРОВАНИИ СНЕГОВОЙ НАГРУЗКИ В Г. КРАСНОЯРСКЕ
Красноярский государственный технический университет, Красноярск, Россия
Для г. Красноярска, до принятия изменений к СНиП от 01.07.2004г, расчетная
снеговая нагрузка составляла 210÷240 кгс/м2 (дифференцированно, в зависимости от
отношения снеговой и постоянной нагрузок), в настоящее же время принято единое
значение, равное 180 кгс/м2.
Основные принципы нормирования нагрузок прописаны в [1]. Изменчивость
максимумов веса снегового покрова наилучшим образом аппроксимируется двойным
экспоненциальным распределением Гумбеля. Теоретически данный закон представляет
собой предельную модель для распределения максимальных значений, взятых из N
наблюдений, распределенных «по экспоненте» (например, нормально или
экспоненциально).
Обеспеченность принятой при проектировании какого-либо сооружения
расчетной снеговой нагрузки, т. е. вероятность того, что снеговая нагрузка в течение n
лет (срок его эксплуатации) не превысит расчетное значение S, вычисляется по
формуле:
P(S , n)  exp[-exp((    ln(n) - S ) /  )]  P( S ,1) n
Для Красноярска, по результатам обработки статистических данных по годовым
максимумам, предоставленных красноярским ГМЦ математическое ожидание m =99,95
кгс/м2; дисперсия D = 27.412=751,3 (кгс/м2)2 значения параметров распределения
Гумбеля: α = 87,63 кгс/м2, β = 21,35 кгс/м2. Значение статистики критерия χ2 равно
5,42; значение р при числе степеней свободы n-1=9: p=0,80 при мощности критерия
Пирсона для указанного случая равной 0,96.
При сроке службы равном 100 лет и при P=0.95 значение расчетной снеговой
нагрузки должно составлять 250 кгс/м2 (т.е. быть больше действующего значения на
40% и примерно соответствовать нагрузке до принятия изменений, для легких
покрытий).
Рис.1. Распределение годовых максимумов для г. Красноярска, кг/см2.
Согласно [2], допускается при наличии статистических данных определять
расчетное значение нагрузок непосредственно по заданной вероятности их превышения
с учетом срока службы здания. Это обстоятельство может быть использовано
проектировщиками при назначении теоретически обоснованного значения расчетной
снеговой нагрузки на покрытия ответственных зданий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. ISO 2394: 1998(E) General principles on reliability for structures.
2. Савельев В.А., Малый В.И. и др. Положения по назначению расчётной
снеговой нагрузки // Промышленное и гражданское строительство. – 2004.– №5.
4
Арипов М.М., Сеттиев Ш.Р.
ВОЛНООБРАЗОВАНИЯ В ТЕЧЕНИЯХ НАД ПЕСЧАНЫМ ДНОМ
Национальный Университет Узбекистана, Ташкент, Узбекистан
Исследованию волнообразования в течениях над песчаным дном посвящено
большое количество работ [1-3]. Интерес к таким течениям связан с проектированием и
эксплуатацией гидротехнических сооружений. Образующие волновые структуры по
механизму формирования и своим характеристикам делятся на две группы. К первой
группе относятся волновые движения, связанные с наличием свободной поверхности
потока; они существуют и при течении жидкости над недеформируемым дном. Эти
волны формируются при достаточно больших числах Fr  Frc . При небольших
скоростях жидкости, при которых число Фруда существенно меньше критического
значения Frc , но достаточно для начала движения донных частиц в узком придонном
слое или во взвешенном состоянии, возможно возникновение волновых структур
второго типа.
Для исследования таких задач, применяемые математические модели отличаются
по способам описания движения жидкости и донных наносов. Формирование волн на
нижней поверхности потока было получено с использованием модели потенциального
течения идеальной жидкости в рамках систем гидравлических уравнений и
применением полуэмпирических моделей турбулентности. В данной работе
предлагается гидравлическая модель, которая включает оба механизма неустойчивости.
Гидравлическая уравнение получается из уравнения Навье-Стокса в котором вместо
вязкого члена вводится гидравлическое сопротивления. Изменения отметок дна во
времени рассчитывается по уравнению баланса наносов, которое является уравнением
неразрывности для твердой фазы с привлечением эмпирических формул для расчета
наносов. Переход донных частиц во взвешенное состояния или их осаждение
учитывается в уравнении концентрации частиц в потоке жидкости. Таким образом,
имеем уравнение гидравлики, уравнение концентрации и уравнение неразрывности для
твердой фазы. Проведенные численные расчеты по линейной теории показали, что
имеется два неустойчивых решения. Первое получается параметрическим
продолжением решения, существующего для течения слоя жидкости над
недеформируемым дном; основное влияния на его коэффициент усиления  i
оказывают два параметра – число Фруда Fr и  - угол наклона. Для этого решения,
которое будем называть поверхностным, критическое число Фруда близко к его
значению для течения над недеформируемым дном Frc  2 . Неустойчивость второго
решения, которое можно назвать донным, существенно зависит от величины
неразмывающей скорости. Результаты показали что, при малых числах Фруда Fr  Frc
существует неустойчивость песчаных волн, которые наблюдается в экспериментах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Colombini B.M .Reviziting the linear theory of sand dune formation // Journal of
Fluid Mechanics. – 2004. – V.502. – P. 1-16.
2. Kennedi J.F. The formation of sediment ripples, dunes and antiduns // Annual
Rewiew of Fluid Mechanics. – 1969. – V.1. – P.147-168.
3 Арипов М., Сеттиев Ш. К численному моделированию течения слоя жидкости
над песчаным дном // ДАН Узбекистана. – 2006. – №6. – С. 50-55.
5
Архипов И.А.1, Архипова И.В.1, Котенева В.Г.2
ВОПРОС ОПАСНОСТИ РТУТИ ДЛЯ ЖИТЕЛЕЙ ПОС. АКТАШ
1
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия;
2
Алтайский государственный университет, Барнаул, Россия
Объектом исследования является территория Акташского месторождения и
АГМП, расположенная на юго-западном макросклоне Курайского хребта.
Промышленная зона расположена на высотах 2150-2200 м в верховье р. Ярлыамры
(левый приток р. Чибитка), в 10 км восточнее пос. Акташ (рис. 1).
Рис. 1 Схема отбора проб
Для оценки влияния ртутьдобывающего и ртутьперерабатывающего
производства на здоровье населения был проведен комплекс исследований: "источник
загрязнений - природная среда - человек".
В результате эколого-биогеохимических исследований установлено, что
концентрация ртути в различных компонентах окружающей природной среды на
территории промзоны значительно превышает ПДК (табл.). Основными носителями
загрязняющих веществ являются отвальные руды. В самом поселке концентрация
токсичных металлов в природной среде характеризуется как умеренно-интенсивная.
Табл. Концентрации микроэлементов в почвах и растениях Акташского рудника (мг/кг)
Точка
отбора
Hg
почва
К-1
1
К-1
К-2
К-2
К-2
К-3
К-3
К-3
1,4
0,8
7,2
0,69
3,8
1,3
2,2
Hg
растения
0,195
0,152
0,484
Точка
отбора
Hg
почва
Точка
отбора
Hg
почва
Hg
растения
К-5
К-5
К-5
К-5
ТО-12
ТО-13
ТО-13
ТО-13
7,2
ШТ-4
9,1
0,160
61
0,48
13
11
88
91
22
ШТ-4
ШТ-4
ШТ-9
ШТ-9
ШТ-14
ШТ-30
ШТ-36
10
0,75
212
330
15
62
4,5
Hg
растения
0,100
0,279
0,115
5,422
0,092
0,139
0,116
Точка
отбора
(вода)
Т1
Т2
Т3
Т4
Т5
Т6
Т7
Т8
Hg (вода)
растворенные
формы мкг/дм3
0,09
0,30
0,02
1,06
0,32
0,05
0,27
0,01
Известно, что при длительном воздействии на человека паров металлической
ртути в концентрациях, превышающих ПДК в 10-15 раз, близких к ПДК или даже
ниже, наблюдаются нарушения функций эндокринной системы, увеличение
онкологической заболеваемости, расстройства нервной системы, признаки
вегетативной дисфункции поражение печени и почек. Так, в п.Акташ в структуре
первичной заболеваемости ведущее место занимают болезни органов дыхания,
кровообращения, эндокринной и мочеполовой системы. При этом на фоне
благоприятной динамики основных медико-демографических показателей (рост
рождаемости, снижение смертности, стабилизация или снижение заболеваемости
населения) происходит увеличение онкологической заболеваемости, болезней
эндокринной и мочеполовой системы.
6
Архипова И.В.
АНАЛИЗ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ УЯЗВИМОСТИ ТЕРРИТОРИИ
АЛТАЙСКОГО КРАЯ
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Погодно-климатические особенности территории присутствуют в окружающей
среде вне зависимости от социально-экономического фактора и постоянно
воздействуют на жизнедеятельность человека – формируют условия труда и отдыха,
влияют на здоровье метеочувствительных людей.
Согласно выполненной в предыдущих работах оценке комфортности климата на
основе метеоданных за 1980-2001 гг., установлено, в целом население юга Западной
Сибири находится в средне комфортных климатических условиях. Это свидетельствует
о наличии лимитирующих факторов благоприятности проживания населения – наличие
тепла, влаги и скорость ветра. Влияние на жизнедеятельность населения оказывает
климатическая нестабильность, определяемая частыми отклонениями основных
климатических параметров (температуры, давления, скорости ветра) от среднегодовых
или многолетних значений. В течение последних лет отмечается тенденция роста
повторяемости неблагоприятных, в т.ч. экстремальных гидрометеорологических
явлений.
В районе исследования в холодный период часто повторяются суровые погодные
условия в сочетании с низкими температурами и сильным ветром, высока вероятность
метелей с ухудшением видимости, снежных заносов, ветра со скоростью ≥15 м/с,
гололедных явлений. В теплый период года – неблагоприятна для жизнедеятельности
населения повторяемость душных, а также суховейно-засушливых погод. Среди
неблагоприятных погодных явлений в межсезонье отмечается частая повторяемость
прохладных погод, которые формируются при температуре от 0 до 5ºС в сочетании с
высокой влажностью воздуха и сильным ветром. Такие погоды провоцируют
обострение хронических заболеваний у метеочувствительных людей. Вероятность
таких погод в отдельных районах края превышает 80%. При оценке метеорологической
уязвимости территории особое внимание уделено частой повторяемости изменчивых
погод. Нами был рассчитан показатель изменчивости погоды, разработанный В.И.
Русановым (1973). Методика определения показателя учитывает контрастную смену
погоды, определяемую величиной межсуточного изменения температуры, сменой
облачности и дней с осадками, выпавшими за сутки. Внутрирегиональные
характеристики показателя на территории края свидетельствуют, что зачастую смена
погоды происходит через день, и физиологические механизмы адаптации
метеочувствительных людей не в состоянии обеспечить приспособление организма к
новым погодным условиям.
Для анализа метеорологической уязвимости территории, важно оценить не только
возможную вероятность повторяемости неблагоприятных погодных явлений, но и то,
насколько сильно экстремумы отличаются от средних значений. В крае наблюдались
экстремально низкие отрицательные температуры в холодный период (в 2001 г. tв –
47,6ºС), в теплый период года – возможны ливневые дожди, крупный град, высокие
положительные температуры (>40ºС), а также резкая изменчивость погоды (в декабре
2006 г. понижение tв на 28ºС). Среди экстремальных погодных явлений, наблюдаемых
в межсезонье, в края отмечают вероятность низких температур в марте (2004 г. –
понизилась tв до –44ºС), смерч и сильные ветры с порывами до 40 м/с.
Работы поддержаны грантом РГНФ-БРФФИ № 05-06-90604 а/Б
7
Асанова А.Т.
О НЕЛОКАЛЬНОЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧЕ ДЛЯ СИСТЕМЫ
ИНТЕГРО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УРАВНЕНИЙ
ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА
Институт математики МОиН РК, Алматы, Казахстан
В прямоугольнике   [0, T ]  [0,  ] рассматривается задача с данными на
характеристиках
для
системы
интегро-дифференциальных
уравнений
гиперболического типа
 2u
u
u
 A(t , x)
 B(t , x)
 C (t , x)u  f (t , x) 
tx
x
t
T
u ( , x)
u ( , x)


(1)
   K1 ( , x)
 K 2 ( , x)
 K 3 ( , x)u ( , x) d ,
x
t

0
u (t ,0)   (t ) ,
t  [0, T ] ,
(2)
P2 ( x)
u (0, x)
u (0, x)
u (T , x)
u (T , x)
 P1 ( x)
 P0 ( x)u (0, x)  S 2 ( x)
 S1 ( x)

x
t
x
t
 S 0 ( x)u(T , x)   ( x) ,
где u  R n , (n  n) - матрицы A(t , x) ,
x  [0,  ] ,
(3)
B(t , x) , C (t , x ) , K i (t , x) , i  1,3 , Pj (x) , S j (x) ,
j  0,2 , n - вектор-функции f (t , x ) ,  (x ) непрерывны на  и [0,  ] , соответственно,
n - вектор-функция  (t ) непрерывно дифференцируема на [0, T ] .
Непрерывная на  функция u (t , x) – классическое решение задачи (1)-(3), если
она имеет непрерывные на 
2
частные производные u (t , x ) , u (t , x) ,  u (t , x) ,
x
t
tx
удовлетворяет системе (1) при всех (t , x)   и условиям (2), (3).
Математическое моделирование различных процессов в физике, химии и
биологии
приводит
к
системам
интегро-дифференциальных
уравнений
гиперболического типа (1). В связи с этим возникает необходимость исследования
вопросов разрешимости различных краевых задач для указанной системы и
нахождения их классических решений.
В отсутствии интегрального слагаемого в системе уравнений (1), краевая задача с
данными на характеристиках для системы гиперболических уравнений с условиями (2),
(3), рассматривалась в работе [1]. Для исследования и решения этой задачи был
предложен метод введения функциональных параметров, который
позволил
установить коэффициентный критерий корректной разрешимости рассматриваемой
задачи [2], а также построить алгоритм нахождения ее классического решения. В
сообщении для решения задачи (1)-(3) применяется метод введения функциональных
параметров. Получены достаточные условия существования единственного
классического решения задачи (1)-(3) в терминах исходных данных и предложен
алгоритм ее нахождения.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Асанова А.Т., Джумабаев Д.С. Однозначная разрешимость нелокальной
краевой задачи для систем гиперболических уравнений //Дифференц. уравнения. –
2003. – Т.39, № 10. – С. 1343-1354.
2. Асанова А.Т., Джумабаев Д.С. О корректной разрешимости нелокальной
краевой задачи для систем гиперболических уравнений //Доклады РАН. – 2003. – Т.391,
№ 3. – С.295-297.
8
Аяганов Е.Т.
СТАБИЛИЗАЦИЯ ОБЪЕКТА С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ С
ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЦЕНКИ МНОЖЕСТВА ОТРЕЗКОВ
ИНТЕГРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Институт проблем информатики и управления, Алматы, Казахстан
Большое количество технологических, природно-экологических, экономических,
биологических объектов можно отнести к сложным объектам, характеризующихся
наличием различного рода запаздыванием.
Такого рода объекты привносят существенные трудности в решении задач
анализа и синтеза систем управления такими объектами.
Одним из перспективных направлений для решения задачи эффективного и
качественного управления такого рода объектами являются системы управления с
изменяющейся
конфигурацией.
В
работе
предлагаются
конструктивные
вычислительные алгоритмы решения задачи параметрического синтеза подсистемы
стабилизации в рамках названного класса систем управления. Подсистема
стабилизации предназначена для обеспечения асимптотической устойчивости решений
дифференциальных уравнений с запаздывающим аргументом, описывающих
динамические процессы в объектах с запаздыванием.
В настоящее время существует большое количество работ, посвященных
проблеме исследования асимптотической устойчивости систем с последействием. В
большинстве своем, эти работы представляют два основных научных направления в
области анализа асимптотической устойчивости систем с последействием: одно из них,
основано на методе знакоопределенных функционалов Ляпунова-Красовского [1],
другое – на методе знакоопределенных функций Ляпунова [2].
В докладе
делается акцент и аргументация на перспективность и
конструктивность метода знакоопределенных квадратичных функций Ляпунова.
Предметом исследования настоящей работы является проблема исследования
асимптотической
устойчивости
системы
дифференциально-функциональных
уравнений запаздывающего типа с ограниченным последействием, описывающей
динамику подсистемы стабилизации и разработка на основе полученных условий
устойчивости конструктивных вычислительных алгоритмов параметрического синтеза.
В рамках систем управления с изменяющейся конфигурацией получено условие
асимптотической
устойчивости
системы
дифференциальных
уравнений
с
запаздывающим аргументом на основе прямого метода Ляпунова и подхода
Разумихина [3] с использованием скалярно - оптимизационной функции и оценки
множества отрезков интегральных линий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Красовский Н.Н. Некоторые задачи теории устойчивости движения. – М.:
Физматгиз, 1959.
2. Матросов В.М., Козлов Р. И. Метод функций Ляпунова в динамике
нелинейных систем. – Новосибирск: Наука, 1983.
3. Разумихин Б.С. Устойчивость эредитарных систем. – M.: Наука, 1988. – 112 с.
9
Бабушкин А.Г.1, Пикинеров П.В.1, Шмелева Т.А.2
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ
МОДЕЛИ ВОДОТОКА
1
Институт Криосферы Земли, Тюмень, Россия,
2
НИИ СУАТ, ТюмГНГУ, Тюмень, Россия
Рассматривается задача параметрической идентификации однокамерной
гидрохимической модели водотока, лежащей в основе технологии слежения за
объемами скрытых нефтезагрязнителей (НЗ). Искомая модель, представленная
системой дифференциальных уравнений (1), может быть декомпозирована по
сезонному фактору на две более простые. В летнее время ледовая составляющая НЗ
M 3 (t )  0 - отсутствует, в следствие чего для летнего времени t : E (t )  1 имеем:
 
T
T
T
 M 1 (t )  m0 (t )  mu(t )  m1 (t )  α u  u(t )  (α 1  V1 (t )  β 1  w 1 (t )   4 )  M 1 (t ) 

 λ2T  w 2 (t )  M 2 (t )  4  M 4 (t ),

T
T
T
M 2 (t )  (α 2  V2 (t )  λ2  w 2 (t ))  M 2 (t )  β 2  w 1 (t )  M 1 (t ),

M 4 (t )  α 4T  V4 (t )  M 4 (t )   4  M 1 (t ),
(1)
где M 1 (t ), M 2 (t ), M 4 (t ) - массы «подвижного» НЗ в воде, на берегу и в донных
отложениях, m0 (t )  c0 (t )  Q0 (t ), m1 (t )  c1 (t )  Q1 (t ) - массовые расходы загрязнителя
на входе и выходе камеры, mu(t ) - массовый расход контролируемых сбросов,
mp(t )  αuT  u(t ) - массовый расход скрытых сбросов с вектором интенсивностей
αu  Rl .
Под идентификацией понимается отношение U : I  ĉ , устанавливающее по
информации I о входо – выходных процессах, вектор оценок ĉ параметров c
уравнений, связывающих эти процессы. В рамках введенных обозначений блочный
вектор искомых параметров:
c1  col α1 α2 α3 α4 β1  3  4 λ2 3 4 M 2 (t н ) M 4 (t н ) αu  R 23l
имеет высокую размерность n  23  l . Условие идентифицируемости требует
значительной представительности данных выборки измеряемых процессов. Типовой
набор данных имеет описание:
I  M1 (t ) m0 (t ) m1 (t ) mu(t )
1 (t ) 2 (t ) h(t ) hp(t ) e (t )
u(t) : t  T1 ,
где выделены данные о состоянии и динамике загрязнений водной среды, метеоданные
о температурах, водности, осадках и индикаторная вектор-функция типизирваннных
скрытых сбросов.
Алгоритм идентификации параметров гидрохимической модели заключается в
представлении уравнений системы в виде моделей регрессии. Для восстановления
недоступных по измерениям сигналов ( M 2 (t ) ) используются фильтры осреднения.
Запуск алгоритма осуществляется с выставления начального приближения
идентифицируемых параметров модели. В итоге самонастраивающийся алгоритм
идентификации строится как итеративная схема определения параметров модели
методом наименьших квадратов с поэтапным приближением к истинным значениям за
счет доуточнения фильтров. Результаты вычислений свидетельствуют о
параметрической сходимости процесса идентификации из зоны с 20% начальной
погрешностью.
10
Базаров М.Б., Калханов П.Ж., Худайбердыев О.Ж., Юлдашев З.Х
ОБ ИНТЕРВАЛЬНОМ ВАРИАНТЕ МОДЕЛИ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ КАТАСТРОФ
Национальный Ун-т Узбекистана, Навоийский Гос. горный институт, Узбекистан
Пусть имеется некоторая консервативная среда с условным объемом V, на
устойчивость которой во времени воздейтсвует некий усредненный экотоксикант. Не
исключая общности, с целью построения в некоторой степени общей модели,
предположим, что в данной экосистеме возможно проявление m-механизмов
биохимических превращений основных экозагрязнений, имеющих усредненный объем
x  t  . В работе [1] рассмотрены механизмы биохимических превращений
экотоксикантов с целью получения возможности прогнозирования экологических
катастроф и принятия упреждающих природоохранных решений, приведены
основные виды экозагрязнителей. Мы предположили, что недетерминированные по
своей природе характеристики загрязнённости имеют ограниченную амплитуду
колебаний, и, следовательно, могут быть рассмотренные в качестве интервальных
величин [2], обозначаемых ниже, в отличие от вещественных, “жирно”.
На основе уравнения материального баланса, выписываемого последовательно
для концентрация экозагрязнителя x  t  , текущего удельного значения воздействия на
концентрацию экозагрязнителя q  t  , p  t  – текущего значением продуктов реакции и
биохимического агента y  t  , с исходной концентрацией y0 построена логикодинамическая интервальная модель с управлением вида
dx
β ,
(1)
 k  x 2   y0  q  x  
dt
V
(2)
x ( 0)  x0 ,
n


q   Lqi qi   Lj  i  p  t   ,  Lj  i  p  t   , Lijt  ,
i 1
jL
 jS \ L

Т
Q   u( x (t ),  Lj i ( p(t )), t )dt  min
.
jL
где  -объемная скорость отходов производства,  -концентрация экозагрязнителя в
отходах производства.
Решение задачи (1)-(4) строилось с применением алгоритма IMOD[3], в котором
использовались расчетные формулы полуявного интервального метода Рунге-Кутта[4].
Численные эксперименты показали что, для некоторых интервалов [0, T] подбором
техногенных механизмов подавления концентраций экотоксикантов можно построить
двусторонние апостериорные оценки для концентраций самих экотоксикантов, когда
максимальное значение концентрации остаётся ниже порога допустимых
концентраций. В численных экспериментах константа скоростей реакций k
принималась усреднённой.
0
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Попов А.А., Потапкин В. А. Прогнозирование и предупреждение экологических
катастроф // Кимёвий технология. Назорат ва бошкарув. - 2006.- №2(8). – С.38-47.
2. Калмыков С.А. и др., Методы интервального анализа. –Н-ск: Наука, 1986.–224с.
3. Шокин Ю.И., Юлдашев З.Х. К задаче управления в интервальных логикодинамических системах // Вычислительные технологии. – 1998.- №5(2).- с.91-96.
4. Шокин Ю.И., Туляганов З.Ш., Юлдашев З.Х. Об интервальном варианте
полуявного метода Рунге–Кутта//Алгоритмы и численные методы решения задач
прикладной механики и управления: Ташкент: ТашГУ, 1986. – С.91-96.
11
(3)
(4)
Бабайлов В.В., Чубаров Л.Б.
МОДЕЛИРОВАНИЕ СТОКОВОГО МЕХАНИЗМА ГЕНЕРАЦИИ
ВОЛН ЦУНАМИ В РАМКАХ УРАВНЕНИЙ ТЕОРИИ МЕЛКОЙ
ВОДЫ
Новосибирский государственный университет,
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
В докладе рассматриваются результаты моделирования поверхностных волн,
возникающих при кратковременном стоке жидкости в донные трещины, образующиеся
в результате землетрясения. Эта задача является модельной для описания стокового
механизма генерации волн цунами, возникающих в результате быстрого локального
понижения уровня воды, последующего столкновения встречных фронтов и распада
образующегося возвышения свободной поверхности на длинные волны большой
амплитуды. Генерируемые волны имеют нелинейный характер и для их адекватного
моделирования желательно привлекать полные модели волновой гидродинамики.
Однако, предварительные результаты, отражающие основные стороны моделируемого
явления, могут быть получены и на основе приближенных моделей. В настоящей
работе для моделирования использовалась нелинейная модель мелкой воды с
источниковыми членами, описывающими вытекание жидкости через щели, выведенная
Г.С.Хакимзяновым. Нелинейные уравнения мелкой воды апроксимировались схемой
распада разрыва С.К. Годунова.
Полученные результаты сравнивались с материалами работ Г.С. Хакимзянова и
Д.Б. Дамбиевой, использовавшими для решения аналогичной задачи линейную и
нелинейную модели двумерных потенциальных течений жидкости со свободной
границей.
Выполнены вычислительные эксперименты для разных значений скорости
вытекания и разной ширине щели. Установлено, что все упомянутые выше модели
правильно описывают качественную картину процесса генерации волн. В частности,
все они указывают на то, что в начальные моменты времени поверхность воды
понижается над щелью, затем образуются две волны, движущиеся к стенкам бассейна,
после их отражения от стенок над щелью возникает возвышение, которое вновь
распадается на волны, движущиеся в противоположных направлениях. После закрытия
щели над ней образуется всплеск, который далее также распадается на две волны. И,
наконец,
выполнено
сравнение
результатов
расчетов
с
известными
экспериментальными данными из работы [1], показавшее приемлемую точность
предлагаемых методов численного моделирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Стоковый механизм генерации волн цунами / Препринт. ИМГиГ ДВО РАН,
Южно-Сахалинск, 2006. - 20 с.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных
исследований (проекты 05-05-64460, 06-05-64869, 06-05-72014, 07-05-13583),
программы Интеграционных фундаментальных исследований СО РАН (проекты 28,
113), программы Государственной поддержки научных исследований, проводимых
ведущими научными школами Российской Федерации НШ-9886.2006.9, проекта INTAS
06-1000013-9236.
12
Барановский Н.В.
НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПРОГНОЗА ЛЕСНОЙ ПОЖАРНОЙ
ОПАСНОСТИ
ОСП НИИ прикладной математики и механики ТГУ, Томск, Россия
Прогноз лесной пожарной опасности является актуальной задачей [1]. В
различных странах мира разработаны методики прогноза лесной пожарной опасности.
Например, в Канаде [2], России [3] и Южной Европе [4]. В настоящей работе
представлена новая детерминированно-вероятностная система прогноза лесной
пожарной опасности, которая базируется на новой концепции лесной пожарной
опасности. Система учитывает метеорологические данные, свойства лесного горючего
материала, грозовую активность и антропогенную нагрузку [5]. Основой новой
концепции лесной пожарной опасности являются следующие положения.
Метеорологические данные получают не со станций учета метеорологических
параметров (пространственное разрешение сети метеостанций особенно низко в
районах Дальнего Востока и Севера), а путем интерактивного взаимодействия
программного обеспечения прогноза лесной пожарной опасности [5] и
математического обеспечения, реализующего мезомасштабные модели атмосферы.
Например, полулагранжева модель атмосферы [6]. Информация о количестве наземных
грозовых разрядов поступает из систем пеленгации разрядов класса облако-земля [7].
Обработка входной информации происходит на многопроцессорной вычислительной
системе [8].
Представлены результаты расчетов вероятности возникновения лесных пожаров
для различных сценариев по метеорологическим данным, свойствам лесного горючего
материала, грозовой активности, антропогенной нагрузки. Предполагается опытная
эксплуатация системы в Тимирязевском лесхозе Томской области.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Доррер Г.А., Доррер М.Г., Клишта И.Н. и др. Проблемы создания
региональных информационно-аналитических систем по охране лесов от пожаров. //
Математическое и физическое моделирование сопряженных задач механики и
экологии: Избранные доклады международной конференции. Томск: Изд-во Том. ун-та,
2000. С. 133-159.
2. Canadian Forest Fire Danger Rating System / B.J. Stocks, M.E. Alexander, R.S.
McAlpine at all. – Canadian Forestry service, 1987. – 500 p.
3. Нестеров В.Г. Горимость леса и методы ее определения. – М.: Гослесбумиздат,
1949. – 76 с.
4. Viegas D. X., Bovio G., Ferreira A., Nosenzo A. and B. Sol. Comparative Study of
Various Methods of Fire Danger Evaluation in Southern Europe // International Journal of
Wildland Fire, 2000, Vol. 9, N 4, P. 235-246
5. Барановский Н.В., Гришин А.М., Лоскутникова Т.П. Информационнопрогностическая система определения вероятности возникновения лесных пожаров //
Вычислительные технологии, 2003, № 2, С. 16-26
6. Толстых М.А. Полулагранжева модель атмосферы с высоким разрешением для
численного прогноза погоды // Метеорология и гидрология, 2001, № 4, с. 5-15.
7. E.P. Krider, R.G. Noggle, A.E. Pifer, D.L. Vance. Lighting detection–finding for
forest fire detection // Bulletin of the American Meteorological Society, 1980. Vol. 61. N 9. P.
980 – 986.
8. Барановский Н.В. Ландшафтное распараллеливание и прогноз лесной пожарной
опасности // Сибирский журн. вычислит. математики. – 2007. – Т.10, № 2. – С. 141-152.
13
Барахнин В.Б., Витяев Е.Е.
ОБЗОР МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ УГРОЗ БЕЗОПАСНОСТИ
КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
Институт вычислительных технологий СО РАН (Новосибирск)
Задача обнаружения аномального трафика в крупных телекоммуникационных
сетях сводится к выявлению редких событий и взаимосвязей. Актуальность
применения математических методов для анализа сетевого трафика отмечена в
зарубежной научной литературе в свете автоматического обнаружения атак на
компьютеры и серверы; предотвращение утечек конфиденциальной информации и т.п.
Так как современные схемы подобных действий характеризуются большой сложностью
и запутанностью, то обнаружение в этих сложных схемах взаимосвязей между
несопоставимыми, на первый взгляд, явлениями и разнообразными данными требует
развития новой технологии.
Для решения указанных задач возникла новая область интеллектуального анализа
данных, называемая обнаружение взаимосвязей (ОВ) (Link Discovery). На сегодняшний
день ОВ опирается на ассоциативные правила, сигнатурный подход,
детерминированные графические технологии, а также на байесовы вероятностные и
причинные сети.
На основании проведенного анализа отечественного и зарубежного опыта,
накопленного при решении подобных задач, предлагается технология автоматического
обнаружения атак на компьютеры и серверы, названная гибридной корреляцией
событий (ГКС). Эта технология состоит в автоматическом извлечении знаний из
совокупности данных путем обнаружения высоковероятных закономерностей (ВВЗ) с
последующим обнаружением нарушений этих закономерностей. При этом
используется предположение, что высоковероятные закономерности определяют
нормальное, регулярное или штатное течение событий, а нарушение закономерностей –
аномальное: атаку или вредоносное течение событий. Важной особенностью этого
подхода является возможность обнаружения новых, не встречавшихся ранее атак. Для
этого не требуется обучающегося материала, то есть наличия уже
идентифицированного набора атак определенного рода, как это нужно для всех
существующих методов машинного обучения.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных
исследований (проект 06-07-89038), Программы интеграционных фундаментальных
исследований СО РАН (проект 1.7), Программы государственной поддержки научных
исследований, проводимых ведущими научными школами Российской Федерации
(проект НШ-9886.2006.9), государственного контракта 2007-4-1.4-00-04-103
14
Bezhaev A.Yu.1, Marchuk Аn.G. 1, Titov V.V. 2
ESTIMATION OF INITIAL ELEVATION IN THE EXTENDED
TSUNAMI SOURCES ON THE BASE OF DEEP WATER WAVE
MEASUREMENTS
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН,
Новосибирск, Россия, 2NOAA Center for Tsunami Research, NOAA/PMEL - UW/JISAO,
Seattle, USA
1
In the last years the technical possibility to register amplitude and a waveform of a
tsunami in deep ocean has appeared. These recorded time series are free from oceanic shelf
and coastal influence, therefore they can give an information about tsunami source (attitude
and a profile of initial vertical surface displacement) more precisely. The linear character of a
tsunami propagation in a deep water gives a basis for presentation of generation and a wave
propagation processes from the complicated source, as a superposition of waves from the
several more simple (basis) sources, that compose this actual source. The main idea of the
approach is the following: the area of the possible locations of tsunami sources is divided on
small sections of approximately equal shape in which the basis (unit) sources with the typical
for the real tsunami source profiles of a water surface are placed. It is necessary, that the basis
sources are capable in a linear combination to approximate accurately all possible initial
displacements of a free surface in real tsunami source. After the system of basis sources is
built, preliminary numerical calculations of tsunami propagation from each of these unit
sources are have been carried out. Calculated time series in points of a disposition of deep
water registers are stored in the special database. After registration of an actual tsunami wave,
with the help of specially developed program the set of coefficients in a linear combination of
the basis sources that minimize (according to the wave recording at several stations) a
discrepancy between actual wave form and a linear combination of calculated time series is
determined. Thus, the actual tsunami source is estimated as a linear combination of the linear
combination of several basis sources, which produces tsunami waves with characteristics
similar to an actual wave (at least in directions of deep water stations).
At small sizes of an actual source (when a linear combination includes up to six basis
sources) searching of optimal coefficients can be done by only combinatory mode. That is
looking trough all possible combinations of coefficients and calculating of values of a
discrepancy for each of these combinations. However, if for three or four sources all process
of searching of optimum coefficients takes several seconds, for six sources it is required about
several minutes. The total number of processor operations at such approach increases as a
constant in a power of an amount of considered basis sources. If the actual tsunami source
will be very extended (as it was during the Indian ocean tsunami of 2004), process will take
too much time to be usable in real-time mode. The quick algorithm for coefficients
determination is proposed. Here the number of arithmetical operations required by processor
linearly increases at taking into account the additional unit sources. The main idea of the
method is to construct the chronological hierarchy of incoming waves (calculated time series)
from basis sources. Then process of coefficients determination is carried out according to this
sequence. The algorithm has been tested on available records of an actual tsunami by deep
water registering stations.
The work supported by CRDF Grant RUG1-2801-NO-06 and Grant SB RAS 2006-113.
15
Белов С.Д., Чубаров Л.Б.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ
СОЗДАВАЕМОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И СБОРА
СТАТИСТИКИ СПД СО РАН
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
В докладе излагаются результаты тестирования характеристик работоспособности,
надежности и производительности сервера сбора статистики СПД СО РАН. Сервер
предназначен для раннего обнаружения вредоносных воздействий на сеть извне,
проявлений аномального поведения компьютеров абонентов сети и наличия нелегитимных
приложений с целью обеспечения безопасности сети. Предполагалось, что сервером будет
анализироваться в режиме реального времени поток данных значительной интенсивности,
была поставлена задача оценки возможностей операционной системы и прикладных
программ обрабатывать такие интенсивные потоки, не допуская просчетов (пропусков).
Исследуемый поток получается с центрального коммутатора сети СО РАН с
использованием технологии span-портов или мониторирующих портов, на один из
интерфейсов коммутатора копируется весь трафик некоторых выделенных интерфейсов.
Эффективность такого мониторирования современных высокопроизводительных
сетей определяется как используемыми аппаратными средствами (сетевые интерфейсы,
используемая вычислительная платформа), так и используемым программным
обеспечением этого монитора. Требование обеспечить определенную масштабируемость
системы мониторинга, возможность ее работы не только с теми уровнями загрузки,
которые существуют в сети настоящее время, но и иметь перспективы роста, диктует
необходимость оценки характеристик построенной системы. Неадекватность системы
захвата трафика может проявляться из-за потери пакетов, либо из-за нехватки
вычислительных ресурсов для последующего анализа захваченных пакетов. Вероятность
потери пакетов может быть уменьшена за счет выбора адекватного сетевого интерфейса.
Использование в построенной системе серверных сетевых интерфейсов Intel PRO/1000 PT
(80003ES2) обеспечивает эффективное решение соответствующей задачи.
Для предварительной оценки возможностей созданного программно-аппаратного
комплекса была проведена калибровка системы, результаты которой показали, что
выбранная аппаратная платформа и установленная ОС в комплексе с различными
программами-коллекторами поддерживает достаточную производительность, обрабатывая
анализируемый поток, не допуская потерь пакетов и, тем самым, обеспечивая
достоверность собираемых данных при существующей загрузке каналов. При этом загрузка
процессора составляет единицы процентов.
Начата работа по адаптации свободно распространяемой системы SNORT с
библиотекой сигнатур для идентификации сетевых приложений. На начальном этапе
рассматривался ограниченный набор сигнатур, необходимых для идентификации только
двух сетевых приложений (E-Donkey и BitTorrent), ответственных, по предварительным
оценкам, за генерацию до 20-30 %% нелегитимного трафика. Опытная эксплуатация
системы продемонстрировала достаточную полноту собираемой информации и ее
адекватность поставленным задачам.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных
исследований (проект 06-07-89038), Программы интеграционных фундаментальных
исследований СО РАН (проект 1.7), Программы государственной поддержки научных
исследований, проводимых ведущими НШ РФ (проект НШ-9886.2006.9), государственного
контракта 2007-4-1.4-00-04-103
16
Белолипецкий В.М., Белолипецкий П.В.
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЙ
Институт вычислительного моделирования СО РАН,
Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Начальной стадией гидродинамической аварии является прорыв плотины,
который представляет процесс образования прорана. Во фронте устремляющегося в
проран потока воды образуется волна прорыва, имеющая значительную скорость
движения и обладающая разрушительной силой. Основным последствием
гидродинамической аварии является катастрофическое затопление местности.
Основными параметрами волны прорыва являются высота, скорость и время
существования, которые зависят от объема водохранилища, размеров прорана, уровней
воды в верхнем и нижнем бьефах, гидрологических и топографических условий реки и
ее поймы. Теоретической основой определения параметров волны прорыва является
решение задачи о разрушении плотины с использованием газодинамической аналогии
[1, 2].
Для оценки зоны затопления в результате распространения волны прорыва
используется стационарное приближение для русла прямоугольной формы. Расход
воды при разрушении плотины определяется по параметрам волны прорыва. Для
бурного потока число Фруда (Fr) больше единицы, на некотором расстоянии от
плотины течение становится критическим (Fr=1), формируется гидравлический
прыжок, в котором глубина потока резко увеличивается от величины, меньшей
критической глубины, до величины большей критической. Для участка ниже
гидравлического
прыжка,
схематизированного
в
виде
прямоугольного
цилиндрического, применяется приближение равномерного движения. Вычисляются
глубина, площадь поперечного сечения и средняя скорость течения (u). Скорость
распространения волны (uv)оценивается по формуле uv=ku, k=1.2-1.5. По скорости
волны прогнозируется время подхода волны к заданному створу. Уточнение
параметров воздействия гидродинамической аварии можно выполнить с помощью
численного решения нестационарных уравнений Сен-Венана.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Стокер Дж. Волны на воде. - М.: Изд-во иностр. лит., 1959.
2. Овсянников Л.В. Лекции по основам газовой динамики. - М.: Наука, 1981.
17
Белолипецкий В.М., Генова С.Н.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛЕДОТЕРМИЧЕСКОГО РЕЖИМА
НИЖНЕГО БЬЕФА БОГУЧАНСКОЙ ГЭС
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Сибирский федеральный
университет, Красноярск, Россия
Зарегулирование плотинами гидроузлов вносит существенные изменения в природные условия прилегающих районов. Изменяются температурные и скоростные
режимы реки как выше, так и ниже гидроузла. Смена температурного режима
оказывает влияние на развитие речной и флоры и фауны, понижение температуры в
летний период приводит к снижению самоочищающей способности реки. Для полной
оценки экологического воздействия строящейся Богучанской ГЭС необходимо знать
прогноз гидротермического и ледового режима реки выше и ниже плотины и
выработать рекомендации по уменьшению негативного влияния строительства ГЭС.
Для выполнения прогнозных расчетов используются разработанные в Институте
вычислительного моделирования СО РАН математические модели и вычислительные
программы [1]. В исследованиях ледотермических режимов открытых водотоков
основной интерес представляет определение изменений во времени положения створа
кромки ледяного покрова, толщины ледяного покрова по длине водотока, расхода и
общего
количества
образующейся
шуги.
Математическое
моделирование
ледотермического режима реки основывается на методе расщепления по физическим
процессам. Для расчетов используются подробные значения метеоданных
(среднесуточные значения температуры воздуха, скорости ветра, влажности,
атмосферного давления).
Верификация компьютерной модели выполнена на данных для Усть-Илимской
ГЭС. Получено хорошее согласование численных результатов с натурными данными.
Для Богучанской ГЭС рассмотрены два варианта плотины: НПУ 208.0 и НПУ 185.0.
Влияние плотины БоГЭС на ледотермический режим р. Ангары распространится на 30
– 40 км при поверхностном водозаборе и на 60-70 км - для проектных условий
водозабора. В летний период для проектных условий водозабора температура воды,
сбрасываемой из водохранилища в нижний бьеф, на 3–5 градусов ниже бытовой для
НПУ 185.0 м, на 4-6 градуса ниже бытовой для НПУ 208.0 м.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Белолипецкий В.М., Генова С.Н., Туговиков В.Б., Шокин Ю.И. Моделирование
задач гидроледотермики водотоков / Сибирское отделение РАН, Институт
вычислительных технологий, Вычислительный центр в г. Красноярске, 1993. - 138 с.
18
Бризицкий Р.В., Соболева О.В.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАДАЧ ИДЕНТИФИКАЦИИ
ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
Институт прикладной математики ДВО РАН, Владивосток, Россия
В работе исследуются обратные экстремальные задачи для стационарных моделей
распространения загрязнений. В ограниченной области  из пространства Rd (d=2,3) с
липшицевой границей Γ, состоящей из двух частей D и N рассматривается
следующая краевая задача:
C
 C

(1.1)
 C  u grad C  0
 kC  f , C   0,  
 C    .
D
z
 n
 N
Здесь C - концентрация примеси, u=(u,v,w) – скорость, k≥0 – величина,
характеризующая распад загрязняющего вещества за счет химических реакций, f –
плотность распределенных источников, 0 – величина вертикальной скорости
осаждения частиц под действием силы тяжести,   0,  ,  – некоторые функции.
Исследуемая задача, заключается в нахождении неизвестных параметров  , f и 
по дополнительной информации о состоянии среды в некоторой подобласти Q области
 . С помощью оптимизационного метода (см. [1]) указанная задача сводится к
исследованию задачи условной минимизации при определенном выборе функционала
качества на слабых решениях исходной краевой задачи. Доказывается их
разрешимость, выводятся и анализируются системы оптимальности, описывающие
необходимые условия экстремума. На основе проведенного анализа систем
оптимальности устанавливаются достаточные условия на исходные данные,
обеспечивающие локальную единственность решения конкретных экстремальных
задач.
Работа поддержана грантом НШ-9004.2006.1, грантом РФФИ 06-01-96020р\_восток\_а и грантами ДВО РАН (проекты 06-I-П22-086, 06-II-СО-03-010, 06-III-А01-011, 06-III-А-03-072)
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев Г.В. Коэффициентные обратные экстремальные задачи для
стационарных уравнений тепломассопереноса // Журн. вычисл. мат. и мат. физики. –
2007. – Т. 47. N 6. – С. 1055-1076.
19
Буриев Т.
МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПРОЦЕССОВ
ОПЕРАТИВНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ СОСТОЯНИЯ ОСОБО
ВАЖНЫХ ОБЪЕКТОВ И ПОТРЕБНЫХ СИЛ И СРЕДСТВ
ОРГАНОВ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ (ЧС) ДЛЯ
ПРОВЕДЕНИЯ СПАСАТЕЛЬНЫХ И ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ
РАБОТ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИТУАЦИЯХ
Институт информатики АН РУз, Ташкент, Узбекистан
Командные пункты (КП), промышленные объекты, сборные эвакопункты (СЭП),
посадочные пункты (ПП), мосты, участки, на которые разбиты маршруты выдвижения объекты прогнозирования. Основными параметрами для объекта прогнозирования,
характеризующими его состоянии, возможный наряд сил и средств ЧС на проведение
спасательных и неотложных аварийно-восстановительных работ (СНАВР), являются
величина избыточного давления во фронте ударной волны (р) и уровень концентрации
отравляющих веществ (ОВ) (или радиации на 1 час после взрыва R). Разработанные
модели, алгоритмы и программы позволяют оперативно получить достоверный прогноз
разрушения участков маршрутов выдвижения, объектов, убежищ и укрытий, мостов,
КП, СЭП и ПП, потери личного состава, а также пожарной и химической опасности в
объектах и проездах, рассчитать возможный вариант использования сил и средств ЧС
для проведения СНАВР в очагах поражения. Состояние объекта прогнозирования
определяется исходя из: 1) числа, координат и мощностей взрывов, характеристик
метеоданных; 2) справочников нормативных данных по типам объектов
прогнозирования о величинах избыточного давления во фронте ударной волны и
уровня концентрации ОВ. Названный класс задач решается в республике по областям, в
области по городам, по районам, по маршрутам ввода сил и средств ЧС, в маршруте по
участкам, на участке по объектам. Объекты прогнозирования на участке располагаются
в порядке их следования при движении по маршруту из загородной зоны к центру
населенного пункта. Описанные алгоритмы и комплекс программ может охватить 99
областей в республике, 9 категорированных городов в области, 99 районов в городе, 99
маршрутов выдвижения в районе, 99 участков в маршруте, 99 объектов на участке,
9999 промышленных объектов.
Исходная информация состоит из двух частей: а) постоянная; б) оперативная.
Постоянная информация не изменяется или мало изменяется в длительный промежуток
времени. Она создается в начале внедрения автоматизированной системы,
записывается на внешних запоминающих устройствах (ВЗУ), обрабатывается согласно
требованиям задачи и постоянно хранится на ВЗУ. Оперативная информация
необходима для проведения конкретных расчетов. Она должна быть компактной,
приспособленной для передачи на различных каналах связи и содержит самую
необходимую переменную информацию.
Содержание задачи требует выявления и определения источников: участков
маршрутов ввода сил, подробную информацию об объектах и их характеристик
(количество и вместимость убежищ и укрытий, этажность зданий, категория важности,
плотность и код застройки, огнестойкость, категория пожарной опасности и количество
людей, подлежащих укрытию), координаты участков и объектов, мостов, КП, ПП, СЭП.
Для получения этих данных непосредственно с карты необходимо определить
иерархию административно-территориального деления, документы, содержащие
перечисленные выше данные, и нормативные таблицы, содержащие информацию о
степени разрушения и завала объектов, видах и площадях пожаров, поражении личного
состава и необходимых силах и средствах ЧС для проведения СНАВР.
20
Буриев Т.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ ОСОБО ВАЖНЫХ ОБЪЕКТОВ
В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИТУАЦИЯХ
Институт информатики АН РУз, Ташкент, Узбекистан
Обеспечение безопасности эксплуатируемых и получение качественного проекта
запланированных
объектов
энергетики,
транспорта,
промышленности,
административно-жилищного и сельскохозяйственного строительства с учетом
всевозможных разрушительных факторов экстремальных ситуаций стихийного
(землетрясения, наводнения) и техногенного (аварии, пожары) характера
обусловливает: а)обеспечение прочности конструкций рассматриваемых сооружений из
разносопротивляющихся растяжению и сжатию материалов в рамках расчетных
нагрузок и режимов эксплуатации, а в случаях непредвиденных ситуаций –
исследование их реального состояния вплоть до разрушения; б)оптимизацию
жесткостных характеристик несущих элементов по критерию равнопрочности при
соблюдении условий минимального веса и устойчивости сжатых элементов с учетом их
гибкости; в) установления диапазона эффективной применяемости использованных
моделей, вычислительных и реализационных алгоритмов, которые играют решающую
роль в процессе анализа существующих объектов и проектных решений новых
объектов перед возведением сооружений в натуре. Оперативное прогнозирование
реального состояния сложных объектов при ЧС требует сокращения времени счета на
ЭВМ с обеспечением необходимой точности расчетов. Соблюдение высокой точности
требует большого объема оперативной и внешней памяти ЭВМ. В процессе расчетов на
прочность, устойчивость, динамику колебания, сейсмостойкость и оптимизацию
многопролетных безбалочных покрытий, неразрезных перекрытий и многоэтажных
многопролетных сооружений сложной компоновки решаются системы уравнений
движения панелей из открытых пологих оболочек в волновой постановке с учетом
появления и развития пластических деформаций, конечности скорости
распространения силовых и тепловых возмущений, разносопротивляемости их
материалов растяжению и сжатию, влиянию цепных усилий поверхности и деформаций
сдвига при изгибе. При расчете на прочность, динамику, сейсмостойкость и
оптимизацию грунтовых сооружений (плотин водохранилищ, дамб рек и др.) и
наземных сооружений с учетом совместной работы с основанием и подземных
сооружений с учетом взаимодействия их с окружающей грунтовой средой решаются
системы трехмерных уравнений движения грунтовой среды в волновой постановке. В
процессе расчета наземных и подземных сооружений пространственная конструкция
сооружения и окружающая ее грунтовая среда рассматривается как единое
неоднородное тело. На дистанции 35 калибра сооружения из грунта вырезается
подобное сооружению объем грунта, на границах которого выполняются условия уноса
энергии. В задачах расчета плотин и дамб учитывается влияние гидродинамического
давления воды и водопроницаемости грунтов.
Обеспечение равнопрочности панелей и грунтовых сооружений армированием
или панелей с изменением их толщины (или модуля сдвига по толщине панелей), а
также устойчивости сжатых панелей с учетом их гибкости реализуется на ЭВМ на
основе монотонно сходящегося итерационного процесса с заданным модулем
сходимости. Системы обыкновенных дифференциальных уравнений с начальными
данными, получаемые дискретизацией краевых задач по пространственным
переменным, решаются комбинацией конечно-разностного метода произвольного
порядка точности с итерационным процессом с заданным модулем сходимости.
21
Буриев Т., Буриев А.Т.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
БЕЗОПАСНОСТИ ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ
Институт информатики АН РУз, Университет мировой экономики и дипломатии;
Ташкент, Узбекистан
Статистические данные о пожарах в машинных залах ГРЭС, где покрытия, в
основном, выполнены в виде жестко закрепленных между собой металлических ферм,
показывают, что только за период 1989-96 гг. произошло 4 крупных пожаров с
огромным материальным ущербом – разрушением стальных покрытий на больших
площадях. Наличие стационарных лафетных стволов под перекрытием практически не
защитило металлические конструкции покрытий. Причина пожаров – разгерметизация
и аварийный выброс под высоким давлением масла и (или) водорода, применяемых в
качестве охлаждающего агента в турбоагрегатах. В результате обрушения тяжелых
покрытий уничтожено дорогостоящее технологическое оборудование, имели место
случаи гибели или тяжелых увечий людей. В настоящее время отсутствуют расчетные
и экспериментальные методы оценки остаточной огнестойкости конструкций и зданий,
эксплуатирующихся в сейсмоактивных районах [1].
Обеспечение безопасности объектов реализуется с использованием серийно
выпускаемых разреженных решетчатых стержневых конструкций типа «Кисловодск»
(проекты 24 вариантов капительных и 12 вариантов бескапительных покрытий
утвержден Госстроем бывшего СССР (протокол АЧ-41 от 18.07.1984г.), десятки из этих
модулей перенесли Армянское землетрясение 1988г. в г. Спитаке без трещин) с
центральным проемом в форме многогранника (с большим основанием снизу и малым
– сверху)), спроектированных в 1982 г., оптимизацией жесткостных характеристик
стержней на основе критерия равнопрочности с соблюдением условий минимального
веса и устойчивости сжатых стержней с учетом их гибкости при заданной расчетной
нагрузке для 79-бальных сейсмических регионов [2]. Грани проема изготавливаются
из несгораемых материалов с достаточным тепловым сопротивлением и выполняют
роль теплозащитного экрана. Они используются также вокруг проема в нижних поясах
на протяжении длины одного стержня. Пожаровзрывоопасное технологическое
оборудование предполагается размещать под центром проема, факел пламени и
продукты горения выбрасываются за пределы помещения через проем за счет
аэродинамической тяги и предотвращаются повышение температуры под перекрытием
и разрушение последнего. Для предотвращения разрушения труб раскосных и поясных
стержней нами предлагается, в отличие от всех ранее известных способов [1],
охлаждать стержни и колонны одновременно и изнутри, и снаружи, а узловые
элементы – снаружи путем подачи воды через колонны и капительные стержни, а также
установки спринклеров и специально сконструированных шунтов, которые соединяют
внутренние каналы стержней, сопрягаемых в узлах конструкций посредством болтов.
В настоящее время алгоритмы реализованы на ПЭВМ и апробированы на
примерах покрытий с площадью более гектара, снижен расход труб на 16-18% по
сравнению с приведенными в [2] проектами.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Буриев Т. и др. Математические модели и алгоритмы решения задач
деформирования многопролетных пространственных стержневых конструкций при
воздействии динамических, сейсмических и тепловых нагрузок // Проблемы
безопасности при ЧС. - Вып. №1. – М., ВНИИТИ РФ. – 2002. –С.123-134.
2. Буриев Т. Разработка и реализация на ЭВМ экономичных алгоритмов решения
краевых и оптимизационных задач механики деформируемого твердого тела. –
Ташкент: Кибернетика АН УзССР, 1988. – 44 с.
22
Бычков И.В.
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
КАК ОСНОВА БЕЗОПАСНОСТИ БАЙКАЛЬСКОГО РЕГИОНА
ИНЦ СО РАН, ИДСТУ СО РАН, Иркутск, Россия
Конкретизируя общее понятие безопасности [1] применительно к тематике
конференции, необходимо говорить о национальной безопасности. Национальная
безопасность – состояние защищенности важнейших жизненных интересов страны – ее
граждан, общества, государства и определяемых этими важнейшими интересами
других коренных национальных интересов в экономической, социальной,
внутриполитической, международной, оборонной, культурной и других сферах. К
важнейшим жизненным интересам относятся обеспечение приемлемого уровня и
качества жизни, личной безопасности, основных конституционных прав и свобод. К
важнейшим жизненным интересам общества относятся упрочение демократии,
достижение общественного согласия, обеспечение устойчивого развития экономики и
созидательной активности населения, духовное обновление общества. К важнейшим
жизненным
интересам
государства
относятся
сохранение
и
упрочение
конституционного строя, суверенитета и территориальной целостности страны,
обеспечение политической и социальной стабильности и безусловного исполнения
законов, поддержание правопорядка [2,3]. Перечисленный состав интересов
соответствует современной ситуации и в дальнейшем может быть скорректирован.
К сферам обеспечения (составляющим) национальной безопасности относятся:
внутриполитическая, экономическая, социальная, духовная, международная,
информационная, военная и военно-экономическая, оборонно-промышленная,
экологическая, антитеррористическая, природно-техногенная. Советом безопасности
РФ предложены основные критерии по каждой из названных составляющих
национальной безопасности.
Важнейшим аспектом национальной безопасности является региональный ее
аспект – региональная безопасность, которая включает большую часть из
перечисленных выше сфер обеспечения (составляющих) национальной безопасности в
региональном разрезе. Безопасность регионов обеспечивает национальную
безопасность страны. Одной из комплексных работ по анализу проблем региональной
безопасности является книга «Региональные проблемы безопасности. Красноярский
край», изданная в 2001г. в серии «Безопасность России. Правовые, социальноэкономические и научно-технические аспекты» [4].
По единодушному мнению прогнозистов, в настоящее время одной из главных
тенденций мировой экономики является возрастающее значение интеллектуальных
ресурсов, формирование глобальной экономики, базирующейся на знаниях. Опыт
последних десятилетий подтверждает, что место лидеров в социально-экономическом
развитии уверенно занимают страны и регионы, имеющие наиболее высокий уровень
науки и образования. Роль науки в обеспечении безопасности страны и отдельных
территорий переоценить трудно. Именно наука призвана дать объективный анализ
состояния природных, социальных, технических и других систем, определить
возможные варианты их развития, в том числе с достижением опасных для
существования этих систем параметров, а также решать конкретные задачи их
безопасного развития, ликвидации последствий разрушения систем и многие другие.
Особенностью научных исследований, особенно если речь идет о
фундаментальной науке, является неизбежный разрыв в затратах и результатах от
создания и использования нового знания. Результат проявляется не сразу, а по мере
23
соответствующих возникновения потребностей в использовании этого знания, но
эффект от нового знания обычно многократно перекрывает затраты на его создание [5].
Потенциал институтов Иркутского научного центра (ИНЦ) СО РАН,
включающий исследования в геологии, сейсмологии, геохимии, химии, физике,
математике, энергетике, биологии, биохимии, географии, лимнологии, информатике,
может быть использован при комплексном анализе и решении практических вопросов
региональной безопасности Иркутской области [6] .
Одной из важных составляющих экономической безопасности является
энергетическая безопасность. Несмотря на высокий уровень обеспеченности Иркутской
области топливно-энергетическими ресурсами, некоторые вопросы обеспечения
энергетической безопасности области имеют место. Среди них – доступность
топливно-энергетических ресурсов по ценам, низкий уровень эффективности их
использования, высокий уровень физического износа основных фондов, особенно в
системах теплоснабжения, и ряд других. Институт систем энергетики им. Л.А.
Мелентьева (ИСЭМ) СО РАН разрабатывает методологию и компьютерные средства
анализа и систематически исследует проблемы энергетической безопасности на
различных уровнях – региональном, государственном, межгосударственном [7].
Другой важной сферой экономической безопасности является продовольственная
безопасность, связанная с проблемами обеспечения продовольствием населения. Для
Иркутской области с ее суровым климатом, малой долей сельского населения вопросы
продовольственной безопасности являются, безусловно, актуальными. Сибирский
институт физиологии и биохимии растений (СИФИБР) СО РАН ведет
фундаментальные исследования по ряду направлений, результаты которых
способствуют обеспечению продовольственной безопасности области. К таким
научным направлениям относятся клеточная биология и биоинженерия, исследования
устойчивости растений к стрессам и ряд других. Совместно с Институтом цитологии и
генетики СО РАН созданы новые сорта озимой пшеницы: «Заларинка» и «Иркутская
озимая», отличающиеся повышенной зимостойкостью, высокой урожайностью и
прекрасными хлебопекарными качествами. В последние годы в институте разработаны
технологии выращивания овощей в новых для Восточной Сибири сооружениях –
пленочных тоннелях и теплицах. Предложены новые направления селекции сортов
яблони с повышенным уровнем зимостойкости и морозостойкости.
Байкальский регион - один из самых богатых природными ресурсами регионов
среди субъектов РФ. Здесь давно функционирует мощный производственный комплекс,
а в последние годы эта территория попала в зону интересов большого нефтегазового
бизнеса: активно разрабатываются месторождения углеводородов, проектируются и
строятся новые нефте-, газопроводы. В Иркутском научном центре широко
представлены исследования природных ресурсов региона, а также экологическое
направление научных исследований и инновационных разработок [6,8]. Практически
все институты научного центра ведут исследования, связанные с различными
направлениями экологической безопасности, занимаются решением практических
задач природно-техногенной безопасности Прибайкалья.
Институт географии им. В.Б. Сочавы выполнил работу по экологическому
зонированию Байкальской природной территории и водоохранному проектированию
побережья озера Байкал. Впервые Институтом сделано точное географическое
описание границ Участка всемирного природного наследия «Озеро Байкал», для
которого действуют особые нормы охраны и использования природных ресурсов.
СИФИБР СО РАН ведет многолетние исследования по экологической
безопасности обширных регионов Сибири. Изучается пространственно-временная
динамика наземных экосистем, процессы и явления, определяющие их современное
состояние, прогноз вероятных векторов развития; функционирование и устойчивость
агроэкосистем на разных типах почв лесостепи Средней Сибири. Особое внимание
24
уделяется крупномасштабным техногенным повреждениям лесов. Проблема
техногенного загрязнения природной среды и, как следствие, повреждения лесных
экосистем в Восточной Сибири в последние годы приобрела в исследованиях
института новое звучание в связи с «парниковым эффектом».
Институтом геохимии им. А.П. Виноградова разработаны теоретические аспекты
и различные методы анализа химического и изотопного состава горных пород,
минералов, руд, почв, донных осадков, вод, металлов, сплавов, биоматериалов и
продуктов загрязнения воздуха. Аналитическая база института используется в рамках
мониторинга химического состава воды истока р. Ангары, для анализа экологического
состояния Братского водохранилища и решения многих других задач. Успешно
реализуется разработка эффективной технологии производства «солнечного кремния».
Уникальным природным ресурсом Иркутской области является вода, прежде
всего озера Байкал, комплексные исследования которого проводит Лимнологический
институт. Ведется постоянный мониторинг состава байкальской воды на всех глубинах
и в различных котловинах озера. Экологическую направленность имеют и
инновационные разработки ЛИН СО РАН: экологически безопасный способ прокладки
подводного электрокабеля, способ тушения площадного пожара на лигнинохранилище,
новые методики комплексного анализа ультрапресных вод и другие.
В Институте солнечно-земной физики СО РАН выполнен проект по созданию и
поддержке общедоступной гипертекстовой информационной системы «Байкальский
регион - взгляд из космоса». Эта система представляет данные о пространственновременном распределении параметров состояния окружающей среды Байкальского
региона и озера Байкал, полученных при обработке спутниковой информации.
Исследования Института земной коры СО РАН по сейсмобезопасности зданий и
сооружений, разработку средств по анализу надежности и безопасности энергетической
инфраструктуры (трубопроводных и электрических сетей) ИСЭМ СО РАН.
Ярким примером роли науки в решении масштабных проблем экологической
безопасности стал перенос трассы нефтепровода «Восточная Сибирь - Тихий океан» за
границы водосборного бассейна озера Байкал. Комплексное научное обоснование
(высокий уровень сеймичности, селеопасность, активные разломы земной коры,
характеристика ландшафта, расчеты экономической эффективности переноса трассы и
приближения ее к крупным месторождениям нефти и газа на севере Иркутской области
и юге Якутии), выполненное совместно многими институтами СО РАН, легло в основу
правительственного решения о переносе трассы. Этот пример иллюстрирует и
временную «распределенность» эффекта научных знаний: для решения возникшей
проблемы практического использования природных ресурсов региона были
использованы результаты многолетних фундаментальных исследований.
Комплексный анализ экономической и социальной безопасности Иркутской
области выполняется Отделом региональных экономических и социальных проблем
при Президиуме ИНЦ СО РАН при участии ИСЭМ СО РАН и других институтов.
Среди критериев социальной безопасности региона важное место занимает
качество здоровья населения. Существенный вклад в повышение индикаторов качества
здоровья населения может внести Иркутский институт химии (ИрИХ) им.
А.Е.Фаворского СО РАН, синтезировавший целый ряд веществ медицинского
назначения (мивал, кобазол, анавидин, феракрил, трекрезан, перхлозон, мелоксикам,
сибусол, диквертин, полифепан и др.), многие из которых выпускается
промышленностью. Создан уникальный, единственный в мире, антидот угарного газа –
ацизол. Препарат практически стопроцентно спасает жизнь людям при отравлении
окисью углерода. Ацизол - один из пяти разработанных в нашей стране препаратов,
запущенных в производство в последние годы. В настоящее время им оснащаются
команды МЧС, пожарных, постовые службы, шахтеры.
25
В Доктрине информационной безопасности Российской Федерации [9] термин
"информационная безопасность" используется в широком смысле. Имеется в виду
состояние защищенности национальных интересов в информационной сфере,
определяемых совокупностью сбалансированных интересов личности, общества и
государства. В Законе РФ "Об участии в международном информационном обмене"
[10] информационная безопасность определяется аналогичным образом - как состояние
защищенности информационной среды общества, обеспечивающее ее формирование,
использование и развитие в интересах граждан, организаций, государства. Институт
динамики систем и теории управления (ИДСТУ) СО РАН имеет существенные
фундаментальные результаты в области современных информационных технологий, а
также опыт практических разработок для Иркутской области, и может активно
содействовать обеспечению информационной безопасности Иркутской области.
В сферах обеспечения социальной (медицина), экологической и информационной
безопасности Иркутской области могут найти применение различные разработки
Иркутского филиала Института лазерной физики (ИФ ИЛФ) СО РАН.
Таким образом, институты ИНЦ СО РАН имеют существенные теоретические и
методические заделы для выполнения исследований по многим направлениям
обеспечения региональной безопасности Иркутской области, причем целый ряд
разработок доведен до практического использования.
Перспективы развития Сибири, во многом, связаны с развитием транспортной
инфраструктуры (идея создания Евроазиатского моста), включая глобальную проблему
активного использования Северного морского пути, модернизацию существующих и
создание новых магистралей: авиационных, железнодорожных, автомобильных,
волоконных, трубопроводных и т.д. Эта задача предполагает активное освоение
северных территорий нашего региона. Академическая наука видит свою задачу в
создании необходимого задела новых знаний для успешного социальноэкономического развития Иркутской области в ближайшие десятилетия.
С учетом этого представляется целесообразным при поддержке Администрации
Иркутской области и при участии институтов ИНЦ СО РАН, институтов ВосточноСибирского научного центра Российской академии медицинских наук, ВУЗов
выполнить комплексную работу «Проблемы региональной безопасности Иркутской
области», завершив ее изданием соответствующей монографии в серии «Безопасность
России». Иркутский научный центр СО РАН готов взять на себя координирующую
роль в таком комплексном исследовании.
Ориентировочно структура такой работы - монографии может быть следующей.
1. Иркутская область как объект региональной безопасности.
1.1. Характеристика Иркутской области.
1.2. Состояние региональной безопасности Иркутской области.
1.3. Органы и механизмы управления безопасностью Иркутской области.
2. Составляющие региональной безопасности Иркутской области.
2.1. Ресурсная безопасность.
2.2. Экономическая безопасность.
2.3. Энергетическая безопасность.
2.4. Экологическая безопасность.
2.5. Сейсмическая безопасность.
2.6. Техногенная безопасность.
2.7. Продовольственная безопасность
2.8. Социальная безопасность.
2.9. Информационная безопасность.
3. Мониторинг, анализ и прогнозирование региональной безопасности Иркутской
области
3.1. Мониторинг региональной безопасности.
26
3.2. Информационные системы для обеспечения региональной безопасности.
3.3. Кадровое обеспечение региональной безопасности.
3.4. Средства и мероприятия для обеспечения региональной безопасности.
3.5. Правовые и экономические механизмы региональной безопасности.
3.6. Основные направления повышения региональной безопасности области.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Федеральный закон «О безопасности» от 05.03.92 № 2446-1 (в ред. Закона РФ
от 25.12.92 № 4235-1, Указ Президента РФ от 24.12.93 № 2288)// Безопасность России.
Правовые,
социально-экономические
и
научно-технические
аспекты.
Основополагающие государственные документы. Часть 2. – М.: МГФ «Знание», 1998. –
С. 117-127.
2. Концепция национальной безопасности Российской Федерации. Утверждена
Указом Президента РФ от 10.01.00 № 24 / Собрание законодательства РФ. – 2000. – №
2. – С. 170-193.
3. Энергетическая безопасность. Термины и определения / Отв.ред. Н.И. Воропай.
– М.: ИАЦ «Энергия», 2005. – 60 с.
4. Региональные проблемы безопасности. Красноярский край. – М.: МГФ
«Знание», 2001. – 576 с. – (В сер.: Безопасность России. Правовые, социальноэкономические и научно-технические аспекты).
5. Львов Д.С. Россия: рамки реальности и контуры будущего. М.: Институт
экономических стратегий, 2007. – 120с.
6. Академическая наука в Восточной Сибири (К 50-летию Иркутского научного
центра СО РАН / Г.А.Жеребцов, Н.А.Логачев, В.В.Воробьев и др. – Новосибирск: Издво СО РАН, 1999. – 384 с.
7. Энергетическая безопасность России / В.В. Бушуев, Н.И. Воропай, А.М.
Мастепанов, Ю.К.Шафраник и др. – Новосибирск: Наука, 1998. – 302с.
8. Инновационные проекты Иркутского научного центра СО РАН (второе
издание, исправленное и дополненное) / Отв. ред. Е.Ф.Мартынович, А.Н.Кузнецова. –
Иркутск: Издательство Института географии им. В.Б.Сочавы СО РАН, 2006. – 111с.
9. Доктрина информационной безопасности Российской Федерации: Утв.
Президентом РФ 9 сентября 2000 г., № Пр-1895 // Рос. газ. - 2000. - 28 сент.
10. Федеральный Закон РФ N 85-ФЗ. Принят Гос. Думой 04.07.96 "Об участии в
международном информационном обмене".
27
Бычков И.В., Гаченко А.С., Луковников Н.Г., Попова А.К.,
Ружников Г.М., Фереферов Е.С., Федоров Р.К., Хмельнов А.Е.
ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ
ТЕХНОЛОГИЙ В РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОЕКТАХ
Институт динамики систем и теории управления СО РАН (ИДСТУ) Иркутск, Россия
Для решения приоритетных задач социально-экономического развития региона и
повышения эффективности работы органов государственной власти и местного
самоуправления (ОГВМС) необходимо создание, с использованием современных
информационных технологий, развитой системы информационно-аналитического
обеспечения, базирующейся на разноформатных тематических базах данных.
Такие системы позволяет проводить
моделирование социально-экологоэкономических процессов, выполнять многовариантные имитационные и целевые
расчеты по оценке развития территории, анализировать влияние макроэкономических
показателей на ситуацию в регионе.
В связи с этим большой интерес представляют технологии, позволяющие
автоматизировать процесс создания комплексных информационно-аналитических
систем, повышающих обоснованность принятия управленческих решений ОГВМС.
Наиболее естественным способом интеграции информации, полученной из
различных источников по общей территории, является её привязка к электронной
карте. Кроме того, электронные карты сами по себе являются ценным
информационным ресурсом, в доступе к которому могут быть заинтересованы
предметные специалисты ОГВМС. В Иркутской области отсутствуют общие
геоинформационные ресурсы, что затрудняет межведомственный информационный
обмен.
В настоящее время в ИДСТУ СО РАН разработаны современные технологии
создания информационно-аналитических, интеллектных ГИС, комплексирования
разноформатных баз данных, созданы конвертеры в форматы наиболее
распространённых ГИС [1-3].
Сотрудниками института, в рамках НИР и ОКР, внедрён ряд ГИС-проектов [1]
для органов государственной власти Иркутской области республики Бурятия и органов
местного самоуправления гг. Иркутска, Ангарска по таким приоритетным
направлениям, как - ЖКХ, социальная сфера, экономика, сельское хозяйство, который
будет представлен на конференции.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Батурин В.А., Бычков И.В., Ружников Г.М. и др. Моделирование и управление
процессами регионального развития. – Новосибирск: Изд-во СО РАН. - 2001. - 432 с.
2. Гаченко А.С., Бычков И.В., Ружников Г.М. и др. Интеграция информационносправочных систем и ГИС на основе технологии метаописания структуры БД //
Cборник мат-в II Всерос. конференции с междун. участием: Инфокоммуникационные и
вычислительные технологии и системы. – Изд-во БГУ. – 2006. – Том 1. – С. 86-92.
3. Бычков И.В., Васильев С.Н., Ружников Г.М. и др. Система математических и
информационных технологий для поддержки принятия управленческих решений в
сфере деятельности органов государственной власти // Вестник Томского
государственного университета. – №9. – 2004. – С. 8-12.
28
Васькевич А.В., Юрьева З. Н.
ПОСТРОЕНИЕ СЕТКИ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В МЕРЗЛЫХ
ГРУНТАХ
Институт криосферы Земли СО РАН, г. Тюмень, Россия
Тюменский Государственный Нефтегазовый Университет, г. Тюмень, Россия
При моделировании тепловых процессов в мерзлых грунтах актуальной является
задача ввода исходных данных, что связано с тем, что входные параметры
математической модели мерзлых грунтовых оснований являются распределенными [1].
Основным вопросом на этапе описания объекта исследования является построение
сетки конечных элементов рассматриваемой среды. Геометрический образ конечных
элементов, наиболее точно отражающих физическую сторону процесса, определяется
видом тепловых полей в грунте, возмущенном техногеном. При таком подходе
возможно получить идеальную по точности форму конечных элементов,
соответствующую физике процесса. При этом необходимое для расчетов количество
конечных элементов будет минимальным. Однако процесс построения изотерм
является трудоемким и чаще всего выполняется в случае разовых изысканий, например
при строительстве для расчета нагрузок зданий.
В случае непредсказуемых вариаций возмущений, использования температурных
алгоритмов оперативного регулирования температурными полями, построение
стационарной схемы потенциала температур не возможно. Однако задача как раз и
состоит в том, чтобы выбрать образ, который наименьшим образом отклонялся от
порождаемых (точных) образов. Априорное получение линий потенциала возможно
лишь для упрощенных задач, не требующих применения процедур численного
интегрирования.
Создание экономичных схем конечных элементов преследует одновременно две
взаимоисключающие цели: с одной стороны, построение сеточной модели с
минимальным количеством конечных элементов, что качественно упрощает процедуру
задания начальных условий, технологию анализа; а с другой стороны, сохранение
заданных показателей по точности, что связано с дроблением конечных элементов.
При построении сеточной модели важно попасть в типовые образы потенциалов
полей, чтобы при заданной точности обойтись минимальным количеством конечных
элементов. При этом исходные образы конечных элементов целесообразно искать в
регулярных симметричных структурах. Так для одиночной сваи наиболее экономичной
схемой является послойно цилиндрическая схема конечных элементов. Для линейно
структурированных свайных оснований необходимо на основе полученных при
расчетах линий равных температур подобрать такой образ конечных элементов,
который будет по форме близок к точным расчетам, при этом по форме элементы
должны относиться к классу типовых геометрических образов. Наиболее простыми из
них в случае расчетов тепловых режимов мерзлых грунтов могут быть квадраты,
окружности, многогранники, эллипсы. Таким образом, учитывая линии распределения
температур в среде можно построить сетку конечных элементов с наименьшим числом
элементов, не пренебрегая при этом точностью вычислений, что связано с учетом
особенностей температурных процессов, протекающих в грунте.
1.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Пермяков П.П., Аммосов А.П. Математическое моделирование техногенного
загрязнения в криолитозоне. – Новосибирск: Наука, 2003. – 224 с.
29
Воронина Т.А.
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИСХОДНОГО ПОДНЯТИЯ ВОЛНЫ ЦУНАМИ
ПО РЕЗУЛЬТАТАМ УДАЛЕННЫХ ИЗМЕРЕНИЙ КОЛЕБАНИЙ
ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ
Институт Вычисл. Математики и Математической Геофизики СО РАН
Новосибирск, Россия
Катастрофические цунами последних лет в Тихом и Индийских океанах явились
причиной увеличения интереса к задаче определения начальной формы волны цунами.
Задача определения источника по известному проявлению цунами на побережье
ставится как обратная задача математической физики. Перспективность такого подхода
отмечена в [1]. Математически задача описывается линеаризованной системой
уравнений теории мелкой воды в декартовых прямоугольных координатах:
Wtt  div  h  x, y  gradW   ftt t , x, y  ; с граничными - W|Г=W0(x, y,t); и начальными
условиями - W|t 0  0;
Wt t 0|  0; где функция W(x,y,t) есть колебания уровня свободной
поверхности, а h(x,y) - задает глубину океана, f(x,y,t,)=(t)*(x,y) описывает движение
дна океана в очаге цунами. Возбуждение волны цунами будет предполагаться
обусловленным резким поднятием дна в начальный момент времени, до которого все
находилось в состоянии покоя. Функция (x,y) и описывает начальную форму волны
цунами. В настоящей работе предлагается метод определения этой функции по
известному режиму колебаний свободной поверхности на линии Г. Задача
аппроксимируется явно-неявной конечно-разностной схемой на равномерной
прямоугольной сетке. Это в свою очередь приводит к системе линейных
алгебраических уравнений. Для полученной при этом матрицы выполняется SVDанализ и строится обобщенное нормальное r-решение [2]. Этот же подход был
использован в работе [3]. В данной работе представлен алгоритм решения обратной
задачи цунами, работающий с произвольной функцией дна h(x,y), внутренними и
внешними границами. Результаты численного моделирования дают основание
утверждать, что использование r-решений является эффективным средством
регуляризации некорректной задачи. Реально это позволяет избежать неустойчивости
задачи, связанной с резким убыванием сингулярных чисел матрицы и оценить
возможности восстановления первоначальной формы волны цунами на конкретной
системе наблюдения с учетом уровня шумов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Кайстренко В.М. Обратная задача на определение источника цунами // Волны
цунами. Труды САХКНИИ. - 1972. - Вып. 29. – С.82-92.
2. Cheverda V.A., Kostin V.I. R-pseudoinverse for compact operators in Hilbert space:
existence and stability // J. Inverse and Ill-Posed Problems. – 1995. – V.3, №2. – P.131-148.
3.Воронина Т.А. Определение пространственного распределения источников
колебаний по дистанционным измерениям в конечном числе точек // Сиб.Ж.Выч.Мат. –
2004. – Т.7, №3. – С. 203–211.
Работа поддержана грантом РФФИ 05-05-64460 и ИП СОРАН 2006-113
30
Воронина П.В., Савченко Т.И.
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА ДЛЯ
ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ И КАЧЕСТВА ЖИЗНИ РАЗЛИЧНЫХ
ПОПУЛЯЦИЙ
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия;
Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск, Россия
Для оценки влияния геохимических и антропогенных факторов на состояние и
качество жизни различных популяций может быть использована информация об
элементном составе биосубстратов человека, животных, некоторых компонентов их
пищи, растительного покрова. Микроэлементы - важнейшие катализаторы различных
биогеохимических процессов и играют значительную роль в адаптации организма к
измененным условиям среды. Нормальная жизнедеятельность организмов возможна в
условиях оптимальной концентрации необходимых микроэлементов. Актуальность
изучения элементного состава биосубстратов обусловлена значительной ролью
микроэлементов и существованием естественной и техногенной нагрузки. Химическое
разнообразие биосферы и единство геохимической среды и жизни помогает установить
пути для выбора объектов и регионов исследования. Наиболее информативными
биосубстратами для оценки элементного статуса индивидуума и популяции, участия
элементов в формировании экологического портрета жителей ряда регионов, могут
являться кровь и волосы.
Для хранения, обработки, визуализации разнородных данных создается
информационно-аналитическая система, включающая информацию о многоэлементном
составе биосубстратов человека (кровь, волосы, плацента), животных, рыб (мышечные
и костные ткани, печень, кожа, содержимое желудка), растительных проб, ягод, грибов,
орехов, меда и почв.
Информационно-аналитическая система «Атлас многоэлементного состава
биосубстратов Сибири и других регионов» должна обеспечить:
 Возможность доступа к разнородным данным;
 Возможность совокупного анализа и статистической обработки данных;
 Возможность расширения системы различными функциональными модулями, в
том числе, возможно, и интеграцией существующих компонентов (БД «Аэрозоли
Сибири»);
 Возможность расширения системы модулями визуализации и представления
данных;
 Толерантность к административным, технологическим и прочим ограничениям,
лёгкость конфигурирования и поддержки системы;
 Возможность хранения данных различных типов и объемов.
Это накладывает соответствующие требования к архитектуре системы:
 Максимальное
использование
доступных
стандартов,
в
частности,
индустриальных стандартов (технологии, используемые значительным числом
разработчиков), а также стандартов, утвержденных различными комитетами (ANSI,
ISO, W3C, OGC);
 Использование доступных компонентов, по возможности компонентов с
открытым исходным кодом;
 Простота в освоении;
 Модульная расширяемая архитектура.
Работа выполнена при поддержке программы Интеграционных фундаментальных
исследований СО РАН (проект 28).
31
Гадяцкая О.А., Родионов А.С.
ВЫЧИСЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ЧИСЛА УЗЛОВ СЕТИ,
СОХРАНЯЮЩИХ СВЯЗНОСТЬ ПРИ РАЗРУШЕНИЯХ СЕТИ
Новосибирский Государственный Университет, Новосибирск, Россия
Институт Вычислительной математики и математической геофизики СО РАН,
Новосибирск, Россия
В результате катастроф природного или антропогенного характера (обвалы в
шахтах, взрывы, затопления) часто происходят разрушения структур сетей, например,
сетей связи. В связи с этим очень важно проектировать эти сети так, чтобы иметь
наиболее устойчивые к разрушениям сетевые системы, и уметь определять, какие виды
сетевых структур обеспечивают связь для максимального количества абонентов.
В качестве модели сети, подвергаемой разрушению, используется случайный граф
с надежными вершинами и ненадежными ребрами. В докладе рассмотрен такой
показатель живучести сети, как математическое ожидание числа несвязных пар
вершин сети (Estimated disconnected pairs, EDP). Этот показатель ранее рассматривался
в [1]. В докладе сделан обзор методов как точного, так и приближенного его расчета, и
приведен анализ различных структур сети на основе этого показателя.
В основе точного метода подсчета EDP лежит метод ветвления. Приводятся
формулы для сокращенного вычисления EDP в случае наличия в графе некоторых
структурных особенностей, например висячих вершин и цепей.
Для приближенного вычисления EDP используется метод Чена-Ли разрушения
покрывающего дерева.
В случае равноненадежных ребер можно получить полином надежности сети,
зависящий от р – надежности отдельного ребра ([2]). С помощью анализа полиномов
надежности сетей можно выбирать более оптимальные (более надежные и устойчивые
к разрушениям) структуры, т.е. более устойчивые к разрушающим воздействиям. В
докладе приводятся примеры выбора оптимальных структур сети для заданного числа
ребер и вершин сети в зависимости от р.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Rodionov A., Rodionova O. Network Probabilistic Connectivity:Expectation of a Number
of Disconnected Pairs of Nodes // HPCC 2006. - Springer-Verlag LNCS. – Vol. 4208, 2006, –
P. 101-109.
2. Гадяцкая О.А., Родионов А.С. Исследование некоторых показателей связности
случайных графов // Материалы конференции МНПК ПФИС-2006, - Новосибирск, – С.
87-89.
32
Готовко С. А., Черняев А. П., Федоров Л. Ю.
АНАЛИЗ РАЗРУШЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ
МАСЛООТДЕЛИТЕЛЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Политехнический институт Сибирского федерального университета,
Красноярск, Россия
При возникновении аварий, отказов, разрушений элементов технических систем,
технологического
оборудования,
находящихся
в
ведении
Ростехнадзора,
регламентируется обязательная экспертиза, предусматривающая проведение комплекса
работ с применением фрактографических и металлографических исследований зон
разрушения, методов химического и структурного анализов металлов.
В данной работе представлены результаты исследований причин разрушения
маслоотделителя холодильной установки, предназначенного для удаления масла из
жидкого аммиака [1]. Масло проникает в него через уплотнения из системы смазки
компрессора холодильной установки. Аммиак используют как хладагент в
холодильных устройствах [2]. Рабочие параметры в момент разрушения следующие:
давление – 0,3 МПа; температура – минус 40 °С.
излом
участок
непровара
Рис. 1. Вид излома
Рис. 2. Строение излома, 16 Рис. 3. Трещина в шве
В результате проведённых исследований установлено следующее:
- по химическому составу материал верхнего днища соответствует стали Ст3кп
ГОСТ 380-94, которая содержит повышенное количество газов (кислорода, азота),
имеет порог хладноломкости на 30-40 °С выше, чем стали спокойные;
- сварной шов соединения верхнего днища с цилиндрической частью
маслоотделителя выполнен некачественно: в корне шва имеется непровар до 50% по
всей длине, строение излома хрупкое, не типичное для малоуглеродистой стали,
выявлены продольные трещины в корне шва (рис. 1-3);
- в момент разрушения малопрочная кипящая сталь Ст3кп ГОСТ 380-94
находилась при температуре ниже порога хладноломкости, что значительно снизило
ударную вязкость материала, а также работу по зарождению и развитию трещины.
Все это привело к единовременному разрушению маслоотделителя в наиболее
слабом месте – линии сплавления сварного шва верхнего днища с цилиндрической
частью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Новотельнов В.Н. и др. Криогенные машины: Учеб. для вузов / В.Н.
Новотельнов, А.Д. Суслов, В.Б. Полтараус. – СПб: Политехника, 1991. – 335 с.
2. Богданов С.М. и др. Холодильная техника: Свойства веществ: Справочник /
С.М. Богданов, О.П. Иванов, А.В. Куприянова. – Л.: Машиностроение, 1976. – 166 с.
33
Дамбиева Д.Б.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТОКОВОГО МЕХАНИЗМА
ГЕНЕРАЦИИ ВОЛН ЦУНАМИ В РАМКАХ МОДЕЛИ
ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ТЕЧЕНИЙ ЖИДКОСТИ
Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
В докладе рассматриваются результаты моделирования поверхностных волн,
возникающих при кратковременном стоке жидкости в донные трещины, образующиеся
в результате землетрясения. Генерируемые волны имеют нелинейный характер и для их
адекватного моделирования необходимо привлекать нелинейные многомерные модели
волновой гидродинамики. Однако, предварительные результаты, отражающие
основные стороны моделируемого явления, могут быть получены и на основе
линейных моделей. В настоящей работе для моделирования использовались
нелинейная и линейная модели двумерных потенциальных течений жидкости со
свободной границей.
Для решения рассматриваемой задачи использовался пошаговый метод: процесс
расчета разбивался на слои по времени, и на каждом временном слое сначала
вычислялись новые значения потенциала в узлах свободной границы, итерационным
методом рассчитывались новые значения потенциала в остальных узлах сетки и
определялось новое положение свободной границы. Для нелинейной модели
добавлялся этап определения координат узлов динамической сетки, подстраивающейся
к подвижной свободной границе.
Алгоритмы подверглись тщательному тестированию. Для линейной модели
выполнено тестирование алгоритма на задаче о колебаниях жидкости в бассейне с
непроницаемыми боковыми стенками и дном. Алгоритм для нелинейной модели
тестировался на задаче о накате уединенной волны на вертикальную стенку.
Результаты расчетов продемонстрировали хорошую точность воспроизведения
решений тестовых задач. Проведено сравнение результатов расчетов по разным
моделям для задачи о генерации волн на поверхности первоначально покоящейся
жидкости, возникающих в лотке с вертикальными непроницаемыми стенками и
горизонтальным дном, непроницаемым всюду, кроме щели, в которую начинает
стекать жидкость и которая остается открытой до некоторого заданного момента
времени. Выполнены вычислительные эксперименты для разных значений скорости
вытекания и разной ширине щели. Установлено, что обе модели правильно описывают
качественную картину процесса генерации волн. В частности, они указывают на то, что
в начальные моменты времени поверхность воды понижается над щелью, затем
образуются две волны, движущиеся к стенкам бассейна, после их отражения от стенок
над щелью возникает возвышение, которое вновь распадается на волны, движущиеся в
противоположных направлениях. После закрытия щели над ней образуется всплеск,
который далее также распадается на две волны. Во всех расчетах для большего
значения скорости вытекания получались и большие значения амплитуд волн, однако
наблюдались различия в количественном описании амплитуд генерируемых волн,
полученных при использовании различных моделей. И, наконец, выполнено сравнение
результатов расчетов с известными экспериментальными данными из работы [1],
показавшее приемлемую точность предлагаемых методов численного моделирования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Стоковый механизм генерации волн цунами. Препринт. ИМГиГ ДВО РАН,
Южно-Сахалинск, 2006. – 20 с.
34
Дергачев А.А.1, Еманов А.Ф.1, Омельченко О.К.2
АНАЛИЗ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ СЕЙСМИЧЕСКИХ
НАБЛЮДЕНИЙ В АЛТАЕ-САЯНСКОМ РЕГИОНЕ
1
Алтае-Саянский филиал ГС СО РАН, Новосибирск, Россия; 2Институт
вычислительной математики и математической геофизики СО РАН,
Новосибирск, Россия
Работа посвящена анализу возможностей системы сейсмических наблюдений в
Алтае-Саянском регионе, одном из сейсмически активных в России. Территория
региона составляет более 1,5 млн. кв. км; включает в себя 13 субъектов РФ и граничные
районы
соседних государств: Казахстана, Китая, Монголии. Здесь регистрируется несколько
тысяч сейсмических событий, из которых примерно для 1000 землетрясений и 1500
промышленных взрывов определяются координаты, время возникновения, энергия.
Качество и оперативность получаемой информации зависят как от аппаратурного
оснащения пунктов наблюдений, так и технических программных средств
регионального центра сбора и обработки данных в Новосибирске. В настоящее время
пункты наблюдений сейсмической сети региона, существующей с 1963 года,
укомплектованы цифровой аппаратурой «Байкал». Компактность, относительная
надежность и простота обслуживания цифровой аппаратуры, разработанной в
Геофизической службе СО РАН, позволили восстановить закрытые и создать новые
сейсмостанции. Сейчас на территории региона функционируют более 30 сейсмических
станций.
Расширение сети сейсмических наблюдений как для решения региональных, так и
локальных задач целесообразно анализировать в соответствии с поставленными
задачами. Во всех задачах основными вопросами являются: полнота данных
(представительность), точность определения основных параметров очагов
сейсмических событий.
Один из вариантов методики анализа систем сейсмических наблюдений
разработан в Институте вычислительной математики и математической геофизики СО
РАН [1]. Она позволяет оценить как существующие сети сейсмических станций, так и
проектируемые. По этой методике для Алтае-Саянского региона проводится анализ
системы сейсмических наблюдений, существующей в настоящее время. Анализ сделан
для сети из 30 сейсмических станций. Он показывает, что представительность или
количество достоверных событий увеличилось за последние пять лет втрое. Возросла
точность определения координат [2].
Анализ показал, что для повышения точности определения параметров
сейсмических событии необходимо более детальное знание скоростей сейсмических
волн в земной среде. С возрастанием числа сейсмических станций эту задачу можно
достаточно успешно решать. Кроме того, можно совершенствовать программы
обработки сейсмических данных с привлечением итеративных методик. Однако
радикальное увеличение точности определения параметров сейсмических событий
может быть достигнуто лишь за счет оптимального планирования сейсмических сетей.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Омельченко О.К., Гусяков В.К. Планирование сети сейсмических станций для
службы предупреждения о цунами//Вулканология и сейсмология. –1996.–№2.– С.68-85.
2. Дергачев А.А., Еманов А.Ф., Омельченко О.К. Анализ систем сейсмических
наблюдений в Алтае-Саянском регионе. // Мат-лы конф.: Информационные системы и
технологии «ИСТ'2003». – Новосибирск: НГТУ, 2003. –Т.3. – С. 187-192.
35
Джуматова Г.К.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ НА
ОСНОВЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ
СРЕДСТВАМИ ВЕБ-СЕРВИСОВ
Институт проблем информатики и управления МОН РК, Алматы, Казахстан
В настоящее время современное коммерческое предприятие трудно представить
без информационных систем различного назначения - бухгалтерских, финансовоаналитических, производственных, складских информационных систем и т.д. Большое
предприятие использует многофункциональные информационные системы, например
ERP, CRM, SCM и другие, причем их использование может происходить
одновременно. Кроме этого, есть еще поставщики, клиенты, партнеры со своими
сложными и специфичными информационными системами. Все это должно находиться
во взаимодействии.
Проблема состоит в эффективной организации этого взаимодействия, чтобы
создать
производительные,
надежные
и
безопасные
автоматизированные
корпоративные (т.е. простирающиеся за пределы предприятия) цепочки именно тех
бизнес процессов, интеграция которых необходима предприятию для осуществления
своих бизнес функций. Именно в области интеграции корпоративных приложений
лежит основное множество проблем современных информационных технологий
предприятий.
В связи с этим возникает проблема связи разнородных данных, а также создание
способов, которые позволяют получать данные в удобном формате для дальнейшей ее
обработки. Концепция веб-сервисов создает условия для решения задач объединения и
интеграции разнородных систем.
Сервис-ориентированная архитектура (СОА) и веб-сервисы как ее составная часть
– это не только новый способ объединения разрозненных программ и целых
информационных систем. В сущности, это – новый способ объединения бизнесов.
Размывая традиционные корпоративные барьеры, веб-сервисы обеспечивают
непрерывность процесса создания товара или услуги, который на самом деле никогда
не ограничивается рамками одного предприятия. С помощью веб-сервисов
согласовывают интересы и контролируют друг друга поставщики сырья и
комплектующих, сборочные производства, транспортные фирмы, таможенные
терминалы, оптовые и розничные продавцы, рекламно-информационные службы и т.д.
Эффективность использования веб-сервисов в том, что в их основе лежат
стандарты, открытые протоколы обмена и передачи данных, поддерживаемые на всех
платформах Unix и Windows.
До появления веб-сервисов многие компании разрабатывали свои собственные,
закрытые стандарты и форматы. Сейчас же для работы необходимо знать язык XML
(eXtensible Markup Language), который передается по протоколу HTTP.
Основной целью данной работы является описание разработки системы
интеграции разнородных предприятий для совместной работы с использованием
концепции веб-сервисов средствами Java - технологий.
На основе разрабатываемого сервиса возможно взаимодействие между
предприятиями, централизованное использование ресурсов и быстрый обмен
информацией между ними.
36
Долгов М.В.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННО-УПРАВЛЯЮЩАЯ
СИСТЕМА СЛУЖБЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЦУНАМИ
Государственное учреждение «Научно-производственное объединение «Тайфун»,
Федеральный информационно-аналитический центр Росгидромета, Обнинск, Россия
Автоматизированная
информационно-управляющая
система
службы
предупреждения о цунами (АИСПЦ) разрабатывается в рамках Федеральной целевой
программы «Снижение рисков и смягчение последствий чрезвычайных ситуаций
природного и техногенного характера в Российской Федерации до 2010 года».
АИСПЦ предназначена для осуществления информационной поддержки
принятия решений об объявлении и отмены тревоги об угрозе цунами, а также
выработки рекомендаций и информационной поддержки принятия решений органами
государственной власти по защите населения и хозяйственных объектов береговой
зоны цунамиопасных районов Дальневосточного побережья Российской Федерации.
АИСПЦ осуществляет управление функциональными подсистемами предупреждения о
цунами единой государственной системы предупреждения и ликвидации чрезвычайных
ситуаций (ФП РСЧС-ЦУНАМИ) в части изменения режимов функционирования,
регламентов сбора информации и информационного обмена, проведения
функционального контроля ФП РСЧС-ЦУНАМИ.
В части информационного обеспечения функционирования региональных
Центров Службы предупреждения об угрозе цунами АИСПЦ предназначена для
выполнения следующих функций:
- сбора, накопления и отображения информации о сейсмических событиях,
связанных с возникновением цунами;
- сбора, накопления и отображения данных мареографов и информации из
пунктов визуальных наблюдений за уровнем моря;
- анализа и прогноза обстановки при опасности возникновения цунами совместно
с оперативным персоналом в режиме реального времени;
- информационной поддержки оперативного персонала при принятии решений об
объявлении и отмене тревоги об угрозе цунами;
- формирования совместно с оперативным персоналом в режиме реального
времени необходимой выходной документации и пересылки ее в автоматизированную
систему передачи данных;
- документирования всех этапов процесса формирования и принятия решения об
объявлении и отмене тревоги об угрозе цунами.
В докладе обсуждаются архитектура и принципы программной реализации
АИСПЦ, организация ее взаимодействия с сейсмологической подсистемой СПЦ, сетью
гидрофизических измерений, её сопряжение с автоматизированной информационноуправляющей системой единой государственной системы предупреждения и
ликвидации чрезвычайных ситуаций.
37
Дрожжин М.С.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ В ГОРЮЧЕЙ СМЕСИ
Новосибирский государственный университет, Новосибирск, Россия
В настоящем докладе рассматривается задача о горении двухкомпонентной
горючей смеси (воздух + метан) в канале постоянного сечения, открытом с обоих
концов. Через левое (входное) сечение канала смесь подается с постоянной скоростью,
температурой и концентрацией горючего. Вблизи выходного сечения располагается
зона горения с заданной температурой горения и нулевой концентрацией горючего.
Горючее и окислитель непрерывно подаются в камеру сгорания, а из нее отводятся
продукты горения.
В работе используется математическая модель процесса горения, учитывающая
теплопроводность, диффузию и химические реакции в двухкомпонентной горючей
смеси. Процессы горения в проточных системах являются существенно
нестационарными, причем в поле течения присутствуют движущиеся зоны с большим
перепадами температуры на фронте пламени, поэтому рассматриваемая задача является
весьма сложной для численного моделирования.
Для расчета процесса горения предложена конечно-разностная схема предикторкорректор, в которой на шаге предиктор использовался метод расщепления с явной
аппроксимацией конвективных членов и неявной – диффузионных. Кроме того, на
шаге предиктор аппроксимируется уравнение для вектора потоков. На шаге корректор
используется аппроксимация системы уравнений, записанной в дивергентном виде.
Предложен способ выбора схемного параметра, позволяющий рассчитывать профили
численного решения без паразитических осцилляций, присутствующих в решениях,
получаемых с помощью других схем.
Разработанная методика отработана на модельной задаче для скалярного
нелинейного уравнения конвекции-диффузии при использовании как равномерных, так
и адаптивных сеток, для построения которых применялся метод эквираспределения [1].
Результаты тестирования показывают, что использование адаптивных сеток с
небольшим количеством узлов позволяет получать численное решение с такой же
точностью, как на равномерной неподвижной сетке, но с большим числом узлов.
Для задачи о горении двухкомпонентной горючей смеси выполнено численное
моделирование процесса распространения пламени при разных скоростях подвода
смеси и различных концентрациях горючего. Получены численные значения скорости
распространения пламени при варьировании этих параметров. В частности, решена
задача о распространении пламени по неподвижной смеси, для которой получено
хорошее соответствие с аналитическим решением, приведенным в [2].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хакимзянов Г.С., Шокин Ю.И. Разностные схемы на адаптивных сетках: Часть
1. Задачи для уравнений в частных производных с одной пространственной
переменной. – Новосибирск: Новосиб. гос. ун-т, 2005.
2. Зельдович Я. Б., Баренблатт Г. И., Либрович В. Б., Махвиладзе Г. М.
Математическая теория горения и взрыва. – М.: Наука, 1980.
38
Дубровская О.А.*, Леженин А.А.**, Мальбахов В.М.**, Шлычков
В.А.***
МАССОВЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ В СИБИРИ И ИХ ВЛИЯНИЕ НА
ЦИРКУЛЯЦИЮ АТМОСФЕРЫ
*Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск; **Институт
вычислительной математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск;
***Институт водных и экологических проблем СО РАН (НФ), Новосибирск, Россия
Работа посвящена изучению механизмов, обуславливающих влияние природных
пожаров на синоптические процессы в средней тропосфере. На основе численных
расчетов и их сопоставлении с данными дистанционного зондирования Земли
показано, что в зоне лесных пожаров может изменяться тип циркуляции воздушных
масс с циклонической на антициклональную. Исследован механизм положительной
обратной связи, приводящей к усилению массовых пожаров, и увеличению их
длительности. Так, площадь гарей, образовавшихся в результате Якутских лесных
пожаров 2002 года, составила около 50000 кв. км, а массовые лесные пожары на
территории Ханты-Мансийского АО в 2005 году продолжались с мая по август.
Dubrovskaya O. A.*, Lezhenin A.A.**, Mal’bakhov V.M.**, Shlychkov V.A.***
MASS FOREST FIRES IN SIBERIA AND THEIR INFLUENCE ON ATMOSPHERIC
CIRCULATION
*Institute of Computational Technologies of the SB RAS, Novosibirsk; **Institute of
Computational Mathematics and Mathematical Geophysics of the SB RAS, Novosibirsk;
***Institute for Water and Environmental Problems of the SB RAS (NB), Novosibirsk
The paper is devoted to investigation of mechanisms determining the influence of
wildfires on synoptic processes in the middle atmosphere. Comparison of numerical
calculations with remote sensing data has shown that circulation of air masses in the forest
fire zone can change from cyclonic type into anticiclonic one. Positive feedback mechanism
which results in mass fire intensity and duration increase was studied. Thus, the area of slash
burn sites produced by the Yakut forest fires in 2002 comprises 50000 sq.km, and mass forest
fires at the territory of the Khanty-Mansy district lasted from May till August 2005.
39
Зиновьев А.Т., Кошелев К.Б., Марусин К.В., Шибких А.А.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РУСЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ
НА УЧАСТКЕ Р. ОБЬ В РАЙОНЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ
ВОДОЗАБОРОВ Г. БАРНАУЛА
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Проблема безопасного функционирования поверхностных водозаборов
г. Барнаула обусловлена критической гидроморфологической ситуацией, связанной с
изменением русловых процессов на р. Обь. Особенно остро стоит проблема в районе
водозабора № 2, где наблюдаются большая интенсивность размыва берега и высокая
скорость смещения левобережных песчаных отложений в сторону водоприемного
ковша. В результате этих негативных процессов в ближайшие годы второй городской
водозабор, обеспечивающий питьевой водой большую часть населения г. Барнаула и
промышленные предприятия, может оказаться в аварийном состоянии. В докладе на
основе компьютерного моделирования русловых процессов исследуется и оценивается
гидроморфологическая ситуация на участке р. Обь в районе поверхностных
водозаборов г. Барнаула.
Компьютерная модель русловых процессов на участке р. Обь в районе водозабора
№ 2 г. Барнаула включает в себя плановую модель речного потока, модель транспорта
наносов и деформаций дна и цифровую модель рельефа (ЦМР) участка речной долины.
При построении ЦМР для обработки разнородной картографической информации были
использованы ГИС-приложения.
Результаты численных расчетов показали, что построенная компьютерная модель
правильно отражает наблюдаемые гидравлические эффекты, в частности, образование
водоворотных зон и положение динамической оси потока. Количественные значения
скоростей речного потока также согласуются с имеющимися натурными данными.
При наличии детальных данных о составе руслообразующих наносов, а также
информации о расходе наносов на верхней границе рассматриваемого участка
представленная модель позволяет получить подробную картину транспорта наносов и
местных деформаций дна в различных гидрологических ситуациях на участке реки в
районе городских водозаборов. Это подтверждают результаты расчетов русловых
процессов, ранее выполненные для ниже расположенного по течению участка р. Обь в
районе г. Барнаула.
Таким образом, сочетание современных методов математического моделирования
и ГИС-технологий позволяет эффективно исследовать возможности по
предотвращению негативного развития русловых процессов в районах поверхностных
водозаборов с привлечением всей имеющейся информации по конкретным объектам
(морфологической, гидрологической и пр.).
40
Игнатьев Н.А., Ешмуратов Ш.А.
МНОЖЕСТВЕННАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ В ЗАДАЧАХ
ДИСКРИМИНАНТНОГО АНАЛИЗА
Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, Ташкент, Узбекистан
Множественная логическая корреляция используется при решении задач
классификации, как способ обнаружения скрытых закономерностей в разнотипном
признаковом пространстве. В отличии от классической множественной корреляции в
прикладной статистике здесь коэффициент определяет степень сходства влияния
зависимых показателей на целевой в разных классах обучающей выборки [1].
Рассматривается задача распознавания в стандартной постановке. Считается, что
задано множество объектов E0  S1 ,..., S m , содержащее представителей l
непересекающихся классов K1 ,..., K l . Описание объектов производится с помощью n
разнотипных признаков, возможны пропуски в данных.
Отображение различных подмножеств из двух и более количественных признаков
на интервальные шкалы измерений определяет комбинации количественных
признаков.
Согласование разных шкал измерений производится на основе критерия
l

 l l p
 l l p  ~
p
p 




u

u
  ui  1 uip   ui  m

c
ic
j
i 
j 1
 p 1 i 1
 p 1 i 1 

(1)

 max ,
l
 l

~


{
A
}
 ic mc   ic 
  ic  ic  1 


i 1
 i 1


p
где u i -количество значений c -го признака объектов класса K i в p -том
~ ,  - число значений c-го признака без пропусков соответственно всей
интервале, m

c

ic
выборки и класса K i .
Оптимальные значения критерия определяют границы между количественными
показателями классов и их
перемешанность. Для определения коэффициентов
множественной корреляции строится матрица B  bij nn парных близостей между n
признаками на основе (1) и специально вводимой полуметрики на множестве
номинальных признаков. Коэффициент множественной логической корреляции
представляет безразмерную величину со значениями в [0,1] и вычисляется по формуле
i i1 ,..., ik   1 
b
x j M
ij
k
Результаты вычисления коэффициентов множественной логической корреляции
могут использоваться при оптимизации ряда критериев прозрачности нейронных сетей
[2].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Адылова З.Т., Игнатьев Н.А., Мадрахимов Ш.Ф. Анализ степени взаимного влияния
факторов на безопасность компьютерных сетей // Проблемы информатики и
энергетики. – 2006. – №6. – С. 50-54.
2. Царегродцев В.Г. Производство полуэмпирических знаний из таблиц данных с
помощью обучаемых искусственных нейронных сетей //Методы нейроинформатики. –
Красноярск: КГТУ, 1998.- С. 176-198.
41
Исаев С.В.
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ КОРПОРАТИВНОЙ СЕТИ
КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СО РАН
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
В докладе рассматриваются наиболее часто встречаемые автором на практике
проблемы развития телекоммуникацию в Красноярском научном центре СО РАН.
Особое внимание уделяется воздействиям, приводящим к потере информации либо
отказам функционирования сети в целом либо отдельных сервисов, путям их
предотвращения и систематизация полученного опыта. Рассматриваются вопросы
обеспечения управляемости сети и надежности таких Интернет-сервисов, как
электронная почта, DNS, HTTP и прочие сервисы прикладного уровня.
Корпоративная сеть Красноярского научного центра СО РАН (КНЦ СО РАН)
объединяет 6 академических институтов СО РАН и несколько учреждений,
расположенных в 12 зданиях. В настоящее время сеть насчитывает более 1000 рабочих
мест, в том числе более 750 зарегистрированных пользователей. Эксплуатацией и
развитием сети занимается отдел средств телекоммуникаций и вычислительной
техники Института вычислительного моделирования СО РАН. Проблемы обеспечения
безопасности компьютерных сетей в настоящее время являются актуальными и активно
исследуемыми. Несмотря на это для защиты в каждом конкретном случае требуется
вырабатывать адекватное техническое решение, учитывающее особенности
организации сети, виды информации и прочие факторы.
42
Кадочников А.А., Якубайлик О.Э.
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ БАНКА
ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
Формирование и эффективное использование геопространственных данных
является одной из актуальных проблем, стоящих перед научным сообществом и
органами государственной власти. Ставятся задачи технологического и
организационного обеспечения территориально-распределенных систем сбора,
обработки, хранения и предоставления пространственных данных и метаданных. Эти
системы должны предоставлять пользователям средства удаленного доступа к
цифровой геоинформации, обеспечивать их информационное взаимодействие [1].
В настоящей работе рассматривается задача формирования банка данных для
территориально-ориентированной информационной системы поддержки принятия
решений уровня субъекта федерации на примере Красноярского края. Решение задачи с
технологической
точки
зрения
обеспечивается
построением
комплекса
взаимоувязанных программных элементов, среди которых присутствуют как
настроенные «коробочные» программные продукты, так и оригинальные авторские
разработки; с организационной точки зрения – на технологические регламенты
информационного взаимодействия и нормативные документы.
Функционально назначение банка пространственных данных – создание
распределенной системы идентификации, адресации и позиционирования объектов
управления на территории края с использованием средств цифровой картографии и
геоинформатики в виде банка пространственных данных, состоящего из тематических
электронных карт и космических снимков высокого разрешения. Он призван
обеспечить оперативное решение задач ведения, хранения цифровых картографических
материалов, растровых снимков территории; навигации по информационным
картографическим
ресурсам,
визуализации
и
анализа
пространственноориентированных данных на унифицированных цифровых картах; предоставления
картографических веб-сервисов и ресурсов для сторонних прикладных
информационных систем.
Структура, масштабный ряд, функциональное назначение и полнота
пространственных данных определяются постановками конкретных задач,
формируемых органами власти, предусматривается постоянное наполнение банка
пространственных данных.
В качестве примера прикладной информационной системы можно привести
внедряемую в Красноярском крае «Информационную систему оценки инфраструктуры
жизнеобеспечения малочисленных, труднодоступных населенных пунктов»,
содержащую справочные сведения и средства анализа состояния социальной и
транспортной инфраструктуры, энергоресурсов, возможностей использования
санитарной авиации для решения проблем малочисленных, труднодоступных
населенных пунктов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Замай С.С., Шайдуров В.В., Якубайлик О.Э. – Технологии и вычислительные
модели территориально-ориентированных информационных систем регионального
управления и природопользования (Красноярский край) // Вычислительные
технологии. - Т. 8, спец. выпуск, - 2003. - С. 57-69.
43
Калинина Е. А.
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОДЫ ДЛЯ
НЕКОТОРЫХ МОДЕЛЕЙ РАСПРОСТРОНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Уссурийский государственный педагогический институт, Уссурийск, Россия
Экологическая проблема - одна из самых острых, глобальных проблем
современности. Пренебрежение экологическими неприятностями из-за недостатка
знаний и отсутствия экологической и нравственной культуры – одна из причин
экологического кризиса, усугубляющегося недостатком средств для охраны
окружающей среды от загрязнения. Наиболее уязвимой в экологическом плане частью
природы оказалась вода.
Решение задач защиты окружающей среды от выбросов вредных примесей
приводит к необходимости решения математическими методами задач обнаружения
неизвестных источников примесей и идентификации их параметров. По своей
постановке указанные задачи относятся к классу обратных задач. В строгой
математической формулировке они заключаются в нахождении параметров
неизвестного источника примеси по измеренной информации о поле концентраций,
создаваемом этим источником в некоторой области, а также по определенной
информации об источнике.
В работе [1] проведено численное исследование обратной задачи идентификации
временной компоненты плотности неизвестного источника примеси для двумерного
уравнения конвекции - диффузии при заданной пространственной компоненте
указанного источника.
Вычислительный алгоритм основан на сведении
рассматриваемой обратной задачи к вспомогательной задаче для нагруженного
параболического уравнения. Обсуждаются алгоритмические аспекты решения
поставленной задачи. Проводится сравнительный анализ решения одномерных и
двумерных обратных задач с использованием схем высокого порядка точности.
В [2] проводится численное исследование обратной экстремальной задачи
идентификации младшего коэффициента двумерного эллиптического уравнения
конвекции-диффузии-реакции в ограниченной области по дополнительным измерениям
в некоторой подобласти. Искомый коэффициент описывает распад загрязняющего
вещества за счет химических реакций. В работе исследуется разрешимость
рассматриваемой экстремальной задачи, обосновывается применение принципа
неопределенных множителей Лагранжа. На основе последнего выводится система
оптимальности для некоторого функционала качества. Численный алгоритм для
приближенного решения обратной задачи основан на применении квазиалгоритма
Ньютона.
Работа выполнена при поддержке РФФИ (проекта 04-01-00136), гранта
поддержки ведущих научных школ (проект: НШ-9004.2006.1), грантов Президиума
ДВО РАН (проекты: 06-I-II22-086, 06-II-CO-03-010, 06-III-A-01-011), а также гранта
УГПИ N2 за 2007 г.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Калинина Е.А. Численное исследование обратной задачи восстановления
плотности источника двумерного нестационарного уравнения конвекции – диффузии.
Дальнев. матем. журн. - 2004.- Т.5. - №1. - C.89-99.
2.Алексеев Г.В., Калинина Е.А. Идентификация младшего коэффициента для
стационарного уравнения конвекции – диффузии – реакции // Сиб. журн. индустр.
матем. - 2007. - Т.11. - №1. - C.3-16.
44
Каменщиков Л.П., Карепова Е.Д., Шайдуров В.В.
УСВОЕНИЕ НАБЛЮДЕНИЙ ПРИ ЧИСЛЕННОМ
МОДЕЛИРОВАНИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН В АКВАТОРИЯХ
Институт вычислительного моделирования СО РАН (Красноярск)
В последние годы возрастает интерес к задачам усвоения и обработки данных
наблюдений в океанологии и других отраслях знаний. Трудности включения
экспериментальных данных в математическую модель связаны с ограниченным
объемом данных наблюдений, что в свою очередь вызвано сложностью и высокой
ценой их получения в условиях глубоких морей и океанов. Для рационального
использования данных наблюдений разрабатываются специальные подходы,
основанные на методах оптимального управления и сопряженных уравнений [1].
В данной работе в рамках этого подхода и на базе двумерных нестационарных
уравнений мелкой воды рассмотрена задача о распространении длинноволновых
поверхностных возмущений в акваториях с усвоением данных наблюдений, заданных
на границе расчетной области. На основе метода конечных элементов получен
дискретный аналог дифференциальной задачи, разработан численный алгоритм и его
машинная реализация, в том числе и на многопроцессорных ЭВМ. В работе приведены
результаты численных экспериментов для модельных и реальных акваторий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Агошков В.И. Методы оптимального управления и сопряженных уравнений в
задачах математической физики. - М.: ИВМ РАН, 2003. - 256 с.
45
Карепова Е.Д., Федоров Г.А.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛНЫ ПРИ
РАЗРУШЕНИИ ПЛОТИНЫ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
Одной из важных проблем гидрологии является моделирование, расчет и прогноз
речного стока. Большинство современных подходов основано на статистической
обработке большого объема метеорологических и гидрологических данных
многолетних наблюдений, построении эмпирических и аналитических кривых
распределений, использовании моделей типа «черного ящика». Применение физикоматематических моделей, основанных на законах сохранения и неизбежно приводящих
к решению систем дифференциальных уравнений в частных производных, в практике
гидрологических прогнозов весьма ограничено, прежде всего, потому, что расчеты по
таким моделям невозможно адекватно обеспечить всеми необходимыми данными
(тщательной схематизацией русла или водосбора, начальными данными, граничными
условиями, различными параметрами процесса). Как правило, такие модели
используются в своей стационарной форме для грубой верхней оценки скоростей,
расходов, возможных зон затопления.
Однако использование спутниковых данных, современных ГИС-технологий
улучшают перспективы практического применения физико-математических моделей в
более общих постановках, прежде всего нестационарных.
В работе проведено численное моделирование нестационарного движения воды в
открытом русле на основе уравнений Сен-Венана. Верификация модели проводилась
по данным предоставленным отделом гидропрогнозов КЦГМС-Р РОСГИДРОМЕТа о
прохождении весеннего паводка 2002 г. на небольшом участке реки Енисей (гидропост
Стрелка (р.Ангара) – гидропост г. Енисейск).
Затем данная модель была применена для оценки аварийных ситуаций в нижнем
бьефе строящейся Богучанской ГЭС. В качестве входных данных использовались
оценки расходов воды для различных сценариев разрушения плотины.
В результате моделирования можно получить сценарии движения паводковой
волны, оценить среднюю скорость распространения волны, времена добегания для
различных населенных пунктов и оценить зоны затопления.
46
Кабилжанова Ф.А.
К АСИМПТОТИКЕ РЕШЕНИЙ ОДНОГО КЛАССА
КВАЗИЛИНЕЙНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УРАВНЕНИЯ С
СИНГУЛЯРНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ
Национальный университет Узбекистана, Ташкент, Узбекистан
Рассмотрим в Q  {( t , x ) : t  0, x R } задачу Коши для вырождающего
параболического уравнения второго порядка
N
Au  
u
n 1
 (p( x ) u u )  q ( x )u   0
t
u t 0  u 0 ( x )  0,
xR N
(1)
(2)
Различные свойства задачи (1), (2) когда p(x), q(x) 1,   1 были изучены
многими авторами (см. [1-2] и ссылки). В частности в [1] получены условия
существования и несуществования решения задачи (1), (2). Асимптотика
положительного решения одномерного стационарного уравнения (1) когда N=1 и
сферически-симметрического решения (1), когда p( x ) 1, q(x)  c( x ), N  2 было
изучено в [3]. Более общий случай уравнения (1), когда p( x )  x , q(x) 1,   1
рассматривалось в [4].
В этой работе доказаны существование различных регулярных и нерегулярных
типов решений. Решение стационарного уравнения когда N=1, называется регулярным,
если оно может быть продолжено до  и сингулярным в противном случае. Показана,
что асимптотика решения задачи (1), (2) зависит от сходимости и расходимости
m
x
1
интеграла ( x, x 0 )   q n 1 ( x )dx . Например, когда N=1,  (, x 0 )   для решения
x0
стационарного уравнения (1) при x   имеет место асимптотическая формула
n 1

1
x

 ( n 1)
u ( x )  c  (n  1) /( n  1  )  q n 1 ( x )dx 
,   (n  1) , постоянная с>0, а для


x0


особого (финитного) решения при некотором условии на q( x ) имеет место

n 1
( n 1)
асимптотическая формула u ( x )  (a  b)
, при   a / b,   (n  1).
На основе изучения качественных свойств задачи (1), (2) были проведены
численные расчеты, результаты которых хорошо согласуются с физикой процесса,
описываемых уравнением (1).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Галактионов В.А. – ЖВМ и МФ, 1983, т.23, №6, - P. 1341-1354.
2. Samarskii A.A., Galaktionov V.A., Kurdyumov S.P., Mikhajlov A.P. – Berlin-N.Y.Walter de Grueter, 1995, - 535 p.
3. Takaŝi K., Tanigava T. - Applicable Analysis. 1998, Vol. 69(3-4), - P. 315-331.
4. Aripov M. - ZAMM 2000, vol.80, supl.3. – P. 767-768
47
Кирста Ю.Б.1, Кирста Б.Ю.2
ИНФОРМАЦИОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗА КЛИМАТИЧЕСКИХ
КАТОСТРОФ
Институт водных и экологических проблем СО РАН,
Алтайский государственный технический университет, Барнаул, Россия
1
2
В результате анализа многолетних рядов данных о среднегодовых температурах и
осадках по более чем 100 российским метеорологическим станциям установлено, что
динамика этих факторов имеет информационно-иерархическую организацию.
Климатическая динамика формируется растительностью и человеческим обществом
как двумя информационно-иерархическими подсистемами биосферы согласно
информационно-физическому закону, определяющему функционирование различных
природных систем и подтвержденного его многочисленными приложениями [1, 2, 3].
Закон характеризует материальные объекты/системы через взаимосвязанные категории
материя-информация-мера. Циклы функционирования каждого иерархического уровня
(ИУ) обеих подсистем, от молекулярно-генетических до экосистемных или
религиозных, входят в больший цикл следующего ИУ по определенным схемам. Такая
организация ИУ характеризуется четырьмя определенными типами информации. Для
растительности длительность циклов составляет соответственно 1, 6, 42 секунды, 1, 3,
100 дней, 1, 33, 1000 лет и т.д. [2]. Аналогично, для человеческого общества циклы
равны 1, 6, 42 секунды, 1, 11 дней, 1, 33, 1000 лет и т.д. [3]. Использование
информационного закона и системно-аналитического моделирования [4] при анализе
влияния обеих указанных биосферных подсистем на климат позволило установить:
1. ИУ растительности/экосистем и человеческого общества с близкими циклами
динамики могут попарно взаимодействовать между собой. Каждая пара таких ИУ
формирует новую сопутствующую систему «растительность-человек» с общим для
уровней более длительным циклом функционирования;
2. Иерархическая динамика климатических факторов является информационным
материально-энергетическим и временн̀ым «продуктом» работы образованных
сопутствующих систем и переносит 4 типа климатической информации. Последняя
определяет все изменения климатических факторов, включая катастрофические.
Cтабильность климата Евразии на протяжении последних 2000 лет
обеспечивалась специфической структурой христиано-иудейской религиозной
системы. Наблюдающаяся дестабилизация климатических процессов имеет
информационный характер и обусловлена увеличением средней продолжительности
жизни населения. Выдвинута гипотеза об информационной причине глобального
потепления, заключающейся в растущем информационном влиянии исламской
религиозной системы на климат (исламизация климата) из-за прекращения регуляции
христиано-иудейской системой.
Заложены основы новой области исследований – информационной климатологии,
позволяющей корректно определять границы периодов для расчета средних значений
климатических факторов и их трендов, а также выполнять долгосрочные прогнозы
климатических катастроф.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Kirsta Yu.B. // Ecological Modelling, 1992, v.62, pp. 259-274.
2. Kirsta Yu.B. // Ecological Modelling, 2001, v.145, pp. 49-59.
3. Kirsta Yu.B. // World Futures, 2003, v.59, pp. 401-420.
4. Kirsta Yu.B. // Ecological Modelling, 2006, v.191, pp. 331-345.
48
Ковалева Т.М.1, Курепина Н.Ю.2
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАРТОГРАФО-МАТЕМАТИЧЕСКИХ
МЕТОДОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ РИСКА ЗАРАЖЕНИЯ КЛЕЩЕВЫМИ
ЗООНОЗАМИ В АЛТАЙСКОМ КРАЕ
1
Магистратура АлтГУ, г. Барнаул, Россия
2
ИВЭП СО РАН, г. Барнаул, Россия
Алтайский край располагает значительными ресурсами для развития туристскорекреационной деятельности. Наибольшим потенциалом характеризуется его
предгорно-горные районы, имеющие предпосылки для природноочаговых болезней.
Привлечение новых и обустройство уже используемых территорий для целей туризма и
рекреации вызывает проблемы обеспечения их эпидемиологического благополучия.
Вероятность возникновения вспышек природноочаговых заболеваний весьма высока за
счет увеличившегося за последнее время потока туристов, посетивших Алтайский край.
Медико-географические исследования важны в проектно-планировочный период с
целью выявления природных очагов с риском заражения эндемичными заболеваниями
особенно для территорий, которые до настоящего времени целенаправленно не
использовались в туристско-рекреационных целях [1].
Клещевые зоонозы: сибирский клещевой риккетсиоз и клещевой энцефалит
актуальны для всей территории края, и в частности, для предгорно-горных районов. В
административных районах: Алтайский, Смоленский, Солонешенский и Чарышский,
как наиболее перспективных в настоящее время для развития туристической
деятельности, статистика демонстрируют не только высокие показатели по
заболеваемости населения в отдельные годы, но и указывает на необходимость учета
данной информации при туристско-рекреационном планировании.
Для оценки риска заражения населения указанных выше районов клещевыми
зоонозами использованы данные, отражающие природно-географические особенности
территории и медицинская статистическая информация по заболеваемости населения.
При эпидемиологическом исследовании использовались картографо-математические
методы и технологии. По имеющимся данным рассчитывался совокупный
коэффициент природного риска заражения клещевыми зоонозами, учитывающий
видовое разнообразие клещей (PR). Для временного периода 1990-2002 гг. по
медицинским данным вычислялся совокупный показатель заболеваемости клещевым
энцефалитом и сибирским клещевым риккетсиозом (PK и PC соответственно),
учитывающий индекс частоты эпидемического проявления и показатель
заболеваемости на 100 000 населения.
Рассчитанные экстенсивные показатели имеют вероятностную природу. В
эпидемиологических исследованиях в качестве пограничной величины берется уровень
статистического доверия 95 % (P = 0,95). Перед проведением исследования была
выдвинута гипотеза о возможности оценки риска населения клещевыми зоонозами,
используя только природно-географический комплекс данных. Для проверки гипотезы
по каждому району рассчитывался комплекс величин, необходимых для анализа
взаимосвязи и соотношения медико-статистических и природно-географических
показателей. После вычисления стандартных ошибок показателей PR, PK и PC
рассчитывался критерий статистической достоверности t, взаимосвязанный с уровнем
доверия P [2]. Доверительный коэффициент t различий показателей PR и PK, PR и PC
для каждого района оказался меньше 1,96, поэтому различие сравниваемых величин
признано статистически несущественным, обусловленным действием случайных
факторов. Это означает, что значения показателей обусловлены схожим набором
факторов риска, объективных и субъективных причин, определивших значения
49
показателей. Анализ статистических показателей приводит к выводу о возможности
использования природно-географической информации конкретной территории для
достоверной оценки риска заражения населения клещевыми зоонозами без
медицинских статистических данных о количестве и местах заражения.
Для повышения достоверности гипотезы использовался метод доверительных
границ, применяемый для наглядного отображения достоверности различий
сравниваемых величин на линейных или столбиковых диаграммах. В исследуемых
районах для PR, PK и PC построены доверительные интервалы случайных колебаний
показателей, в границах которого лежат их истинные значения для выбранного уровня
доверия 95 %. Доверительные интервалы сравниваемых показателей были нанесены на
диаграммы. Частичное перекрытие доверительных границ показателей выявило
наличие трансгрессии, что подтвердило достоверность выдвинутой гипотезы. Анализ
критерия статистической достоверности и использование метода доверительных границ
позволяет с незначительной долей ошибки утверждать, что для оценки уровня риска
заражения клещевыми зоонозами в административном районе достаточно обладать
информацией о природных, географических особенностях местности и антропогенном
воздействии на нее.
В дальнейшем планируется проведение эпидемиологического анализа для всех
районов Алтайского края с целью последующего разбиения на кластеры. По
принадлежности района к соответствующему кластеру делается вывод об уровне риска
заражения клещевыми зоонозами. Для полноценного медико-географического
исследования применяется картографический метод. Он дает возможность не только
наглядно представить сложившуюся эпидемиологическую обстановку на конкретной
территории, отразить системную связь распространения болезней с природными и
социально-экономическими условиями, но и выполнить оценку ситуации.
СПИСОК ЛИТКРАТУРЫ
1. Курепина Н.Ю. Медико-географические исследования в системе туристскорекреационного планирования / Материалы международной научной конференции:
Трансформация социально-экономического пространства и перспективы устойчивого
развития России – Барнаул, 2006. – С.135-138.
2. Покровский В.И. Описательное эпидемиологическое исследование: Учеб. пос-е
/ В.И. Покровский, Н.Н. Филатов, И.П. Палтышев. – М.: Санэпидмедиа, 2005. – 240 с.
50
Ковалевская Н.М., Боенко К.А.
ПОИСК ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ ОБЪЕКТОВ ПО
ВИЗУАЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ В АРХИВАХ КОСМИЧЕСКИХ
ИЗОБРАЖЕНИЙ
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
В связи с экспоненциальным ростом объёма спутниковых данных актуальным
становится содержательный поиск (по контексту), в частности, связанный с решением
экологических проблем, в больших архивах данных дистанционного зондирования.
Доступность и регулярность спутниковых данных, особенно высокого разрешения,
предоставляют возможность совершенно нового восприятия мира. Детальное
представление объектов на снимках земной поверхности предоставляет очевидные и
убедительные доказательства того, что визуальное представление земной поверхности
единообразно с точки зрения текстурно-цветовых характеристик. Для эффективной
обработки искомых визуальных объектов необходимы:
(1) единая визуальная база экологических ситуаций,
(2) единообразная модель описания текстурных признаков состояний искомых
экологических объектов в различных спектральных режимах,
(3) системный подход, позволяющий осуществлять запросы по контексту на
уровне предварительно определённых текстурных характеристик,
(4) организованный поиск по принципу «сходства».
При необходимости организации доступа к архивам спутниковых данных
посредством поиска по текстовой информации, ассоциированной с изображениями,
подход является недостаточным. Неоднозначность соответствия между визуальным
содержанием и текстовым описанием снижает показатели точности и полноты поиска.
Информация, которую человек получает, глядя на визуальный образ, «стоит» тысячи
слов. Некоторые важные объекты на снимках земной поверхности трудно описать
словами, возникает проблема организации доступа к современным архивам
космической информации с использованием формальных характеристик визуального
содержания.
Статистические методы распознавания образов используют модель независимых
элементов растра, которая может более или менее адекватно описывать исследуемую
территорию для снимков низкого, реже - среднего, разрешения. В случае космических
изображений земной поверхности с разрешением 10м и выше традиционные методы
цифровой обработки, как правило, неэффективны.
Современная технология доступа к архивам изображений по визуальному
содержанию связана с сопоставлением изображению набора визуальных образцов или
примитивов (характеристик текстуры) и определением количественной оценки
близости изображений по значениям примитивов. Визуальный примитив невелик по
размеру в сравнении с самим изображением и удобен для организации поиска.
Вычисление подобия изображения заменяет принятую в традиционных СУБД
операцию установления соответствия запросу.
Запросом может быть описание примитива, но более эффективен запросный
механизм поиска по образцу, когда система отыскивает в архиве изображения,
визуально похожие на представленный образец или содержащие объекты, более или
менее схожие с заданным образцом по формальным визуальным характеристикам.
Вычисление подобия изображения-образца снимкам архива осуществляется на
основании сравнения отдельных визуальных примитивов. При этом система определяет
меру их отличия, а затем сортирует изображения архива в соответствии с близостью к
образцу.
51
Кол Н.А.1, Чульдум А.Ф.1, Ростовцев М.Г.2
АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ ДИНАМИКИ
КАРГИНСКОГО МЕЗООЧАГА ТУВИНСКОГО ПРИРОДНОГО
ОЧАГА ЧУМЫ
1
Тувинский Институт Комплексного Освоения Природных Ресурсов СО РАН, Кызыл,
Россия; 2Федеральное Государственное Учреждение Здравоохранения «Тувинская
Противочумная станция» Роспотребнадзора, Кызыл, Россия
На юго-западе Тувы в 1964 году был открыт природный очаг чумы.[1] Его
границы лежат в пределах Монгун-Тайгинского и Овюрского кожууна. На
сегодняшний день выделено около 1,5 тысяч культур чумы. Данный очаг является
северной частью Монгольского природного очага чумы и представляет
непосредственную угрозу населению, проживающему на его территории [2].
Одним из важных мер по прогнозированию возможной эпидемии чумы, является
наблюдение за территорией, на которой обнаруживаются культуры чумы.
В последнее время для отслеживания за пространственным перемещением очага
привлекаются геоинформационные технологии. Нами была составлена электронная
карта Каргинского мезоочага, которая состоит из слоев: 1) топографической основы
(послужили листы масштаба 1: 100000); 2) точек обнаружения культур чумы.
База Данных к электронной карте содержит информацию о материале, от
которого выделена чума, дате и методе сбора материала, высоте местности и названии
урочища, в котором она обнаружена. Для анализа первичных данных были
использованы программы Excel, ArcView GIS.
Для характеристики пространственной динамики напряженности эпизоотического
процесса изучали поведение координат точек на местности, где обнаруживались в
разные годы культуры чумы. Была прослежена пространственно–временная динамика
активности эпизоотического процесса, на основе данных, собранных сотрудниками
Тувинской Противочумной станции в Каргинском мезоочаге Тувинского природного
очага чумы за 42 года (1965-2006 гг.)
В результате анализа было обнаружено, что площадь территории, на которой
выявлялись эпизоотии, расширяется, а «центр тяжести» области обнаружения культур
чумы ежегодно смещается. По направлению и скорости смещения «центра тяжести»
рассматривается возможность прогнозирования местонахождения эпизоотий чумы на
ближайшие 2-3 года.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Летов Г.С. Северо-Западная окраина Монгольского очага чумы.// Доклады/
Иркутск. Противочум. Ин-т. – 1966. – Вып.7. – С.38-43.
2. Природные очаги чумы Кавказа, Прикаспия, Cредней Азии и Сибири./ Под ред.
Г.Г.Онищенко, В.В. Кутырева – М.: Медицина”, 2004. – 192 с.
Работа поддержана грантом РФФИ за 2007г. № 07-05-96812.
52
Компаниец Л.А.1, Гаврилова Л.В.2, Якубайлик Т.В.1, Гуревич К.Ю.1,
Кирилюк Е.А.2
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДВУХ МОДЕЛЕЙ ДВИЖЕНИЯ
ДВУХСЛОЙНОЙ ЖИДКОСТИ В ПРИБЛИЖЕНИИ ЭКМАНА
1
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
2
Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Рассматриваются две модели экмановского типа стационарного ветрового
движения жидкости в бассейне с неровным дном. При этом принимается двухслойная
структура температурной стратификации по глубине с границей раздела слоев по
термоклину. Термоклин рассматривается как бесконечно тонкий слой, на котором
терпят разрыв температура, плотность и коэффициент вертикального турбулентного
обмена. Считается, что перенос массы через границу раздела слоев отсутствует, т. е.
вертикальная диффузия и турбулентное вовлечение не учитываются. Это соответствует
случаям, когда граница раздела находится ниже слоя ветрового перемешивания, либо
разность плотностей в верхнем и нижнем слоях достаточно велика. В модели 1 между
слоями ставится условие зависимости трения от разности скоростей выше и ниже
термоклина [1]. В модели 2 между слоями ставится условие равенства скоростей и
напряжения трения [2]. Показывается, что модель 2 является предельным случаем
модели 1, если коэффициент трения между слоями стремится к бесконечности.
Для этих моделей находятся аналитические решения. В двумерном в
вертикальной плоскости случае решение полностью определяется в случае
переменного коэффициента вертикального турбулентного обмена K z ; для K zI  const ,
K zII  const решение имеет вид полинома 2-й степени в первом и во втором слоях.
В трехмерном случае выписаны уравнения для определения наклонов свободной
поверхности и линии раздела слоев при K zI  const , K zII  const [3].
Для одного частного случая ветрового напряжения точно определяется дрейфовая
и геострофическая составляющие течения.
Приводятся результаты тестовых расчетов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Добровольская З.Н. Математические модели для расчета динамики и качества
сложных водных систем / З.Н. Добровольская, Г.П. Епихов, П.П. Корявов,
Н.Н. Моисеев // Водные ресурсы. - 1981. - № 3. - С. 33–51.
2. Корявов П. П. Многослойная модель экмановского типа для расчета ветровых
течений / П. П. Корявов // Сообщения по прикладной математике. М.: Вычислительный
центр АН СССР, 1991. - 26 с.
3. Гапеева Т. В. Аналитическое решение одной модели движения двухслойной
жидкости (3-d случай) / Т.В. Гапеева, К.Ю. Гуревич, Л.А. Компаниец // Вестник
КрасГУ. - 2006. – Т. 4. - С 43–49.
53
Кондратьев В.Г., Дементьев А.Д., Глухов А.П.
СИСТЕМА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКОГО
МОНИТОРИНГА ФЕДЕРАЛЬНОЙ АВТОДОРОГИ «АМУР» ЧИТАХАБАРОВСК КАК ОСНОВА ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕЁ БЕЗОПАСНОСТИ
ТрансИГЭМ, Москва, Россия
Федеральная автомобильная дорога «Амур» Чита – Хабаровск является одной из
крупнейших современных строек в России. Ее строительство было начато еще в 1978
г., завершение намечено на 2010 г. Дорога имеет протяженность 2165 км и пересекает с
запада на восток Забайкалье и Приамурье – территории с весьма неоднородными
геоморфологическими, геолого-тектоническими и ландшафтно-климатическими
условиями, что в свою очередь предопределяет значительную неоднородность
инженерно-геокриологических условий трассы. На трассе имеются районы с очень
сложными, сложными, относительно сложными и относительно простыми инженерногеокриологическими условиями. Причем сложность условий в основном определяется
наличием и льдистостью многолетнемерзлых пород, их просадочностью при
оттаивании, а также пучинистостью при промерзании сезонно-талых и сезонномерзлых грунтов. При строительстве и эксплуатации дороги происходят существенные
изменения мерзлотной обстановки и активизируются термокарст, пучение,
солифлюкция, термоэрозия, наледи и другие неблагоприятные процессы и явления. Для
обеспечения устойчивости и надежности автодороги «Амур» в период ее эксплуатации
ТрансИГЭМ по заказу Федерального дорожного агентства России разработал
«Рекомендации по инженерно-геокриологическому обоснованию эксплуатации
федеральной автомобильной дороги «Амур» Чита-Хабаровск». Основу «Рекомендаций
…» составляет концепция системы инженерно-геокриологического мониторинга
автодороги «Амур» (СИГМА «Амур»). В структуре СИГМА «Амур» имеются блоки:
наблюдений; сбора, обработки, анализа, оценки и хранения информации; прогноза и
разработки защитных мероприятий; защиты (реализации защитных мероприятий).
Схема функционирования во времени СИГМА «Амур» предусматривает ряд
упорядоченных процедур, организованных в циклы получения данных наблюдений,
оценки опасности инженерно-геокриологических процессов, прогноза их дальнейшего
развития, управления неблагоприятными процессами. Функциональная структура
СИГМА «Амур» состоит из нескольких подсистем различного назначения и функций:
иерархической, объектов мониторинга, функциональной, производственных работ,
научно-методического обеспечения и технического обеспечения. Определен объект
исследований: геолого-географические условия трассы, мерзлотная обстановка,
состояние автодороги. Разработаны комплексная программа и план организации
СИГМА «Амур». Ближайшая задача – разработка проекта создания СИГМА «Амур», в
котором необходимо конкретизировать организационные, финансовые, методические и
технические аспекты инженерно-геокриологического сопровождения эксплуатации
автодороги.
54
Коржавин А.А., Какуткина Н.А., Намятов И.Г., Рычков А.Д.,
Сеначин П.К.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАБОТЫ ОГНЕРЕГРАДИТЕЛЯ В РЕЖИМЕ
ПРОГОРАНИЯ
Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск, Россия
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
Алтайский государственный технический университет, Барнаул, Россия
Одной из мер защиты пожаро и взрывоопасных производств от взрывов и
загораний является использование огнепреградителей, устройств, свободно
пропускающих поток газопаровоздушной смеси и обеспечивающих локализацию
пламени. Пламягасящий элемент огнепреградителя представляет собой пористое тело
или систему узких каналов. Хорошо известно, что огнепреградители могут прогорать,
несмотря на то, что эффективный диаметр каналов пламягасящего элемента меньше
критического для гашения пламени. Явление прогорания обычно связывают с
прогревом пламягасящего элемента пламенем и последующим проскоком пламени по
нему. Однако, развитие представлений о фильтрационном горении газа (ФГГ) показало,
что физической причиной прогорания является не проскок, а реализация
низкоскоростного режима ФГГ. В данной работе процесс прогорания анализируется в
рамках неадиабатической нестационарной модели ФГГ, включающей уравнения
переноса тепла в газе и пористой среде, уравнение переноса массы недостающего
компонента горючей газовой смеси с учетом диффузии, конвективного переноса и
химической реакции, уравнение сохранения полной массы газа и уравнение состояния
газа. Для решения системы использовалась конечно-разностная схема, основанная на
Лагранжевой
аппроксимации
конвективных
членов.
Процесс
прогорания
моделировался в широком диапазоне определяющих параметров. Проведенные расчеты
позволили выделить три стадии в полном процессе прогорания огнепрерадителя:
стадию формирования волны ФГГ в пламягасящем элементе, стадию стационарного
распространения волны ФГГ по нему и стадию выхода волны из пламягасящего
элемента. Показано, что время прогорания является немонотонной функцией скорости
течения газовой смеси через огнепреградитель, и существует область скоростей
течения, при которых огнепреградитель прогорает наиболее быстро. Это необходимо
учитывать при оценке функциональных возможностей огнепреградителя. Установлено,
что существуют ограниченные и не совпадающие между собой области параметров,
при которых возможно формирование и распространение волн ФГГ. Существование
параметрических пределов для формирования волны ФГГ означает, что существует
область параметров, при которых волна ФГГ не формируется в пламягасящем
элементе, и, следовательно, такой огнепреградитель вообще не должен прогорать. Это
открывает дополнительные возможности для совершенствования огнепреградителей.
Показано, в частности, что введение перед пламягасящим элементом тонких прослоек с
заданными свойствами позволяет существенно увеличить время формирования волны
ФГГ и даже в некоторых случаях предотвратить вхождение пламени в пламягасящий
элемент.
Результаты расчетов сопоставлялись с результатами испытаний на прогорание
опытного образца огнепреградителя, предназначенного для локализации пламени
метано-воздушной смеси. Стадийность прогорания, немонотонность параметрических
зависимостей, наличие областей параметров, обеспечивающих непрогорание
огнепреградителя, выявленные при моделировании, наблюдались и в эксперименте.
Количественное совпадение измеренных и расчетных величин удовлетворительное.
Работа выполнена при частичной финансовой поддержке РФФИ (грант № 07-0800123-а).
55
Королев Ю.П.
ВОЗМОЖНЫЙ СПОСОБ РАННЕГО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О
ЦУНАМИ
Институт морской геологии и геофизики ДВО РАН, Южно-Сахалинск, Россия
Краткосрочный прогноз цунами настоящее время основан на известных
эмпирических соотношениях между магнитудой землетрясения и высотой цунами на
берегу. На основе этого способа невозможно дать точный прогноз, особенно
дифференцированный по участкам побережья. Службы предупреждения о цунами, не
допуская пропусков цунами, часто объявляют ложные тревоги. Общее количество
ложных тревог цунами, объявленных службами предупреждения о цунами, составляет
70-80% от общего количества тревог.
Информация о сформировавшемся цунами, получаемая в открытом океане,
позволит давать более точный и обоснованный прогноз. Предложения об
использовании данных об уровне океана в удаленных от побережья точках были
сделаны около 40 лет назад. Однако работы, посвященные различным способам
применения данных об уровне моря для оперативного прогноза цунами, появились не
так давно (Chung, Kim, Ivanov, 1995; Korolyov, Poplavsky, 1995; Chubarov, Shokin, 1995;
Voronina, Tcheverda, 1998; Avdeev, Goryunov, Lavrent'ev-jr, 2001; Gonzalez et al, 2003).
Предложен один из возможных способов оперативной оценки цунами вблизи
заданных пунктов по данным об уровне океана в удаленных от защищаемого
побережья точках. Способ основан на свойстве симметрии фундаментального решения
волнового уравнения (функции Грина), следствием которого является известный в
акустике, сейсмологии принцип взаимности.
Согласно предложенному способу, о прогнозируемом цунами может быть
получена достаточно подробная информация: момент времени прихода первой волны в
заданную точку, количество волн, их высоты, интервалы времени между ними, а также
длительность цунами (ожидаемое время отбоя тревоги) для каждого заданного пункта
побережья. Для прогноза необходимы сейсмологические данные только о моменте
начала и координатах эпицентра землетрясения.
При численном моделировании цунами с использованием реальной батиметрии в
качестве источника принимался макросейсмический очаг, построенный на основании
сейсмологической информации о магнитуде и глубине гипоцентра землетрясения.
Численные эксперименты показали высокую степень совпадения формы цунами,
полученной прямым расчетом, и формой прогнозируемого цунами, рассчитанной
предложенным способом. Коэффициенты корреляции между ними превышали 0.9.
Показано, что положение станции измерения уровня не влияет на качество
прогноза. Прогноз по данным об уровне океана станцией, расположенной за удаленным
островом (в зоне "тени"), дает такой же результат, как и прогноз по данным станции,
расположенной у берега острова, обращенного к очагу цунами.
Численными экспериментами показано, что ошибки, обычно допускаемые при
определении координат эпицентра землетрясения, слабо влияют на качество прогноза.
Время расчета прогнозируемого цунами предложенным способом удовлетворяет
требованиям заблаговременности объявления тревоги цунами.
Численные эксперименты показывают, что предложенный способ может быть
достаточно эффективным средством оценки цунами для принятия решения об
объявлении тревоги цунами в тех пунктах, для которых цунами представляет реальную
угрозу.
Работа выполнена в рамках госбюджетных НИОКР Росгидромета.
56
Кузьминых И.П., Зыскин И.А., Куликов Е.А., Скурихин И.М.,
Белов Б.Е.
МОНИТОРИНГ ГИДРОФИЗИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ В
СИСТЕМЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЦУНАМИ
Научно-производственное объединение «Тайфун» Росгидромета, Обнинск, Россия
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
В докладе рассматриваются вопросы мониторинга гидрофизической обстановки в
российской системе предупреждения о цунами (СПЦ).
Известно, что прогноз цунами, основанный только на сейсмологической
информации (магнитудно-географический критерий) не отвечает требованиям по его
достоверности.
Гидрофизический метод прогноза цунами, предложенный академиком С.Л.
Соловьевым и основанный на непосредственной регистрации волны цунами, способен
обеспечить существенно большую достоверность и надежность прогноза угрозы волны
цунами.
В рамках реализации мероприятий ФЦП «Снижение рисков и смягчение
последствий чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в РФ до
2010 года» предлагается коренная модернизация сети гидрофизических (уровенных)
наблюдений СПЦ.
Инструментальные наблюдения за уровнем океана могут производиться как
вблизи берега (береговые автоматизированные посты (АП)), так и в открытом океане
(гидрофизические станции (ГФС) с донным датчиком).
В докладе сформулированы принципы и основные проектно-технические
решения по построению сети гидрофизических наблюдений СПЦ.
Обоснована рациональная структура сети гидрофизических наблюдений (18 АП и
6-8 ГФС с донным датчиком), что обеспечивает приемлемую плотность сети в наиболее
важных зонах.
Изложены основные принципы построения и функционирования сети:
- измерения уровня проводятся ежесекундно, осреднение – 1 раз/мин.;
- передача данных измерений уровня в Центры СПЦ осуществляется в режиме
реального времени;
- обработка уровенных данных включает в себя:
- определение аномальных изменений уровня;
- выделение и идентификацию волн цунами на основе фильтрации приливов,
высокочастотного ветрового волнения, других шумов, пороговых значений;
- расчет характеристик волн цунами (времена вступления, амплитуды, периоды).
- измерительные средства, помимо измерений уровня, должны обеспечивать
измерения других параметров (температура воды, электропроводность и т.п.).
Показаны различные варианты реализации структуры береговых АП в
зависимости от вариантов распределения уровней обработки данных.
Рассмотрена применимость различных типов измерительных датчиков уровня
моря и обоснован выбор гидростатических датчиков давления.
Показаны варианты структуры системы сбора данных в Центрах СПЦ от
измерительной сети.
Рассмотрены возможности использования ГФС с донным датчиком,
устанавливаемые в открытом океане.
57
Куликов Е.А., Файн И.В.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ УРОВНЯ
БАЛТИЙСКОГО МОРЯ
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
The present study aims to develop an effective numerical model of Baltic Sea that will
be used to carry out multi-year simulations of sea level variations in the Gulf of Finland. We
present here some results from 1) model verification by comparing statistical characteristics
of observed and simulated time series and 2) physical analysis of observed statistical
characteristics of sea surface variability. A wind-driven 2D version of the Princeton Ocean
Model (POM) has been developed and tested for the Baltic Sea. Its horizontal resolution is
(dx, dy) = (1852, 3704) m (2'*2'). We adopted a forcing mechanism of uniform wind that is
randomly changing in time, with zero mean and standard deviation of 3 m/s. This approach is
similar to the well known Monte-Carlo method. This simple statistical model allows studying
resonant sea-level response that is related to seiche modes in the Baltic Sea. A preliminarily
spectral analysis of 5 years of sea level data reveals significant differences in their power
spectra at different stations, as spectral energy in the frequency band of 0.5 – 1 cpd clearly
increases west to east in the Gulf of Finland. Sea-level spectra were also computed from POM
model data over a 15-year period. There is a clear peak with a period of 27 hours, a wellknown period of a natural oscillation mode for the Gulf of Finland.
58
Куприянова Т.В.
ОДНОФАКТОРНЫЙ ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ КОНЕЧНЫХ
АБСТРАКТНЫХ МНОЖЕСТВ
ИВМ СО РАН, Красноярск, Россия
На практике дисперсионный анализ применяют, чтобы установить, оказывает ли
существенное влияние некоторый качественный фактор F, который имеет n уровней
F1,...,Fn на изучаемую величину X. Например, если требуется выяснить, какой вид
удобрений наиболее эффективен для получения наибольшего урожая, то фактор F –
удобрение, а его уровни – виды удобрений. Очевидно, качественные факторы могут
влиять также на величины, имеющие конечно абстрактную природу (конечное
абстрактное множество [1]).
Рассмотрим абстрактное множество причин A={x1,...,xm}  X, приведших к
катастрофе антропогенного характера (крушение самолета, поезда, пожар и т.д.).
Элементы множества причин X могут быть как всевозможные неполадки, так и
природные явления (сильный ветер, плохая видимость и т.д.), а также, человеческий
фактор. Каждая катастрофа происходит на некотором территориальном i-ом участке.
Тогда однофакторный дисперсионный анализ поможет выяснить, оказывает ли
существенное влияние качественный фактор F – территориальный участок (всего их n)
на множество причин, приведших к катастрофе. Качественным фактором может быть
также завод изготовитель самолета, поезда.
Основная идея дисперсионного анализа состоит в сравнении “факторной
дисперсии”, порождаемой воздействием фактора, и “остаточной дисперсии”,
обусловленной случайными причинами. Если различие между этими дисперсиями
значимо, то фактор оказывает существенное влияние на X; в этом случае средние
значений на каждом уровне (групповые средние) различаются также значимо.
Если же установлено, что фактор существенно влияет на X, а требуется выяснить,
какой из уровней оказывает наибольшее воздействие, то дополнительно производят
попарное сравнение средних. Казалось бы, для сравнения нескольких средних (n>2)
можно сравнить их попарно. Однако с возрастанием числа средних возрастает и
наибольшее различие между ними: среднее нового конечных абстрактных множеств
(КАМ) может оказаться больше наибольшего или меньше наименьшего из средних,
полученных до этого. Также, попарное сравнение для большого n – достаточно
трудоемкая работа. По этой причине для сравнения нескольких средних пользуются
другим методом, который основан на сравнении дисперсий и поэтому назван
дисперсионным анализом (в основном развит английским статистом Р.Фишером).
В работе вводится понятие общей, факторной сет – дисперсии, значения которых
являются подмножества конечного абстрактного множества X. Также рассматривается
понятие остаточной сет – дисперсии как симметрическая разность общей и факторной
сет – дисперсий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.Воробьев О.Ю. Записки ФАМ семинара. – Красноярск: ИВМ СО РАН, 2004. –
C. 12-208.
2. Гмурман В.Е. Теория вероятностей и математическая статистика. – М.: Высшая
школа, 1998. – 478 c.
59
Курбацкий А.Ф., Курбацкая Л. И.
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОНИКАЮЩЕЙ
ТУРБУЛЕНТНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ КОНВЕКЦИИ И РАССЕЯНИЯ
ЗАГРЯЗНЕНИЙ НАД ГОРОДОМ И ЕГО ОКРЕСТНОСТЯМИ
Институт теоретической и прикладной механики СО РАН, Институт вычислительной
математики и математической геофизики СО РАН, Новосибирск, Россия
Разработана улучшенная мезомасштабная модель для городского пограничного
слоя. В модели использованы более полные, чем в модели Меллора-Ямады 3-его
уровня, тензорно-инвариантные параметризации корреляций между пульсациями
давления и пульсациями скорости и температуры. Сформулированы полностью явные
алгебраические выражения для турбулентных потоков импульса, тепла и массы.
Выражение
для
вертикального
турбулентного
потока
тепла
включает
противоградиентный член, определяемый через параметры мезомасштабной модели и
учитывающий эффекты вертикального противоградиентного переноса тепла в
атмосфере городского пограничного слоя.
Численное моделирование турбулентной термической конвекции над городом в
критические метеорологические периоды (слабый окружающей ветер, устойчиво
стратифицированная атмосфера) показывает, что адекватно данным наблюдений и
измерений воспроизводится структура термической циркуляции над городом
(городской остров тепла).
Представлены результаты вычислительного теста 24-х часовой эволюции
атмосферного городского пограничного слоя для идеализированной двумерной
области. Структура городской шероховатости учтена в параметризованном виде.
Сравнение результатов вычислений с имею-щимися данными измерений позволяет
сделать вывод о том, что развитая модель способна воспроизвести наиболее важные
структурные особенности турбулентности в городском слое препятствий, а также
воздействие городской шероховатости на глобальную структуру полей ветра и
температуры над городом. Параметры течения в слое ‘городской шероховатости’
находятся под сильным влиянием механических факторов (зданий) и термической
неоднородности, создаваемой городским островом тепла.
Вычислительный тест дисперсии пассивного трассера, рассеиваемый с
поверхности города, показывает, что концентрация пассивного трассера вблизи
поверхности выше в ночные и ранние утренние часы по сравнению с концентрацией
трассера в дневные часы. Кроме того, наличие пика концентрации вниз по ветру за
пределами города отражает воздействие города на дисперсию трассера за его
пределами.
60
Куценогий К.П.
ОПТИМАЛЬНАЯ АЭРОЗОЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ БОРЬБЫ С
ВРЕДИТЕЛЯМИ И БОЛЕЗНЯМИ РАСТЕНИЙ И
ПЕРЕНОСЧИКАМИ ЗАБОЛЕВАНИЙ
Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск, Россия
Интегрированная система защиты растений – стратегическое направление
создания эффективных методов защиты сельскохозяйственных культур от вредителей,
болезней, сорняков и комплексного использования современных достижений
агротехнических, биологических и химических приемов и средств с учетом
экономических, экологических и санитарно-гигиенических требований. Помимо
подбора и создания специальных химических и биологических высокоэффективных
препаратов, важную роль играет технология их применения. Один из существенных
параметров технологии применения пестицидов и других биологически активных
веществ (БАВ) является размер частиц, который образуется при их диспергировании.
Размер частиц, при котором достигается минимальный удельный расход препарата,
называется оптимальным размером. Технология, позволяющая получать такие частицы,
называется оптимальной. Наиболее широкое применение в последнее десятилетие
получил метод ультрамалообъемного опрыскивания (УМО). В методе УМО 70-90%
массы образующихся капель находится в интервале 50÷150 мкм. Согласно принятой в
настоящее время классификации, частицы диаметром ≤50 мкм относятся к категории
аэрозолей. Известно, что технологии с использованием частиц диаметром крупнее 50
мкм, не позволяют обеспечить ширину захвата более 50 метров. Ширину захвата на
несколько сотен метров и более можно получить с использованием аэрозольной
технологии. С другой стороны в связи с проблемой «сноса» в ряде случаев (особенно
при применении высоко селективных гербицидов) возникали серьезные нежелательные
последствия. Поэтому к аэрозольной технологии до настоящего времени сложилось
неоднозначное отношение. В докладе приводится обзор результатов многолетних
комплексных экспериментальных и теоретических исследований, связанных с
разработкой оптимальной аэрозольной технологии применения пестицидов и
различных типов БАВ для защиты сельскохозяйственных и лесных культур, а также
борьбы с переносчиками заболеваний животных и человека. Для практической
реализации этой технологии созданы аэрозольные генераторы регулируемой
дисперсности, проведены широкомасштабные производственные испытания в
различных регионах бывшего СССР и России. По результатам производственных
испытаний разработаны рекомендации по применению оптимальной аэрозольной
технологии для защиты растений. На основе комплексных фундаментальных
исследований и крупномасштабных производственных испытаний установлено:
- оптимальная аэрозольная технология имеет высокие технико-экономические
показатели
в
борьбе
с
разнообразными
вредителями
и
болезнями
сельскохозяйственных и лесных культур, а также переносчиками заболеваний;
- оптимальная аэрозольная технология является ресурсо- и энергосберегающей и
позволяет проводить защитные мероприятия в оптимальные сроки с максимальным
соблюдением экологических и санитарно-гигиенических требований;
- созданная техника для получения аэрозолей оптимального размера позволяет
использовать практически всю номенклатуру препаратов для защиты растений;
- оптимальная аэрозольная технология хорошо вписывается в современную
интегрированную систему защиты растений.
Накопленный опыт разработки и создания оптимальной аэрозольной технологии
позволяет дать четкую оценку ее дальнейшего развития и практического применения.
61
Куценогий К.П.1, Трубина Л.К.2
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ
ОБЪЕКТОВ ПО ИЗОБРАЖЕНИЯМ РАЗНОГО МАСШТАБА ДЛЯ
РЕШЕНИЯ ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск, Россия
Сибирская государственная геодезическая академия МО РФ, Новосибирск, Россия
1
2
В докладе изложена новая технология сбора геопространственных данных для
исследования природных экосистем различных иерархических уровней по материалам
стереосъемки различных масштабов и приводятся примеры её использования как в
лабораторных, так и в полевых условиях [1-2]. Методика базируется на проведении
съёмок цифровыми камерами, обработки снимков цифровыми фотограмметрическими
методами и интерпретации результатов средствами ГИС.
Достоинства предлагаемых технологий и методов: оперативность выполнения
работ, доступность широкому кругу пользователей за счет реализации всех
технологических процессов компьютерными средствами, объективность результатов,
так как объекты изучаются по адекватным им трехмерным моделям, комплексный
подход за счет совместной обработки стереосъемок различных видов и масштабов.
Кратко изложены теоретические аспекты и алгоритмы фотограмметрической
обработки снимков различных масштабов для оценки состояния экосистем.
Разработаны
практические технологии для изучения экосистем разных
иерархических уровней: обработка материалов аэрофотосъемки, наземной съемки для
исследования динамики распространения аэрозольного облака, изучения морфологии и
биоразнообразия по материалам съемки с близких расстояний и макросъёмки,
микросъёмки для анализа состояния экосистем на организменном и клеточном уровне.
Приведены примеры практической реализации предложенной технологии при
обработке аэрофотоснимков для экологической оценки территорий, использования
цифровых наземных снимков для анализа поведения аэрозольного облака в условиях
динамической и термической неоднородности подстилающей поверхности, применения
цифровой съемки с близких расстояний и макросъемки для изучения биоценотического
и популяционного разнообразия.
Методика
перспективна
для
сбора
пространственных
данных
в
междисциплинарных исследованиях в области физики, химии, биологии, экологии,
медицины, охраны окружающей среды, а также в образовательной деятельности
(подготовка научных кадров, разработка электронных методических пособий для вузов
по циклу естественно-научных дисциплин и постановке спецкурсов по современным
проблемам экологии и окружающей среды, создание CD-дисков с демонстрацией
природных объектов различного масштаба в виде объемных моделей для школьных
курсов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Трубина Л.К. Цифровая фотограмметрическая обработка снимков для
получения геопространственных данных при оценке состояния экосистем /Докторская
диссертация, 2002, Новосибирск, 189 с.
2. Куценогий К.П., Трубина Л.К. Комплексный мониторинг атмосферных
аэрозолей Сибири / Мат-лы конгресса «ГЕО-Сибирь-2005». – Т.5. - Мониторинг
окружающей среды, геоэкология, дистанционные методы зондирования земли. Новосибирск, 2005. - С. 9-18.
62
Лбов Г.С., Бериков В.Б.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИТУАЦИЙ В КЛАССЕ
ЛОГИЧЕСКИХ РЕШАЮЩИХ ФУНКЦИЙ
Институт математики СО РАН, Новосибирск, Россия
Пусть объект (явление) описывается набором переменных разных типов
(качественных и количественных), некоторые сочетания значений которых определяют
экстремальные ситуации. Изменяющиеся по времени характеристики объекта образуют
многомерный разнотипный временной ряд. Таким образом, исследуемому объекту
соответствует траектория в многомерном разнотипном пространстве.
Задача заключается в прогнозировании моментов времени, когда совокупность
значений характеристик объекта определяет в подмножество экстремальных ситуаций.
Для построения решающей функции имеется информация в виде предыстории
(реализации) временного ряда. Необходимо на основе анализа многомерных временных
рядов предсказать возникновение экстремальной ситуации.
Важно отметить, что экстремальные ситуации – это, как правило, редкие события,
к которым приводят уникальные сочетания причинно-следственных связей изучаемого
сложного объекта (явления). Отсюда возникает необходимость в анализе как можно
более богатой комплексной информации (так, например, предсказание наводнения
только по стоку реки, является, как правило, безнадежной задачей из-за
недостаточности информации).
Для обработки комплексной информации (в виде многомерных временных рядов
и экспертных высказываний) предлагается подход, использующий класс логических
решающих функций от разнотипных переменных.
В рамках подхода был разработан метод, который был использован для
прогнозирования экстремальных событий (маловодий) на реке Обь (г.Барнаул,
Колпашево) по наблюдениям за 1922-2000 гг.
Работа поддержана грантом РФФИ № 07-01-00331-а.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Лбов Г.С., Бериков В.Б., Герасимов М.К. Прогнозирование экстремальных
гидрологических ситуаций на основе анализа многомерных временных рядов // Труды
Международной научной конференции “Экстремальные гидрологические события:
теория, моделирование, прогнозирование”. Москва, 2003. - С. 26-30.
2. Лбов Г.С., Бериков В.Б., Ивочкин А. М., Гусев А.Ф. Проект компьютерной
системы имитационного моделирования чрезвычайных ситуаций и их последствий //
Труды Международной научной конф.: Природно-техногенная безопасность Сибири,
“Современные методы математического моделирования природных и антропогенных
катастроф”. – Т.1. – Красноярск, 2001. - C. 223-225.
63
Лебедев В.И., Аюнова О.Д., Чупикова С.А.
ПРИМЕНЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ В РЕГИОНАЛЬНЫХ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЯХ
Тувинский институт комплексного освоения природных ресурсов СО РАН, Кызыл,
Россия
Тува – уникальный по биоразнообразию и ресурсному потенциалу горный регион
в географическом центре Азии. Тува обладает уникальным слабо освоенным природноресурсным потенциалом: разведаны месторождения цветных, редких и благородных
металлов, агроруд и каменного угля, железных руд, нерудного сырья для
стройиндустрии, пресных и минеральных вод.
Весь уклад жизни населения, экономика и т.п. опирались и опираются на
представления о неизменности климата и экологической обстановки на территории
республики. Более половины населения трудится в аграрном секторе. Доля
промышленности не значительна и представлена, в основном, горнорудной, топливноэнергетической, строительной и пищевой отраслями. Число месторождений,
вовлеченных в эксплуатацию, не велико.
На
территории
Тувы
имеется
несколько
районов,
подверженных
деструкционному воздействию человека. В первую очередь это полигоны
рудодобывающей промышленности, Улуг-Хемская часть Саяно-Шушенского
водохранилища, а также территория падения отделяемых частей ракет. Кроме того,
здесь располагаются источники экологического риска природного характера.
В рамках проекта "Фундаментальные проблемы управления ресурсным
потенциалом Тувы и сопредельных регионов с использованием геоинформационных
систем и технологий" ведется работа по сбору и подготовке фактической информации,
отражающей изменение экологических условий природного характера, закладываются
основы геоэкологического мониторинга территорий с различными антропогенными
проявлениями, оказывающими негативное воздействие на здоровье населения
республики с формированием баз данных. Работы проводятся с использованием
методов ГИС позволяющих проводить оценки в визуально осязаемом и
пространственно распределенном представлении.
Исследования в области геоэкологии природной среды ориентированы на
изучение и оценку природного состояния, естественного и техногенного загрязнения
экосистем, главным образом, речных и озерных, научное обоснование рекомендаций по
рациональному использованию естественных ресурсов и решение проблем охраны
окружающей среды Республики Тыва и сопредельных регионов Монголии.
На основе ГИС созданы и создаются ряд проектов: "Динамика изменения
экологического состояния водоемов Республики Тыва на модельных участках главной
водной артерии Тувы – бассейна р. Енисей. (Саяно-Шушенское водохранилище,
бассейн реки Элегест", "Динамика изменения почвенного и растительного покровов
основных природных зон Республики Тыва", "Ресурсный потенциал Республики Тыва",
"Источники природных и антропогенных-техногенных факторов риска", "Мониторинг
сейсмической активности Республики и сопредельных территории", "Анализ фонового
состояния окружающей среды в пределах горного отвода Кызыл-Таштыгского
месторождения", объединяющих на функциональном уровне базы данных, модели,
методы расчетов, нормативные документы в виде интегрированной информационной
среды получения комплексной информации.
Базовым геоинформационным программным обеспечением является ArcView 3.2.
64
Литвиненко А.А., Сафарова Н.С., Хабахпашев Г.А.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СУЩЕСТВЕННО
ТРЕХМЕРНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ СВОБОДНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ МЕЛКИХ ВОДОЕМОВ С ПОЛОГИМ ДНОМ
Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе СО РАН, Новосибирск, Россия
В статье [1] для описания динамики умеренно длинных волн малой, но конечной
амплитуды в слоях вязких жидкостей над слабонаклонным дном выведено уравнение
2
 2
3
h 2  2 2
 t   dt ' 1 
2
2 2

gh



g




g




h

g

c   0 .
t 2
2
3 t 2
 0 t  t ' h t 0
Здесь  – возмущение свободной поверхности, t – время, g – ускорение свободного
падения, h – равновесная глубина слоя,  – оператор градиента, определенный в
горизонтальной плоскости xOy,  – кинематическая вязкость жидкости, c0 – вектор
фазовой скорости волн, 0 – начальное возмущение уровня воды (при t = 0).
В работе [2] для нахождения численных решений этого уравнения была
предложена неявная трехслойная конечно-разностная схема второго порядка точности
и по времени, и по обеим горизонтальным координатам, проанализирована ее
устойчивость и сходимость. С ее помощью была рассчитана эволюция первоначально
плоских одиночных волн на воде в бассейнах с различным рельефом дна.
В данном докладе внимание сосредоточено на динамике возмущений,
уединенных в пространстве. В частности, на рисунке продемонстрирована
трансформация волны, бегущей в направлении роста координаты x, в случае, когда
глубина воды также зависит только от этой координаты: h = 2 h0 при x < – 30 h0, h = h0
[ 1 + x / (30 h0)] при – 30 h0 < x < 0, h = h0 [ 1 – x / (60 h0)] при 0 < x < 30 h0, h = h0 / 2 при
x >30 h0 (здесь * h0 x* xh0 y* yh0 t* t (g/h0)). Хорошо видно, что
колоколообразное возмущение 0 = a sech2[(x – U t) /(8 L)] sech2[y /(8 L)], где U =
[g(h0+a)]1/2, L = 2 h0 /[3(1+h0/a)]1/2, а a = h0 / 4, превращается в «подковообразное».
Рис. Формы начального возмущения (слева) и уединенной волны при t* = 20 (справа).
Работа выполнена при поддержке РФФИ (гр. 07-01-00574) и СО РАН (пр. 3.5.2.2).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Хабахпашев Г.А. Нелинейное эволюционное уравнение для достаточно длинных
двумерных волн на свободной поверхности вязкой жидкости // Вычислительные
технологии. – 1997. – Т.2. - N 2. – С. 94–102.
2. Литвиненко А.А., Хабахпашев Г.А. Численное моделирование нелинейных
достаточно длинных двумерных волн на воде в бассейнах с пологим дном //
Вычислительные технологии. – 1999. – Т.4. - N3. - С. 95–105.
65
Ловцкая О.В., Жоров В.А., Яковченко С.Г.
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ
ПО ОЦЕНКЕ РЕЧНОГО СТОКА
Институт водных и экологических проблем СО РАН,Барнаул, Россия
Оценка стока рек с изученных и неизученных территорий – одна из наиболее
часто встречающихся задач инженерной гидрологии. В практике гидрологических
расчетов встречаются три случая определения гидрологических характеристик:
имеющиеся данные гидрологических наблюдений достаточны для осуществления
расчетов (ряд наблюдений репрезентативный), данных недостаточно (ряд
нерепрезентативный) и данные отсутствуют.
Для расчета характеристик стока при достаточном и недостаточном количестве
данных наблюдений разработан программный продукт "Гидростатистика" [1].
Основным элементом такого расчета является получение достаточно реалистичной
аналитической аппроксимации кривых обеспеченностей, представляющих зависимость
максимального значения рассматриваемой характеристики от вероятности его
превышения. Практически используются три основных метода аппроксимации:
графоаналитический (биномиальное распределение), метод моментов и метод
наибольшего правдоподобия (распределение Крицкого-Менкеля). Программа
обеспечивает полный цикл проведения гидрологических расчетов обеспеченностей, в
том числе, накопление данных, их анализ на различных клетчатках, генерацию и печать
заключительного отчета. При недостаточности периода наблюдений за стоком в
программе предусмотрен блок для приведения короткого ряда к достаточно длинному
ряду объекта-аналога.
Для определения гидрологических характеристик неизученных объектов
применяется стандартная методика, использующая большой объем картографических и
табличных данных, районирующих территорию России по гидрологическим режимам,
и ряд гидроморфометрических и иных параметров водосбора исследуемой реки.
Программный продукт "Паводок&Половодье" [2] реализует указанную методику.
Пользователю программы поставляется подготовленный с помощью ГИС ArcView
набор карт во внутреннем формате. Технология подготовки и использования
картографического материала носит универсальный характер и может применяться при
разработке программного обеспечения задач, использующих неизменный набор карт
для автоматического определения и расчета параметров.
Программные
продукты
"Гидростатистика"
и
"Паводок&Половодье"
функционирует независимо друг от друга, имеют "дружественный" интерфейс, четкое
определение области применения и выполняемых функций, что обеспечивает их
широкое использованием в научных и практических расчетах.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Воробьев Е.К., Жоров В.А., Ловцкая О.В., Яковченко С.Г., "Гидростатистика"
программное средство для расчета максимального стока изученных рек
("Гидростатистика" – Свидетельство Роспатента № 2000610667 от 20.07.2000)
2. Воробьев Е.К., Жоров В.А., Ловцкая О.В., Яковченко С.Г.,
"Паводок&Половодье" программное средство .для расчета максимального стока
неизученных рек ("FloodHigh" – Роспатент № 2001611052 от 20.08.2001)
66
Луценко Н.А., Левин В.А.
О МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ ГАЗОВОГО
ОХЛАЖДЕНИЯ ОЧАГОВ ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПОРИСТЫХ
СРЕДАХ
Институт автоматики и процессов управления ДВО РАН, Владивосток, Россия
Многие катастрофы приводят к возникновению очагов энерговыделения, такие
источники тепла часто появляются в пористых средах. Пример аварийного энергоблока
Чернобыльской АЭС показал, что единственно приемлемым может оказаться газовое
(воздушное) охлаждение таких источников тепловыделения [1]. Настоящая работа
посвящена математическому моделированию движения газа через твердые
неподвижные пористые элементы с источниками тепловыделения. Пористый элемент
ограничен непроницаемыми нетеплопроводными боковыми стенками, сверху и снизу
открыт. В нижнюю часть элемента под давлением подается газ, который движется
снизу вверх через пористую среду, нагреваясь в результате теплообмена, и вытекает в
свободное пространство с заданным давлением. Модель охлаждения строится в
предположении двух взаимодействующих взаимопроникающих континуумов [2].
В работе описана бифуркация стационарного решения при движении газа через
пористую тепловыделяющую среду, связанная с учетом температурной зависимости
вязкости газа [3, 4]. Показано, что может возникать неограниченный разогрев
пористого элемента при докритических краевых условиях, приводящий к его
разрушению при условиях, удовлетворяющих критерию стационарности [4]. Для
моделирования нестационарных одномерных и двумерных течений газа через
однородный пористый тепловыделяющий элемент предложен численный метод,
основанный на комбинации явных и неявных конечно-разностных схем. Рассмотрены
некоторые одномерные нестационарные задачи [3-5] и плоская нестационарная задача
об охлаждении элементов сужающихся форм [6]. Показано, что в зависимости от
начально-краевых условий возможен как переход к устойчивому стационарному
режиму охлаждения, так и неограниченный разогрев тепловыделяющего элемента,
ведущий к плавлению твердой фазы. Далее рассмотрено течение газа через пористые
элементы с неравномерным распределением зоны тепловыделения, проанализировано
влияние распределения источников тепла на процесс охлаждения.
Работа выполнена при финансовой поддержке гранта Президента Российской
Федерации № МК-6493.2006.1, гранта РФФИ-ДВО РАН № 06-01-96020-р_восток_а,
проекта ДВО РАН № 06-III-В-03-079.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Маслов В.П., Мясников В.П., Данилов В.Г. Математическое моделирование
аварийного блока Чернобыльской АЭС. М.: Наука, 1987. - 144 с.
2. Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред. М.: Наука, 1978. - 336 с.
3. Левин В.А., Луценко Н.А. Течение газа через пористую тепловыделяющую
среду при учете температурной зависимости вязкости газа // Инженерно-физический
журнал. - 2006. - Т.79, № 1. - C.35-40.
4. Левин В.А., Луценко Н.А. Возникновение неустойчивых режимов охлаждения
пористого тепловыделяющего элемента при докритических краевых условиях //
Горение и плазмохимия. - 2005. - Т.3, № 2. - C. 81-90.
5. Луценко Н.А. Нестационарные режимы охлаждения пористого
тепловыделяющего элемента//Математическое моделирование.-2005.- Т.17.- C.120-128.
6. Левин В.А., Луценко Н.А. Численное моделирование двумерных
нестационарных течений газа через пористые тепловыделяющие элементы //
Вычислительные технологии. - 2006. - Т. 11, № 6. – C. 44-58.
67
Макаров В.И., Куценогий К.П., Самсонов Ю.Н.
НАТУРНОЕ ИМИТИРОВАНИЕ АВАРИЙНЫХ И СТАЦИОНАРНЫХ
ВЫБРОСОВ ГАЗОАЭРОЗОЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ С ПОМОЩЬЮ
МОБИЛЬНОГО АЭРОЗОЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА С
РЕГУЛИРУЕМОЙ ДИСПЕРСНОСТЬЮ ЧАСТИЦ
Институт химической кинетики и горения СО РАН, Новосибирск, Россия
Количественное прогнозирование и компьютерное моделирование процессов
пространственно-временного распространения и осаждения экологически опасных
веществ при аварийных или постоянных выбросах в атмосферу - важный элемент
системы безопасности технологического развития страны. Это необходимо при
размещении новых химических производств, газо- и нефтепроводов, объектов
тепловой и атомной энергетики. Сюда же входят оценки химической, взрыво- и других
видов опасностей от действующих промышленных объектов, от существующих нефтеили газотранспортных магистралей. Подобные оценки служат основой принятия
решений по продолжению или прекращению функционирования таких объектов, со
всеми вытекающими отсюда экономическими и социальными последствиями.
Использование математических моделей для прогностического описания
переноса в атмосфере газо-аэрозольных загрязняющих веществ дает вполне адекватные
оценки потенциального загрязнения окружающей среды, но во многих случаев он
может дать лишь полуколичественные результаты. При моделировании
используются различные упрощающие предположения, так что модели не вполне
учитывают конкретные метеорологические и ландшафтные условия. Для
математического моделирования необходимо использование ряда метеофизических
параметров, получаемых либо из полуэмпирических соотношений, либо измеряемых
экспериментально. Особое значение приобретает проведение натурных имитаций
аварийных или стационарных газо-аэрозольных выбросов в конкретных
ландшафтных и метеорологических условиях. Такие имитации дают
возможность
экспериментально
измерить
количественные
параметры,
необходимые для математических моделей, протестировать и уточнить сами модели.
В докладе изложена методика с использованием Генератора с Регулируемой
Дисперсностью (ГРД) в диапазоне регулирования размеров частиц 1÷30мкм, с
мощностью диспергирования до 30 л/мин жидкого раствора экологически
безопасного флуоресцирующего вещества в водно-глицериновой смеси, с начальной
высотой выброса аэрозолей 2÷12м для движущегося генератора и до 30-50 м для
неподвижного. Для количественного измерения динамики распространения
аэрозольного облака разработана методика цифровой стереофотограмметрии и
ГИС-технологий, что позволяет имитировать и прогнозировать характер возможного
распространения взрывчатых, химических, радиоактивных и биологически-опасных
веществ в атмосфере:
• при аварийных разрывах и пожарах на газо- и нефтепроводах;
• при авариях с цистернами со сжиженными или ядовитыми газами или
сбольшими емкостями на газонаполнительных станциях;
• при
авариях
и
пожарах
на
химических,
нефтехимических
и
газоперерабатывающих заводах;
• при аварийных выбросах газо-аэрозольных радиоактивных веществ на АЭС и
других объектах атомной промышленности;
• при авариях на объектах микробиологической промышленности;
• для прогнозирования экологических ситуаций на городских транспортных
магистралях или на заводских территориях (выбросы из дымовых труб и т.п.);
Приведены примеры использования предлагаемой методики на специальных
полигонах с термически и динамически неоднородной подстилающей поверхностью.
68
Маматкулова М. Ш.
ОБТЕКАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОЛОСТИ ПРОДОЛЬНОЙ
УПРУГОЙ ВОЛНОЙ
Национальный университет Узбекистана, Ташкент, Узбекистан
Рассмотрим задачу обтекания цилиндрической полости исходной плоской
волной, движущейся по направлению его оси. Основные положения касающейся
постановке этой задачи изложены в [1]. За фронтом переднего фронта упругой волны
возмущенная область взаимодействует с цилиндрической полости. Очевидно из-за
симметричности поля перемещений вокруг цилиндрических объектов, задача
становиться двумерным.
Имеем следующие уравнения движения для упругой среды вне цилиндра:
  2 u z 1 u r u r  2 u z c 22   2 u z  2 u z  1  2 u r
  2
 2 
 2  2 
 2 
2
r

r

r

z

r

z

r
r
c

z

 c1 t
1


(1)
 2 u r 1 u r u r  2 u z 1 c 22   2 u r u z 

 

 2 



2
2 
rz r z r
r c1  z
r 
z


c 2   2ur  2u z  1  2u z

 22 


c1  zr r 2  c12 t 2

где ur - проекция перемещений среды по радиальному направлению, uz-по направлению
оси oz, с1 и с2 –скорости продольных и поперечных волн.
Постановка задач характеризуется следующим образом: в упругую
безграничную среду, в которой движется продольная волна, вставляется,
недеформируемый бесконечный цилиндр с осью, совпадающий по направлению
распространения волн. Введем подвижную систему координат с началом на фронте
исходной волны, связанную с исходной системой координат по формулам:
(2)
  с1 t  z, r  r
Используя (2), произведем замену переменных:

(3)
u z  u~z (  )

r  r0  ,  
где  

2
 c1 
   1 .
 c2 
Подставляя (2), (3) в (1) получим следующую систему обыкновенных
дифференциальных уравнений:
~   u
~    u
~     3u
~   0
2 1   2 u
r
r
r
z
(4)
1
 ~
1
~


  u
  u
z    
z    0




~   u
~    u
~    
 2u
r
r
r
Решим систему уравнений (4) при граничных условиях, которые вытекают из
равенства нулю нормальных и касательных напряжений на поверхности r  r0   1 :
u~ r 0   0 , u~z 0   (  c1 ) A0
(5)
~
u~z 1  0
 ur 1  0 ,
Решение системы уравнений (4) при граничных условиях (5) ищем в виде:
69

a
n
~   
u
 nn!   1 ,
r
n0

b
n
~   
u
 nn!   1
z
n0
(6)
где аn и bn – подлежащие определению постоянные.
Решения (6) должны удовлетворят системе уравнений (4) и граничным условиям
(5). Подставим (6) в (4) и приравняем нулю выражения при одинаковых степенях
  1 . Для того, чтобы получить необходимые выражения в левых частях (4)
использованы следующие тождественные преобразования:
 2    12  2  1  1
(7)
 2 1   2      14  4  13  5  12  2  1
 3    13  3  12  3  1  1
Условия непрерывности искомых перемещений на границе рассматриваемой
области приводят к тому, что a0=b0.
Подставляя (6) в (4) с учётом тождеств (7), получим соотношения для
последовательного определения искомых коэффициентов an и bn (n=1,2,3,…), все они
могут быть выражены через a1 и b1. Для произвольных натуральных чисел k  2 :



1
1  2






a


2
k

1

2
a

2
k

1
bk  1

k 1
2

 k 1






 
1  2
1  2
2
(8)
  5k 2  6 k  1
 k  1a k  3k k  1
bk
 




1
1

bk 1  2k  1 a k 1  5k 2  6 k  1 a k 




 3k k  1bk  3kbk 1
В полученных соотношениях (8) как это нетрудно видеть, все они выражаются
через a1 и b1. Эти произвольные постоянные должны быть определены из граничных
условий при r  r0 .
Переходим к численному анализу поставленной задачи для линейно упругой

среды
с
параметрами

с1  300 м/c, с2  150 м / с ,

с1
с2   1  3 ,
2
А0 /c1  0 ,166666 10 2 , r0  0 ,25 м .
Вычисления привели к следующим соотношениям (приведем первые 6 членов
коэффициентов an и bn )
5
2

a 2   3 a1  3 b1

1
 b2  
a1

3
43
14

a 3  9 a1  3 3 b1

4
2
 b3 
a1  b1

3
3 3
(9)
116
56

a


a

b1
4
1

9
3 3

 b4   10 3 a1  8 b1

9
3
1844
464

a 5  27 a1  9 3 b1

316
140
 b5 
a1 
b1

9
9 3
105144
8864

a 6   243 a1  27 3 b1

5200
152
 b6  
a1 
b1

27
27 3
Для представления последующих an и bn можно использовать (8).
Неизвестные a1 и b1 определяются из граничных условий при r  r0   0  :

a
 nn!  1
n
 0,
n 0

n 0
70
b
 nn!  1
n
  A0

c1
(10)
Используя схему определения искомых параметров определены поле
перемещения и напряжений вне цилиндрической полости. Соотношения (10), если
ограничиться конечным числом слагаемых в суммах, позволяет определить an и bn.
Пусть по сечению z=0, которое перпендикулярно к цилиндрической полости, в
безграничной линейно упругой среде прилагаются сжимающие продольные
нагружения по направлению оси цилиндрической полости. Это соответствует тому, что
в предыдущей задачи вместо недеформируемой цилиндрической конструкции берётся
цилиндрическая полость произвольного радиуса r  r0 . Такого типа конструкции
используются для решения инженерных задач подземной коммуникации.
Математическая постановка задачи, сводиться к интегрированию уравнений Ляме, но с
другими граничными условиями при r  r0 . Граничные условия принимают вид:
 rr
r 0
Использование закона Гука даёт:
  2  ur
r
 0 ,  rz
r  r0
r  r0
0
(11)
u 
u
  r  z 
0
z  r r0
 r
(12)
 u z u r 

0


z  r r0
 r
Поскольку основные уравнения, описывающие волновой процесс и вытекающие
отсюда результаты определения значений an и bn не меняются.
В отличии от условий прилипания к границе при r  r0 , здесь наблюдается
совершенно другая картина: максимальное значение радиального перемещения
достигается на границе полости и она уменьшается с удалением от конструкции, где на
фронте волны исчезает. На рисунке показаны кривые изменения радиальных и
касательных напряжений вблизи цилиндрической полости и с удалением от неё. Эти
напряжения своих максимальных значений достигают на фронте отражённой волны, с
удалением от фронта они по абсолютному значению уменьшаются и меняют свой знак,
а на границе полости нормальные и касательные напряжения обращаются в нули.

r
10-1
0,1
1

rr
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Маматкулова М.Ш. Задача о действии плоской продольной волны на
цилиндрическую конструкцию, взаимодействующей с упругой средой / Мат-лы
междунар. конф.: Современные проблемы математики и механики. – Самарканд, 1997.С. 79-83.
71
Морозов С.В., Ереско С.П.
О СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ В
РАСПРЕДЕЛЕНИИ ПАРАМЕТРОВ ИСКРИВЛЕНИЙ
СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
Сибирский федеральный университет, Красноярск, Россия
Искривления стержневых элементов составляют около 80% от общего числа
дефектов и повреждений ферм покрытия и во многом определяют прочность
надежность и долговечность несущих металлоконструкций.
При выполнении
проектных расчетов центрально-сжатых элементов, по действующим строительным
нормам закладывается величина погиби, равная 1/750 длины стержня. Однако, как
показывают результаты выборочных исследований, существующая технология
изготовления металлоконструкций не в состоянии обеспечить прямолинейность
стержней ферм, отчасти даже в пределах стандартов на изготовление. В процессе
эксплуатации наблюдается рост, как числа поврежденных элементов (более чем в 2
раза), так и размеров искривлений. Основными причинами возникновения искривлений
при эксплуатации являются перегрузка элементов (от запланированных нагрузок или
из-за несоответствия принятой расчетной схемы действительной работе конструкций) и
непроектные воздействия (крепление к элементам ферм подъемных устройств, при
монтаже оборудования, внеузловое подвешивание трубопроводов и т.д.).
Проведенный анализ статистических данных величин связанных с дефектами
формы стержневых элементов свидетельствует о следующих закономерностях:
1. Хорошо подтверждается гипотеза о значимости выборочного коэффициента
корреляции между числом повреждений и сроком эксплуатации (около 0,6).
2. С увеличением гибкости стержней растут среднее значение и стандарт
распределения относительных искривлений.
3. Для аппроксимации опытных полигонов распределения искривлений хорошо
подходят двухмодальные законы распределения, характерные для суммы двух
разнородных распределений, первое из которых описывает малые искривления
стержней, возникающие при изготовлении, а второе – недопустимо большие
искривления,
обусловленные
грубыми
нарушениями,
допускаемыми
при
транспортировании, монтаже и, в особенности, при эксплуатации. Первое
распределение лучше описывается полунормальным законом распределения,
связанным с накоплением и суммированием отдельных воздействий, второе –
экспоненциальным законом (частный случай закона Вейбулла, закона распределения
при наличии в системе так называемого «слабого звена»).
В настоящее время значительное число научных работ посвящено
усовершенствованию расчетных методик при оценке несущей способности элементов
работающих на центральное сжатие. Существуют объективные основания полагать, что
при разработке и усовершенствовании методов расчета следует вплотную опираться на
данные статистического анализа искривлений стержневых элементов, напрямую
влияющих на несущую способность проектируемых и обследуемых конструкций.
72
Мороков Ю.Н., Лисейкин В.Д., Васева И.А., Лиханова Ю.В.
ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНЫХ СЕТОК ДЛЯ ЗАДАЧ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПАССИВНОЙ ПРИМЕСИ В АТМОСФЕРЕ
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
Исследуется возможность применения универсального метода построения
адаптивных сеток, основанного на численном решении обращенных уравнений
Бельтрами и диффузии [1], для повышения эффективности алгоритмов моделирования
временной эволюции в атмосфере облака пассивной примеси, создаваемой
движущимся источником. Например, в качестве первичного источника примеси может
выступать летящий объект (самолет, ракета, падающая ступень ракеты и т.п.) Такой
источник выбрасывает в атмосферу либо сами по себе легкие частицы пассивной
примеси, либо вещество в жидкой или газообразной фазе, дальнейшее испарение
которого в процессе падения приводит к образованию облака паров примеси.
Специфику данной задаче придает наличие подвижного локализованного
источника (самолет, ракета, ступень ракеты) и подвижного распределенного источника
(падающие в атмосфере испаряющиеся капли). Это приводит к тому, что
фиксированная в пространстве сетка уже не дает возможности оптимально описывать
рассматриваемые физические процессы. Использование подвижных адаптивных сеток
может заметно улучшить точность моделирования таких процессов.
В качестве конкретной задачи нами рассматривается задача о временной
эволюции облака паров ракетного топлива (НДМГ - несимметричный
диметилгидразин), вытекающего из бака падающей ракетной ступени [2]. При
вытекании топлива оно распадается на отдельные капли. При дальнейшем падении
капли испытывают ветровой снос, и их масса уменьшается за счет испарения. До
поверхности земли долетает в капельном виде лишь порядка 10% топлива. Остальное
топливо испаряется и формирует облако паров, дальнейшая эволюция которого
определяется ветровым сносом и атмосферной турбулентной диффузией.
Соответствующая динамика плотности паров описывается трехмерным уравнением
диффузии с переносом.
При применении рассматриваемого метода построения сеток осуществляется
переход к новым пространственным переменным (ξ1, ξ2, ξ3), в которых уравнение
переноса и диффузии аппроксимируется разностным уравнением на простой
кубической пространственной сетке. В дальнейшем временная задача решается в
переменных (t, ξ1, ξ2, ξ3). Узлам кубической сетки в переменных (ξ1, ξ2, ξ3) соответствуют
узлы криволинейной сетки в физических переменных (s1, s2, s3). Вектор функция s(ξ)
находится итерационно на каждом временном шаге как решение обращенного
сеточного уравнения диффузии [1]. Использование в сеточном уравнении подходящей
мониторной функции, зависящей от плотности примеси, позволяет получить
необходимые сгущения сетки в физическом пространстве в областях с повышенной
плотностью примеси.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шокин Ю.И., Лисейкин В.Д., Лебедев А.С. и др. Методы римановой геометрии
в задачах построения разностных сеток. Н-ск: Наука, 2005. - 256 с.
2. Климова Е.Г., Мороков Ю.Н., Ривин Г.С. и др. Математическая оценка зон
загрязнения поверхности земли ракетным топливом при падении отделяющихся частей
ракет-носителей // Оптика атмосферы и океана. – Т. 18, № 5-6. – 2005. – С. 525-529.
73
Москвичев В.В.
МОДЕЛИРОВАНИЕ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ
В ТЕХНОСФЕРЕ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ
РЕГИОНАЛЬНОЙ БЕЗОПАСНОСТИ
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
Одной из важных и сложных проблем комплексного анализа безопасности
сложных природно-техногенных систем является построение моделей систем и
сценариев возникновения и развития катастрофических процессов.
Сформулированы общие постановки, базовые основы и методологические
принципы решения региональных задач природно-техногенной безопасности.
Проблема защиты населения, промышленно-территориальных образований, отдельных
потенциально опасных и критически важных объектов от чрезвычайных ситуаций (ЧС)
природного и техногенного характера рассматривается в качестве основного
приоритета социально-экономического развития региона на примере Красноярского
края. Решение проблемы заключается в разработке направлений и алгоритмов
безопасного развития техносферы и природной среды, при этом основным
инструментом анализа является моделирование катастрофических
природных
процессов и техногенных аварийных ситуаций на базе применения современных
вычислительных
технологий,
информационно-аналитических
систем,
геоинформационных технологий, теорий надежности и безопасности технических
систем (ТС). В качестве основной характеристики безопасности населения, территорий,
критически важных объектов и технических систем рассматривается уровень риска
возникновения природных и техногенных катастроф.
Основные научные результаты представляются в следующих направлениях:
1. Проблемы безопасности и риски возникновения ЧС в природной среде региона
(паводки и затопления, сейсмическая опасность, мониторинг лесных пожаров,
радиационная безопасность).
2. Анализ безопасности техносферы региона, моделирование и оценка рисков
аварийных ситуаций (нефтегазохимический, металлургический, энергетический
комплексы).
3. Информационно-аналитические и геоинформационные системы обеспечения
безопасности.
4. Моделирование при решении задач конструкционной прочности и
безопасности технических систем на базе вероятностных моделей (ресурсное
проектирование, оценки показателей остаточного ресурса, живучести, безопасности и
риск – анализ конструкций ТС).
5. Анализ и картографирование комплексных рисков возникновения ЧС для
населения и территорий региона.
6. Построение карт интегральных рисков катастроф природно-техногенного
характера
74
Москвичев В.В.1,3, Лепихин А.М.1,3, Черняев А.П. 1,2,3, Мокров В.В. 3
АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПРИЧИН ОТКАЗОВ
ПОВРЕЖДЕННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ
НАРАЗРУШАЮЩЕГО КОНТРОЛЯ
1
Институт вычислительного моделирования СОРАН; 2НПП “СибЭРА”; 3Красноярский
политехнический институт, Красноярск, Россия
В течение 15 лет в НПП “СибЭРА” проведена экспертиза промышленной
безопасности более 3000 объектов технических систем (ТС). В поврежденных ТС с
итогом “отказ” выявлено: 27 резервуаров, 2 компрессора, 4 технологических
трубопровода, 3 котла, 20 сосудов давления. Эксплуатация систем запрещалась в виду
многочисленных несоответствий, требованиям нормативных документов.
В поврежденных резервуарах доминирующими браковочными признаками
являлись: недопустимое количество вмятин, выпучины, хлопуны, подрезы, поры в
сварных швах, трещины, сквозные отверстия, коррозия, несоответствие фактического
исполнения проектным требованиям. Сосуды давления по данным эмиссии не
выдерживали пробного давления при контрольных пневматических испытаниях, имели
недопустимые врезки патрубков, нарушавшие проектное исполнение конструкций.
Трубопроводы имели недопустимую величину прогиба (провисания) по длине. В
компрессорах присутствовал повышенный уровень вибрации. Паровые котлы
браковались из-за отклонения рядности кипятильных пучков, превышения нормы
овальности обечайки (от 1,5 до 2,29%). В качестве примеров поврежденных ТС
анализируются аварийные состояния адсорбера, резервуаров, подкрановых балок.
1. Коррозионное растрескивание адсорбера. Методом ультразвуковой
толщинометрии (УЗТ) выявлено утонение стенок в местах коррозии до 20%. Методом
капиллярной дефектоскопии аэрозольным способом – очаги межкристаллитной
коррозии и растрескивания. При эксплуатационных повреждениях образовались
трещины в наплавленном металле до 2 мм (15% от толщины), на внутренней
поверхности основного и наплавленного металла – до 0,3 мм.
2. Дефекты формы резервуаров и причины их возникновения. На стенках
резервуаров встречаются неустойчивые дефекты – хлопуны, которые изменяют форму
в процессе заполнения сосуда нефтепродуктом. Причины возникновения погиби –
неравномерная осадка основания, сварочные напряжения. Вмятинам характерна
ромбовидная форма, они вытянуты перпендикулярно к образующей цилиндра, имеют
малые радиусы кривизны в линиях перегиба. Возникновение дефектов происходит при
потере устойчивости и сопровождается образованием вытянутых вмятин,
расположенных под углом к образующей. Граница области задается кривой,
напоминающей по форме эллипс.
3. Проблемы эксплуатации и несущей способности подкрановых балок.
Усталостные трещины большой протяженности, возникают после 1-3 лет эксплуатации,
требованиями РД не допускается эксплуатация с такими повреждениями. Наибольшая
часть повреждений возникает в результате ослабления соединений секций (40%) из-за
сходов с рельсов крановых тележек. Основные дефекты и повреждения подкрановых
балок: прогибы верхнего пояса; трещины в сварном шве между стенкой и верхним
поясом; раскрытие стыка между подкрановыми балками и уступ в стыке рельсов;
отверстие в стенке балки. Основные типы трещин: продольные, перпендикулярно
ребрам жесткости; по сварному шву; трещины под сварным швом.
Приводится общая статистика отказов ТС различного типа, причины их
возникновения и данные неразрушающих методов контроля.
75
Москвичев Е. В.
ВЕРОЯТНОСТОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕСУРСА И
БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ ТРУБОПРОВОДОВ
Сибирский федеральный университет, Политехнический институт,
Красноярск, Россия
Магистральные газо- и нефтепроводы относятся к классу опасных объектов,
аварии которых могут иметь серьезные последствия. Для обеспечения безопасных
условий эксплуатации и предотвращения аварий проводится совершенствование
методов расчета прочности, долговечности и безотказности трубопроводов [1]. Одно из
важнейших направлений заключается в разработке методических основ вероятностного
моделировании ресурса и безотказности трубопроводов. При этом важно рассматривать
конструкцию не как абстрактный объект статистического анализа, а с учетом
характерных для него критериев безопасного состояния [2].
В работе проводилось вероятностные моделирование ресурса магистрального
трубопровода. Предварительный анализ объекта позволил выявить основные
случайные факторы, влияющие на безопасность и надежность системы. Основным
фактором, характеризующим условия нагружения, является внутреннее давление, для
описания изменения амплитуд которого, использовалось распределение Вейбулла с
параметрами  = 1,52 и  = 0,48 [3].
Далее анализ статистических данных аварий показал, что более 60% отказов
приходится на кольцевые сварные швы, имеющие технологические дефекты с
образованием хрупкой трещины и последующим ее выходом в основной метал. В связи
с этим, проводился расчет на прочность и долговечность кольцевого сварного
соединения с дефектом сварного шва в виде непровара. Глубина дефекта принималась
случайной величиной, распределенной по закону Вейбулла с параметрами  = 2,0 и
 = 2,0. Расчет проводился по критериям механики разрушения, а именно по критерию
критического коэффициента интенсивности напряжений [4].
Как показывали результаты, распределение числа циклов до разрушения
кольцевого сварного соединения соответствует экспоненциальному закону
распределения, а вероятность разрушения трубопровода по прошествии 20 лет
эксплуатации (от 1,5104 до 6104 циклов) достаточно высока, что подтверждается
анализом причин отказов действующих трубопроводов.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Махутов, Н.А. Ресурс безопасной эксплуатации сосудов и трубопроводов /
Н.А. Махутов, В.Н. Пермяков. – Н-ск: Наука, 2005. – 516 с.
2. Москвичев, В.В. Основы конструкционной прочности технических систем и
инженерных сооружений: В 3 ч. / В.В. Москвичев. – Н-ск: Наука, 2002. – Ч.1:
Постановка задач и анализ предельных состояний – 106 с.
3. Вероятностный риск-анализ конструкций технических систем / А.М. Лепихин,
Н.А. Махутов, В.В. Москвичев, А.П. Черняев. – Н-ск: Наука, 2003. – 174 с.
4. Матвиенко, Ю.Г. Модели и критерии механики разрушения / Ю. Г. Матвиенко.
– М.: ФИЗМАТЛИТ, 2006. – 328 с.
76
Мошева Н.В, Дьякова Т.И, Выгловская Н.В., Терехова Л.В,
Банаева Л.В.
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ НА РЕКАХ САМАРСКОЙ
ОБЛАСТИ
ОАО «Средволгогипроводхоз», Самара, Россия
Напорные сооружения, создающие водохранилища и пруды, и защитные
ограждающие дамбы, могут привести в результате аварий к возникновению
чрезвычайных ситуаций на больших территориях. Статистический анализ плотин
показывает, что на каждую из 1000 плотин в год приходится одна крупная авария с
тяжелыми последствиями - с жертвами, разрушением жилых и производственных
объектов, гибелью урожая.
Существующий фонд гидротехнических сооружений Самарской области
находится в состоянии, способствующем возникновению аварийных ситуаций.
Основными их причинами являются
- физический износ, старение конструкций и материалов. Срок сохранения
нормативной прочности бетонных конструкций - 75 лет, металлоконструкций 50 лет,
бетонные конструкции на многих сооружениях пришли в непригодное состояние;
- техническое несовершенство водосбросных сооружений, которые разрушаются
из-за недостаточного крепления концевой части и другим причинам;
- недостаточная пропускная способность водосбросных сооружений (фактическая
пропускная способность на 15-70% ниже расчетного расхода 1% обеспеченности);
- конструкция концевого участка водопропускных труб трубчатых водосбросов,
опирающегося на свайные опоры и завышенного над отметками нижнего бьефа на 1,52,0 м, что способствует образованию воронок размыва и подмыву свай, провисанию
труб;
- в конструкции крепления верхового откоса грунтовых плотин наблюдается
подмыв гребня от ветрового нагона, занижено превышение гребня плотин над НПУ;
- на сооружениях не проводятся или проводятся несвоевременно
предупредительные ремонты, что приводит к необходимости ремонтновосстановительных работ, которые также не проводятся повсеместно. Это является
нарушением правил содержания и эксплуатации гидроузлов и способствует
ухудшению их технического состояния;
- сокращение гидрологического. В конце 90-х гг. в области действовали 33
гидрологических поста наблюдения, в настоящее время - 16, что не позволяет
прогнозировать вероятные параметры паводков;
- отсутствие экономического стимулирования водохозяйственной деятельности,
прибыли от эксплуатации, а, следовательно, и отчислений на содержание гидроузлов.
Кроме того, ситуация усугубляется необоснованным и нерациональным
строительством малых водохранилищ и прудов хозяйственным способом. Плотины
таких прудов представляют собой земляные насыпи, разрушаемые во время весеннего
половодья и возводимые на спаде половодья вновь. В результате, на реках появляются
каскады прудов, среди которых пруды, построенные по проекту, и пруды, стихийно
возведенные местным населением.
ОАО «Средволгогипроводхоз» разработал областные целевые программы:
«Обеспечение безопасности гидротехнических сооружений Самарской области», и
«Расчистка русел малых рек Самарской области» Реализация данных программ
позволит значительно уменьшить ежегодные ущербы, возникающие при прохождении
паводков высокой обеспеченности, что приведет к экономии бюджетных средств,
выделяемых ежегодно на ликвидацию последствий возникаемых ЧС, улучшит
экологическое состояние водных объектов Самарской области.
77
Муминов К.К.
СВОЙСТВА ГРУППОВЫХ АЛГЕБР
m.muminov@rambler.ru
Пусть G - произвольная группа.  (G) -соответствующая групповая *-алгебра.
( H , ()) произвольное предгильбертово пространство. End (H ) - линейное
пространство всех линейных преобразований в H .
1
1
Пусть  :  (G)  End( H ) *-представление алгебры  (G) в H .
1
Подпространство L в H называется  (G) -инвариантным, если
1
 (a) L  L для
a  1 (G) . Элемент h H называется  1 (G ) - инвариантными, если
 (a) h   (a) h для всех a  1 (G), h  H , где  (a)  C .
Определение. Инволютивную алгебру A назовем h  -алгеброй, если для любого
*-представление  : A  End ( H ) и для любого ненулевого A - инвариантного
линейного функционала f  H  существует A - инвариантный элемент h H , такой
что f (h)  0 .
Инволютивную алгебру A назовем h  - алгеброй, если для любого *представления и для всякого A - инвариантного подпространства а H существует A любого
инвариантное дополнение.
1
Теорема. Для групповой алгебры  (G) следующие условия эквивалентны:
1)
2)
1 (G) - h  -алгебра;
1 (G) - h  - алгебра.
78
Мядзелец А.В.
ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ ГИС РАЙОНА ДЕЛЬТЫ Р.
СЕЛЕНГИ И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ
ОЦЕНОЧНОГО КАРТОГРАФИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
РИСКА ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, Иркутск, Россия
Геоинформационные технологии прочно вошли в современную научную
практику при разработке новых методов в решении задач от обычного
картографирования физико-географической ситуации до составления сложных планов
территориального развития и.т.д. Решение поставленных задач, как правило,
поддерживается
созданием
интегрированных
проблемно-ориентированных
геоинформационных систем (ГИС).
В данном случае на базе ГИС разрабатывается проблемно-ориентированная ГИС
и методы геоинформационного оценочного картографирования для прогнозирования
риска природного и техногенного происхождения (на примере района дельты р.
Селенги (Кабанский район, Республика Бурятия)).
Район дельты р. Селенги является сложной территорией и в физикогеографическом, и в социально-экономическом плане. Кроме того, он непосредственно
прилегает к оз. Байкал, а р. Селенга – является притоком Байкала, поэтому оценка
природных и техногенных рисков имеет важное значение не только на местном, но на
региональном и национальном уровнях. К природным рискам данной территории
относятся землетрясения, эрозийные процессы, засухи, заморозки, паводки и др. В
районе исследования располагаются промышленные предприятия, населенные пункты,
рекреационные объекты, объекты инфраструктуры, железная дорога, федеральная
автодорога, паром – существует возможность различных аварий.
Интегрированная проблемно-ориентированная ГИС района дельты р. Селенги для
прогнозирования риска создается в несколько этапов. На начальном этапе формируется
базовая ландшафтная ГИС в разрезе природно-хозяйственных выделов, содержит
информацию о физико- и экономико-географических условиях, степени нарушенности
земель, видах землепользования, социально-экономической ситуации и т.д. На основе
интегрированной базы данных формируется система характеристик природных,
социальных и экономических условий. Следующая стадия – оценка по факторной
системе потенциала «значения» (как экономической функции) и «чувствительности»
(как экологической функции) ландшафтов данной территории. Затем разрабатываются
планы территориального развития района исследования.
Заключительный этап работы – формирование интегрированной проблемноориентированной ГИС дельты р. Селенги, прогнозирование природного и техногенного
риска с использованием геоинформационных моделей, индикативных оценок и методов
ландшафтно-интерпретационного и полисистемного картографирования. Оценка риска
выполняется с использованием характеристик факторной системы и показателей
ландшафтного и индикативного планирования (значения и чувствительности),
полученных на предыдущих этапах работы. Результаты оценки предоставляются в ГИС
в векторном картографическом виде в разрезе природно-хозяйственных выделов и
позволяют наглядно определить вероятность риска, последствия для природных
ландшафтов и социально-экономического развития территории, а также рассчитать
величину возможного ущерба и компенсаций, необходимых для ликвидации опасных
воздействий или предотвращения риска.
Исследование выполнено при финансовой поддержке Фонда содействия
отечественной науке (номинация «Кандидаты наук РАН»)
79
Мясникова С.И.
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КРИТИЧЕСКИХ
ГЕОГРАФИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ И МЕТОДЫ ИХ
ИДЕНТИФИКАЦИИ НА ОСНОВЕ ОБРАБОТКИ БОЛЬШИХ
МАССИВОВ ДАННЫХ ГИС
Институт географии им. В.Б. Сочавы СО РАН, Иркутск, Россия
Критическая географическая ситуация – это стечение на данной территории
индивидуального набора внешних и внутренних обстоятельств, определяющих
возможный переход геосистемы в новое состояние, ставящих под угрозу ее
существование и прямо или косвенно угрожающих связанной с территорией жизни
людей. Это назревшая, потенциальная, но не свершившаяся ситуация. Задача
исследования заключается в формировании научных основ геоинформационного
моделирования и картографирования критических географических ситуаций, в
выявлении подобных критических ситуаций до того, как они становятся
чрезвычайными. Исследование проводится по совместному проекту институтов СО
РАН
для
создания
и
анализа
информационно-аналитических
систем
междисциплинарных исследований с применением ГИС, GRID и WEB-технологий.
Любой географический объект обладает огромным количеством характеристик и
связей между ними, т.е. является сложной динамической системой. Чтобы увидеть и
оценить признаки перехода такой системы в новое качество не достаточно жизненного
опыта нескольких поколений людей. Вместе с тем, в современном состоянии
территориальных систем важно видеть предвестники будущего, чтобы избежать
негативных последствий, таких как печальная судьба Аральского моря или земель
Прикаспия. Прогнозировать возможные изменения могут специалисты, изучающие и
знающие закономерности динамики сложных систем по многолетним наблюдениям и
опираясь
на
сравнительно-географический
анализ
и
большие
массивы
экспериментальных пространственно-временных данных. Особую актуальность
приобретают разработки, связанные с созданием информационных систем и
технологий, предназначенных для интеграции распределенных баз данных наблюдений
в единую информационную среду, мониторинга, анализа и моделирования состояния
геосистем. Это обеспечит понимание особенностей пространственной и временной
организации геосистем на базе совместимости и сравнимости разнородных данных.
Перспективным направлением в области прогнозирования и идентификации
критических ситуаций является подход, позволяющий с помощью моделей
формировать сценарии развития ситуации (траектории движения систем в фазовом
пространстве их переменных) на основе информации о структуре ее компонентов и
характеристиках межкомпонентных связей. ГИС обеспечивает интеграцию данных о
различных свойствах геосистемы и предоставляет уже отсортированные данные для
принятия оптимальных решений по предупреждению развития сложившейся ситуации.
Разработаны математические модели, описывающие механизмы взаимодействия
компонентов геосистем в различных географических ситуациях. Информационное
обеспечение моделей реализуется средствами ГИС на основе сравнительного анализа
больших массивов данных с выделением эталонных объектов и оценкой показателей их
динамики методами статистического анализа. Найденные показатели с использованием
разработанных моделей и математических методов определения устойчивости по
Ляпунову позволяют количественно оценить устойчивость экосистем и
дифференцировать их по этому свойству.
Основываясь на результатах моделирования, дается прогноз поведения
исследуемых объектов путем формирования наиболее вероятных вариантов развития
ситуации.
80
Никульцев В.С., Стубарев В.М., Шабальников И В., Белов С.Д.
ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗАННОСТИ ПОТОКОВ ДАННЫХ
МЕЖДУ СЕТЕВЫМИ АБОНЕНТАМИ
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
В докладе обсуждаются задачи мониторинга телекоммуникационной
инфраструктуры Новосибирского сегмента сети передачи данных СО РАН. Решение
этих задач необходимо для поддержки эффективного управления сетью, обеспечения
надежности ее функционирования, гарантированного качества обслуживания
абонентов и безопасности, а так же для сбора статистики и детального контроля
выполнения абонентами сети установленного регламента работы (фискальные задачи).
Неотъемлемой частью мониторинга телекоммуникационных сетей является
определение связности потоков данных между сетевыми абонентами и контроль за
динамикой возникающих при этом топологических структур.
Авторами выделяются подмножества параметров доступных для измерений и
определяющих объекты мониторинга, а также устанавливается связь с временным
пространством, на котором эти параметры определены. Рассматриваются доступные
технологии
извлечения
параметров
и
описывается
ряд
используемых
инструментальных программных комплексов, предназначенных для решения
некоторых задач сетевого мониторинга. Предлагается и функционально описывается
комплекс программно-технических средств для оценки потоков данных между
сетевыми субъектами, представленными адресными сегментами или адресами
абонентов сети, или агрегатами, состоящими из списков адресов абонентов. Значения,
описывающие потоки между сетевыми субъектами, представляются в виде элементов
двухмерных матриц.
Реализующий указанные выше функции комплекс программ включает
графические средства отображения и анализа динамики потоков, обеспечивает
соответствующей информацией технологические службы сети, использующие
результаты подобного мониторинга для последующего принятия управленческих
решений.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных
исследований (проект 06-07-89038), Программы интеграционных фундаментальных
исследований СО РАН (проект 1.7), Программы государственной поддержки научных
исследований, проводимых ведущими научными школами Российской Федерации
(проект НШ-9886.2006.9), государственного контракта 2007-4-1.4-00-04-103
81
Ноженкова Л.Ф., Исаев С.В., Ничепорчук В.В.
КОМПЛЕКСНАЯ ПОДДЕРЖКА ПРИНЯТИЯ РЕШЕНИЙ ПО
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛИКВИДАЦИИ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ
СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА В
РЕГИОНЕ
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
Главными направлениями политики в области предупреждения и ликвидации
чрезвычайных ситуаций (ЧС) являются повышение достоверности прогнозирования и
качественное управление ликвидацией ЧС. Одним из основных способов решения этих
задач является вне-дрение информационных систем оценки последствий
промышленных аварий, пожаров и при-родных катастроф, а также поддержки принятия
решений при их ликвидации.
Решение столь масштабных задач невозможно без построения сценариев развития
ЧС, обработки статистики ЧС, анализа различных методик и информационных
ресурсов. Институт вычислительного моделирования занимается проблемами
управления в ЧС уже более 10 лет. За это время были разработаны программные
комплексы по оценке последствий техногенных ЧС, экспертные геоинформационные
системы для паводковых ЧС и оценке рисков производственных и бытовых пожаров в
сельских населенных пунктах [1, 2].
Эти системы разработаны по единой технологии, ориентированы на решение
следующих задач: 1) расчет последствий техногенных ЧС на потенциально опасных
объектах (химические аварии, взрывы, пожары, расчет рисков), поддержка принятия
решений по ликвидации ЧС и расчет техногенных рисков для объектов и территорий;
2) подготовка, оперативный контроль, управление силами и средствами во время
весенне-го паводкового сезона в регионе; 3) автоматизация работы специалистов
службы пожаротушения по расчету рисков промышленных и бытовых пожаров в
сельских районах и формирование рекомендаций по управлению силами и средствами
ликвидации пожаров и их реструктуризации.
Системы построены на принципе интеграции современных информационных
технологий. Центральным элементом является экспертная подсистема фреймового
типа. Редактор баз знаний позволяет моделировать различные ситуации с
использованием математических моделей баз данных и картографической информации.
ГИС-модуль позволяет проводить оперативный анализ данных, моделировать на
цифровых картах зоны ЧС, получать разнообразную справочную информацию.
Настраиваемый интерфейс инструментальной системы позволяет логически
интегрировать компоненты и строить системы для других типов ЧС по тем же
принципам. Информационная поддержка осуществляется на всех этапах управления
ЧС, а в случае возникновения ЧС – оперативное и максимально эффективное
реагирование согласно складывающейся обстановке. Опыт внедрения систем
показывает, что наибольшую пользу они приносят в случае постоянного их
использования и пополнения информационных ресурсов.
1. Дмитриев А.И. Экспертная геоинформационная система ЭСПЛА / Дмитриев
А.И., Исаев С.В., Карев В.Ю., Нейман К.А., Ноженкова Л.Ф., Шатровская Е.В. –
Красноярск: ИВМ СО РАН, 1998. – 112 с.
2. Евсюков А.А., Ничепорчук В.В., Ноженкова Л.Ф. Методы информационной
поддержки в период паводковых ЧС в Красноярском крае" /Проблемы информатизации
региона. ПИР-2005. Материалы Всеросс. научно-практ. конф. – Красноярск: ИТПЦ С.
121-125.КГТУ, 2005. Т.1.
Работа выполнена при поддержке гранта Президента РФ для ведущих научных
школ НШ-3428.2006.9
82
Нуднер И.С.1, Максимов В.В.2
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ НАНОСОВ
В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ
Научно-Исследовательский Центр 26 ЦНИИ МО РФ, Санкт-Петербург, Россия
С-Петербургский госуниверситет технологии и дизайна, Санкт-Петербург, Россия
1
2
Литодинамические процессы, протекающие на участках побережья с
прилегающей к ним акваторией, часто приводят к изменению формы дна и береговой
линии. Поэтому в практической деятельности большое внимание уделяется
исследованию процессов динамики наносов. Наносы, представляющие собой галечногравийные, песчаные или илистые донные грунты, при достаточно интенсивном
воздействии воды приходят в движение. Мелкие фракции переходят во взвесь, а более
крупные – перемещаются в придонном слое.
При движении наносов можно выделить три стадии. Это – вовлечение наносов из
донных отложений в движение, перемещение наносов и переход движущихся наносов в
донные отложения.
Построение общей модели движения наносов затруднительно и в настоящее
время не завершено. Как правило, выполняется моделирование отдельных компонент
процесса.
В данной работе, основанной на методах, разработанных профессором СанктПетербургского университета Ю.З. Алешковым [1-3], рассмотрены две конкретные
задачи – отложение наносов у береговой линии и у мола. Полученные в ходе решения
указанных задач нелинейные дифференциальные уравнения в частных производных
параболического типа интегрируются численно с применением аппарата разностных
схем.
Предложенные методики применяются для количественной оценки отложения
наносов у оградительных сооружений, а также для оценки количества наносов,
проникающих на акваторию порта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алешков Ю.З. Течение и волны в океане. - С-Петебург: С-Петербургский
университет, 1996. – 228 с.
2. Алешков Ю.З. Распространение примесей в океане // Вестник СПбГУ. - Сер. 1. 2001.- Вып. 1. - № 1.
3. Алешков Ю.З. Динамические процессы в прибрежной зоне моря // Вестник
СПбГУ. - Сер. 1. - 2003. - Вып. 1. - № 1.
83
Окладникова Е.Н., Сугак Е.В.
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ РИСКОВ
Сибирский государственный аэрокосмический университет, Красноярск, Россия
Инженерно-технологический центр ООО «РУС-Инжиниринг», Красноярск, Россия
В числе основных причин роста числа аварий и техногенных катастроф - высокий
уровень износа основных фондов и исчерпание проектных ресурсов машин и
оборудования, низкий уровень инвестиций и недостаточная нормативно-правовая база
в области природно-техногенной безопасности [1]. Особенностью развития
техногенной среды за последнее время является также принципиальное изменение ее
системных свойств [1,2]: возникновение рисков, обусловленных длинными причинноследственными связями, междисциплинарный характер рисков, глобальные изменения
техногенного характера, высокая чувствительность к «слабым воздействиям»,
сокращение возможностей прогнозирования развития аварий и катастроф
традиционными методами и др.
В связи с этим, а также в силу ряда других причин, в настоящее время постановка
многих проблем, связанных с техногенным риском и промышленной безопасностью,
принципиально меняется: наметился переход от анализа опасностей к анализу рисков,
от изучения явлений, не зависящих от человека (природных катастроф) к анализу
техногенных, экологических и социальных катастроф, непосредственно связанных с
деятельностью человека и являющихся следствием принимаемых решений. Это с
неизбежностью приводит к необходимости использования системного подхода к
проектированию и эксплуатации потенциально опасных технических объектов, анализу
техногенных рисков и промышленной безопасности с использованием методов
системного анализа, теории надежности, исследования операций, теории принятия
решений, многокритериальной оптимизации [3-5].
Научные исследования и некоторые организационно-правовые решения
последнего времени подготовили условия для создания системы управления риском
возникновения аварийных ситуаций, перехода к оптимизации и нормированию
допустимых рисков [4,5]. В частности, разработанные методики позволяют
минимизировать техногенный риск и обеспечить оптимальное управление
безопасностью потенциально опасных промышленных объектов при решении прямой
(обеспечение заданного уровня безопасности при минимальных затратах) или обратной
(обеспечение максимального уровня безопасности при соблюдении некоторых (обычно
экономических) ограничений) задач оптимизации.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шокин Ю.И., Махутов Н.А., Москвичев В.В., Шабанов В.Ф. Проблемы
природно-техногенной безопасности регионов Сибири // ЭКО. – 2003. – № 8.
2. Владимиров В.А., Воробьев Ю.Л., Салов С.С. и др. Управление риском. Риск.
Устойчивое развитие. Синергетика.- М., 2000.- 431 с.
3. Сугак Е.В., Василенко Н.В., Назаров Г.Г. и др. Надежность технических
систем.- Красноярск: МГП «Раско», 2001.- 608 с.
4. Сугак Е.В. Системный анализ экологических рисков.- Современные методы
математического моделирования природных и антропогенных катастроф. Труды VIII
Всероссийской конференции.- Кемерово, 2005. – С. 303-321.
5. Сугак Е.В. Информационные технологии анализа и оценки социальноэкологического риска.- Труды Международной конференции «Вычислительные и
информационные технологии в науке, технике и образовании».- Павлодар, 2006. Т. 2. - С.226-235.
84
Павлов В.Е., Суторихин И.А., Хвостов И.В.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕПЕРНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ ХИМИЧЕСКИХ
ЭЛЕМЕНТОВ, ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ СНЕГОВОЙ ПОКРОВ
АЛТАЙСКОГО КРАЯ
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Для практического обнаружения очагов загрязнения снежного покрова
антропогенными аэрозолями, имеющими в своем составе токсичные элементы,
необходима предварительная систематика их пространственного и временного
распределения и последующая картография изолиний типичных («реперных»)
концентраций. С этой целью в течение 6 сезонов в Алтайском крае в первых числах
марта проводится отбор снежных проб в 52 пунктах. Пробы фильтруются; из
нерастворимого осадка прессуются специальные таблетки, которые подвергаются
рентгено-флуоресцентному анализу в ИЯФ СО РАН. Определяются концентрации 28
химических элементов, в литре талой воды, в килограмме сухого вещества, а также
массовые выпадения на площадь 1 кв. метр. Анализ распределений числа проб по
концентрациям для суммарных загрязнителей и отдельных элементов показал, что они
следуют логонормальному закону. Возникает необходимость использования в расчетах
загрязнения площадей не среднеарифметических, а среднегеометрических
концентраций. Их вычисление оказалось возможным лишь для 10 элементов: Cl, K, Ca,
Ti, Mn, Fe, Cu, Zn, Br и Pb в 47 пунктах отбора, что составляет 90% от их общего числа.
Вычислены средние логарифмы концентраций элементов во всех 47 пунктах,
находящихся на окраинах промышленных городов (Барнаул, Рубцовск, Бийск и др.) и в
фоновых условиях. Показано, что распределение химических элементов по логарифмам
концентраций четко повторяется из года в год с коэффициентом корреляции 0,98 и
носит явно выраженный линейный характер. Тангенс угла наклона прямой к осям равен
1. Следовательно, не только средние логарифмы, но и сами концентрации линейно
связаны между собой. Наличие подобной связи позволяет прогнозировать содержание в
снеге не определявшиеся элементы по измерениям концентраций других, входящих в
вышеприведенный список.
Сопоставление элементного состава проб с большим и малым содержанием
аэрозоля показало, что и на большом удалении от городов осажденный зимний
аэрозоль имеет преимущественно антропогенную природу: коэффициент корреляции
для логарифмов концентраций равен 0,95.
Вычислено загрязнение снегового покрова на водосборном бассейне Верхней Оби
площадью 27000 кв. километров различными элементами. Приводятся результаты
сопоставления элементного состава аэрозоля, накопленного в снеге Алтайского края и
Кемеровской области.
85
Паничкин А.В.
ЧИСЛЕННОЕ СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ДЛЯ РАСЧЕТА ПЕРЕНОСА
ПРИМЕСЕЙ ОТ ТОЧЕЧНОГО ИСТОЧНИКА
Омский филиал института математики им. Соболева СО РАН, Омск, Россия
Для расчета стационарного переноса примесей от точечного источника двумерной
области рассматривается применение некоторых разностных cхем на равномерной
сетке как с обычной аппроксимацией, так и с улучшенной на основе интегроинтерполяционных построений [1]. Для сравнения также используется применение
алгоритма уменьшения схемной вязкости, дающего наилучшие приближения при
малых коэффициентах диффузии.
Для расчета концентраций примеси в окрестности точечного источника, где
значения становятся неограниченными, используется несколько известных подходов.
Это и переход от нестационарного переноса к стационарному, и применение
приближенных аналитических решений в малой окрестности источника, а также
выделение малой окрестности, меньшей шага сетки, для ухода от неограниченных
значений решения с выполнением интегрального условия по мощности источника
вдоль границы этой окрестности [2]. Кроме равномерной сетки для сравнения по
точности расчетов с целью повышения ее используются некоторые известные способы
мельчения сетки.
Проведены сравнительные расчеты по различным схемам для тестовой
стационарной двумерной задачи переноса от точечного источника в единичной области
в широком диапазоне чисел диффузии (10-2 - 10-6), при различных направлениях
вектора переноса и при различном числе шагов по каждому пространственному
направлению (20,40,80,160). Показано преимущество для диапазона малых чисел
диффузии схем повышенной точности и алгоритма уменьшения схемной вязкости (при
несовпадении направлений переноса с узловыми линиями двумерной сетки).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Паничкин А.В. Схема для двумерной задачи конвективно-диффузионного
переноса с нелинейными коэффициентами и правой частью// Труды международной
конференции: Вычислительные и информационные технологии в науке, технике и
образовании. – Т.2. - Павлодар: ТОО НПФ "ЭКО", 2006. – С. 103-109.
2. Паничкин А.В. Численное решение двумерной задачи переноса примесей с
применением локальной интерполяции в окрестности точечного источника. //
конференции: Современные методы математического моделирования природных и
антропогенных катастроф. – Кемерово, 2005. - С. 254-261.
86
Паньшин А.Е., Соловьёв И.Г.
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРЕДЕЛЬНЫХ ТЕМПЕРАТУРНЫХ
СОСТОЯНИЙ МЕРЗЛЫХ ОСНОВАНИЙ ОБУСТРОЕННЫХ
ТЕРМОСИФОНАМИ
Институт Криосферы Земли, Тюмень, Россия
Современной расчетной основой в задачах конструирования подземных
хранилищ, стабилизации мерзлотных условий оснований промышленных сооружений
выступают схемы численного моделирования, обладающие высокой разрешающей
способностью, но между тем ресурсоемкие и не столь эффективные в стадии
оптимальных технологических решений.
В работе развивается линеаризованный алгебраический анализа температурного
поля массива мерзлого грунта, возмущенного свайным основанием, обустроенного
морозильным устройством пассивного типа. Переменные состояния системы
характеризуют осредненные температуры конечных элементов массива, заданных
симметричной послойно-цилиндрической структурой.
В основе анализа лежит представление о графиках краевых функций, как
синусоидальных кривых
 0  q0  c0 sin  ,  n 1  q n 1  c n 1 sin   bn 1 cos ,   t ,   2 365 ,
в которых время t исчисляется в сутках. Искомые переменные состояния
введенных систем уравнений ищутся также в классе гармонических функций первого
приближения.
Разрешая введенную систему относительно спектрального состояния центральной
зоны приходим к искомому результату, отражающему предельные значения вариации
температур первого цилиндра массива мерзлого грунта в зависимости от
интенсивности свайного возмущения и морозильной компенсации.
В зависимости от интенсивности циркуляции хладагента или мощности
морозильника устанавливаются оценки предельно возможных форм термического
состояния массива мерзлого грунта.
Замечательное свойство спектрального анализа в том, что по данным решения
сразу восстанавливаются границы предельных послойных вариаций температур на
годовом цикле
1 (t )  [ 1 , 1 ] ,  i1  qi1  ai1 ,  i1  qi1  ai1 , ai1  ci21  bi21 .
В приведенной интервальной оценке практический интерес имеет график  1 ,
устанавливающий размер деятельного слоя грунта (глубины оттаивания).
Задача управления мерзлым состоянием глубинных уровней массива мерзлого
грунта может быть поставлена как обеспечение предписанных свойств графика  1 .
Несмотря на то, что приведенная схема анализа является приближенной, она
устанавливает явные соотношения для огибающей предельного растепления грунта,
обустроенного сифоном от характеристик этого сифона, что крайне важно в задачах
структурно-параметрического синтеза системы автоматизированной мерзлотной
стабилизации.
87
Перегудин С.И., Холодова С.Е.
РЕДУКЦИЯ УРАВНЕНИЙ ДИНАМИКИ ИДЕАЛЬНОЙ
НЕСЖИМАЕМОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ ВРАЩАЮЩЕЙСЯ
ЖИДКОСТИ
Санкт-Петербургский государственный университет, Санкт-Петербург, Россия
Согласно работам Г. Альфвена связь между электромагнитными и
гидродинамическими явлениями возрастает с увеличением линейного масштаба
явления. Для крупномасштабных явлений эта связь может быть достаточно сильной. В
частности, это относится, например, к недрам звезд и жидкому ядру Земли [1].
Вопросам о крупномасштабных движениях электропроводной жидкости
посвящено множество работ [2]-[4]. В них рассматривается модель, построенная в
приближении быстрого вращения. В рамках этого подхода полагают, что в уравнении
движения можно пренебречь силой инерции. В результате возникает проблема
связанная
с
тем,
что
геострофическая
скорость
не
удовлетворяет
магнитострофическому уравнению. Для преодоления соответствующих трудностей
необходимо привлекать вязкие силы и пренебрегать вязкостью, когда это допустимо.
В работах [3], [4] анализировалась задача в слое, заключенном между
плоскостями. В данном исследовании предполагается, что границы слоя не являются
постоянными, а представляют собой поверхности, изменяющиеся в пространстве и во
времени, также в уравнениях движения производится учет инерционных членов.
Рассматривается тонкий вращающийся слой идеальной электропроводной
несжимаемой жидкости, ограниченный снизу подвижным дном, заданным
относительно отсчетного уровня неизвестной поверхностью, а сверху – поверхностью,
описываемой известной функцией. Ось вращения жидкости совпадает с вертикальной
осью. Колебания рассматриваемой жидкой среды принято описывать системой
уравнений, включающей в себя уравнение неразрывности, уравнение движения,
уравнения Максвелла – индукции и соленоидальности магнитного поля. При этом
предполагается, что магнитная проницаемость постоянна.
Векторный характер представленной системы уравнений приводит к
определенным трудностям их исследования. Поэтому естественным является
стремление свести исходную векторную систему к эквивалентным скалярным
уравнениям для вспомогательных функций. Предположение о малости отношения
вертикального масштаба движения к горизонтальному позволяет уменьшить число
динамических уравнений, число искомых функций и число независимых переменных.
Граничными условиями являются условия непротекания через вертикальные границы
рассматриваемой области и задание магнитного поля на них. В результате
исследования получено представление решения магнитогидродинамической задачи о
малых возмущениях в рассматриваемом жидком слое. Проведена редукция исходной
векторной системы уравнений к одному скалярному уравнению для
модифицированного гидромагнитного давления.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Альвен Г. и др. Космическая электродинамика. - М.: Мир, 1967. 260 с.
2. Busse F.H. A model of the geodynamo // Geophys. J.Roy. Asron. Soc. – 1975. № 42. – Р. 437-459,.
3. Zhang K.-K., Busse F.H. Finite amplitude convection and magnetic field generation
in a rotating spherical shell. // Geophys. Asrophys. Fluid Dyn., 44, 33-54, 1988.
4. Fearn D.R., Proctor M.R. Hydromagnetic waves in a differentially rotating sphere. //
J. Fluid Mech. – 1983. – №128. – Р. 1-20.
88
Пережогин А.С., Шевцов Б.М., Сагитова Р.Н., Водинчар Г.М.
МОДЕЛЬ ЗОН ГЕОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ПРИ
ПОДГОТОВКЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
Институт космофизических исследований и распространения радиоволн ДВО
РАН, Камчатская обл., с. Паратунка, Россия
При проведении геоакустических наблюдений на Камчатском сейсмическом
полигоне регистрируются предвестники землетрясений в килогерцовом диапазоне
частот за сотни километров от эпицентров. Интенсивность геоакустической эмиссии
возрастает за несколько часов до сейсмического события, что связано с изменением
напряженно-деформированного состояния среды.
В настоящей работе рассмотрена модель формирования зон геоакустической
эмиссии по уровням деформации. Фоновый уровень акустических сигналов
соответствует относительной приливной деформации 10E-8, а в период подготовки
землетрясения усиливается отклик геоакустических сигналов на увеличение
деформаций. На основе математической модели простой сосредоточенной силы в
упругом полупространстве выполнены расчеты полей напряжений и деформаций, а
также рассмотрено пространственное распределение зон геоакустической эмиссии с
различными уровнями деформаций.
В рамках рассматриваемой модели проведен расчет поля векторов смещений и
найдено отклонение векторов смещения от радиус-векторов точек пространства.
Максимум акустического излучения совпадает с вектором смещения. Таким образом,
не смотря на простоту модели, удалось получить согласование модели с наблюдаемым
отклонением пеленга акустического сигнала от направления на источник деформаций.
89
Пикинеров П.В.1, Власов Е.В.2, Соловьев И.Г.2
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАСЧЕТЕ
ГРАФИКОВ ПДС1
1
Институт Криосферы Земли, Тюмень, Россия,
2
НИИ СУАТ, ТюмГНГУ, Тюмень, Россия
Современный регламент нормирования сбросов, рассчитанный из условия 95%
обеспеченности уровня водности реки, устанавливает жесткие ограничения по
допустимым величинам ПДС. Часто возникающие противоречия между
производственными структурами, службами жилищно-коммунального хозяйства с
одной стороны и органами экологического надзора с другой разрешаются на основе
утверждения норм временно согласованных сбросов (ВСС). Величины ВСС, как
правило, фиксируют факты реальных социально – экономических условий
эксплуатации водотоков и согласуют сроки доведения сбросов до нормативов качества.
В периоды действия ВСС нормы качества воды ничем ни лимитируются, а в условиях
рынка, когда любые экологические требования рассматриваются с позиции
допольнительных затрат, временные условия за счет пролонгации ВСС переходят в
долговременные. По сути в ресурсных регионах утрачивается основное свойство
государственного регулирования - управляемости химической загрязненностью
водотоков.
Одно из направлений преодоления отмеченной кризисной ситуации основывается
на введении годового графика ПДС, который рассчитывается по модели гидрографа
95% обеспеченности. В докладе изложена технология построения камерной модели
водотока на основе геоинформационной векторизации и последующего расчета
параметров стока для площади водосбора, приуроченного к обследуемому участку
реки. Настройка модели по параметрам и осадкам 50%, 75% и 95% обеспеченности
осуществляется на основе согласования с данными статистического анализа оценки
водности, закрепленных в действующих государственных и отраслевых стандартах
[1,2,3,4].
Приводится сравнительный анализ результатов нормирования коммунальнобытовых сбросов г. Салехард в р. Васьеган рассчитанных по установленному
регламенту и предложенной методике.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Временные методические рекомендации по расчету предельно допустимых
сбросов (ПДС) загрязняющих веществ в водные объекты со сточными водами.
Ленкомприрода, 1990.
2. Методические указания по разработке нормативов предельно допустимых
сбросов вредных веществ в поверхностные водные объекты. - М., 1999.
3. Караушев А.В. Методические основы оценки и регламентирования
антропогенного влияния на качество поверхностных вод. - Л.: Гидрометеоиздат, 1987.
4. Методика расчета предельно допустимых сбросов (ПДС) веществ в водные
объекты со сточными водами. - Харьков, 1990.
1
ПДС – предельно допустимый сброс
90
Потемкин В.Л.1, Латышева И.В.2, Макухин В.Л.1
ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ
РЕГИОНА ОЗЕРА БАЙКАЛ
Лимнологический институт СО РАН, Иркутск, Россия;
Иркутский государственный университет, Иркутск, Россия
1
2
Лесные пожары возникают вследствие природных явлений (например, удар
молнии), но значительно чаще от рук человека. Наряду со значительным материальным
ущербом они представляют опасность для людей и биосферы вследствие загрязнения
окружающей среды. Кроме того, такие пожары угрожают выведением экосистем,
воспринимающих вредную нагрузку, из равновесия с необратимыми негативными
последствиями.
С использованием информации Байкальского регионального информационного
компьютерного центра проведён анализ лесопожарной обстановки в регионе озера
Байкал в тёплые периоды 2005-2006 гг. Определены очаги возникновения пожаров,
направления распространения дымовых шлейфов. Рассмотрены метеорологические
условия, наблюдавшиеся при возникновении очагов возгорания и распространении
огня.
С помощью математической модели исследовались процессы распространения и
трансформации продуктов горения при лесных пожарах в регионе Байкала. Проведено
сравнение результатов расчётов концентраций газовых примесей с данными измерений,
получено их удовлетворительное соответствие. Проанализировано влияние
метеорологических условий на качество воздуха при пожарах в регионе озера Байкал.
Работа поддержана РФФИ, гранты № 05-05-97232-р и № 06-05-64142.
91
Рапута В.Ф.
МЕТОДЫ ОЦЕНИВАНИЯ ГАЗОАЭРОЗОЛЬНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ
ТЕРРИТОРИЙ ПО ОГРАНИЧЕННОЙ ВХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
Институт вычислительной математики и математической геофизики СО РАН,
Новосибирск, Россия
Для количественного описания процессов загрязнения атмосферы методами
прямого моделирования необходимо использование значительных объёмов входной
информации, что далеко не всегда возможно в реальных условиях. С другой стороны
проблематично получить достоверную картину загрязнения атмосферы и поверхности
земли лишь на основе данных наблюдений, что в значительной степени связано с
недостаточностью и фрагментарностью этих данных.
Более детальный анализ возникающих проблем показывает, что существует
возможность достаточно успешного проведения дальнейших исследований на основе
моделей оценивания полей концентраций с использованием данных наблюдений и
модельных описаний распространения примесей в рамках постановок обратных задач.
Этот подход дает возможность оценивать информативность систем наблюдений и
оптимизировать положение и количество точек отбора проб. Использование методов
теории подобия и агрегирования параметров, априорные сведения о характеристиках
источников примеси и протекающих атмосферных процессах позволяет существенно
снизить степень неопределённости в моделях оценивания и соответственно уменьшить
требования к объёму необходимой экспериментальной информации.
В докладе обсуждаются также примеры использования предложенных моделей и
методов для оценивания параметров источников примесей и реконструкции полей
разового и длительного загрязнения атмосферного воздуха, почвенного и снежного
покрова в зонах интенсивного воздействия промышленных предприятий Урала,
Западной и Восточной Сибири, показана возможность использования экономичных
способов ведения мониторинговых наблюдений.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ-ОБЬ, грант 05-05-98006,
проектов Президиума РАН 16.6, 16.11.
92
Ротанова И.Н.
КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ОЦЕНКЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Географические карты (топографические и тематические) часто используются в
задачах математического моделирования природных и природно-техногенных
процессов не только в качестве источников информации или для пространственного
отображения результатов, но и в процессе анализа и интерпретации получаемых новых,
в том числе промежуточных, рабочих, данных. Например, аналитические карты,
отображающие первичную информацию (результаты измерений), могут быть базой для
синтетических и комплексных карт, получаемых в автоматизированном режиме по
результатам картографического и математического моделирования.
В понятие экологического риска входит как минимум две составляющих, которые
могут результативно анализироваться посредством картографического моделирования.
Одной составляющей является природный риск, проявления которого выражаются в
резких событийных изменениях геосистем и отдельных их компонентов.
Картографический метод исследований позволяет проводить пространственный анализ
состояния геосистем по их экологически значимым характеристикам, в том числе
выполнять оценку вероятности природно-экологического риска. Картографическое
моделирование позволяет оценить климатический, геоморфологический, экологопочвенный и другие частные природные риски.
Другая составляющая – социо-технологический риск, определяющийся
вероятностью возникновения технологических катастроф; чрезвычайных ситуаций,
возникающих под влиянием антропогенных воздействий; степенью потенциальной и
актуальной опасности для здоровья человека. Картографическое моделирование
экологических ситуаций, сложившихся на отдельных территориях, позволяет выделить
региональные и локальные очаги с различной степенью проявления экологического
риска, исследовать предпосылки его возникновения, оценить реальное воздействие
факторов риска на человека и окружающую среду. Выявление источников риска,
определение набора оценочных параметров, типизация территорий могут выполняться
как на основе непосредственного визуально-интерактивного анализа объектов
картографирования, так и с использованием атрибутивной и количественной
информации баз данных компьютерных карт и геоинформационных систем.
В основу методики ранжирования территории по степени экологического риска
положен эколого-географический анализ, а также картографический метод
исследований, выявляющий специфику природных условий и нагрузку антропогенного
воздействия, а так же позволяющий выполнить оценку состояния окружающей среды и
здоровья населения. В качестве информационных единиц и основы ранжирования при
картографическом моделировании обычно принимается ландшафтная структура
территории.
В процессе ландшафтно-экологического картографирования составляется
развернутая матрица условий, факторов и взаимосвязей, которая позволяет не только
всесторонне охарактеризовать, проанализировать соотношения между свойствами
природных комплексов и антропогенной нагрузкой, но и выявить в результате
изменения в окружающей среде, приводящие к предпосылкам неблагоприятных
экологических процессов и явлений – экологическому риску. Это наглядно
отображается на созданных картах экологических и медико-экологических ситуаций
Алтайского края, на последней выделено 34 эколого-географических района, имеющих
пятиступенчатую градацию по степени проявления экологического риска.
93
Рычков А.Д.
ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ НА ОСНОВЕ
ТВЕРДОТОПЛИВНОГО ГАЗОГЕНЕРАТОРА
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
Моделируется работа пламегасящего устройства раздельного снаряжения,
представляющего собой цилиндр (Рис.1), в центральной части которого находится
твердотопливный
газогенератор
кратковременного
(импульсного)
действия,
окруженный насыпным мелкодисперсным пламегасящим веществом. Верхняя и
нижняя крышки цилиндра являются непроницаемыми и неподвижными, так что
движение частиц в цилиндре под воздействием газообразных высокотемпературных
продуктов сгорания высокого давления происходит
только в радиальном направлении. Такого типа
устройства способны в течение короткого времени (50 –
100 мск) генерировать и транспортировать облако
аэрозолей высокой плотности в зону горения, что не
удается сделать с помощью традиционных средств
пожаротушения. Под воздействием давления продуктов
Рис.1.
Схема сгорания
газогенератора
начинается
процесс
устройства
компактирования (уплотнения) частиц и их движение в
режиме «пробочного» пневмотранспорта. После выхода такой «пробки» из цилиндра
начинается ее разрушение истекающими высокотемпературными продуктами сгорания,
затем формирование облака частиц и транспортировка их в окружающей среде.
При истечении продуктов сгорания формируется интенсивная волна сжатия
(баллистическая волна) и следующая за ней волна разрежения, температура в
которой быстро падает, что является дополнительным фактором, способствующим
тушению пламени. Изменением геометрических конфигурациями верхней и нижней
крышек можно управлять формированием облака аэрозолей, направляя его
движение в зону горения.
В качестве математической модели несущего газа использовалась осредненная по
Фавру система уравнений Навье-Стокса, замыкаемая q  ω моделью турбулентности.
Описание движения частиц проводилось в рамках траекторной модели пробных частиц
с учетом их испарения. Влияние турбулентной природы поля течения несущего газа на
движение частиц моделировалось с использованием стохастического подхода.
Для расчета течения несущего газа применялась противопотоковая LU разностная
схема второго порядка точности, обладающая TVD свойствами. Расчет движения
частиц проводился с помощью А-устойчивой разностной схемы второго порядка
точности.
С помощью численного моделирования исследовано протекание процессов
образования и распространения облака мелкодисперсных частиц, распределение
концентрации продуктов разложения частиц пламегасителя, а также взаимодействие
облака частиц с подстилающей поверхностью. Результаты расчетов показали, что
динамические характеристики облака частиц существенно зависят от температуры и
давления продуктов сгорания газогенератора, длительности его работы, от размеров
частиц, от температуры окружающей среды и от характера взаимодействия частиц с
подстилающей поверхностью.
Работа выполнена при поддержке программы междисциплинарных интеграционных
исследований СО РАН (проекты 2006-28, 2006-113) , программы фундаментальных
исследований ОЭММПУ РАН (проект 4.1.1) и научной школы НШ-9886.2006.9
94
Сибгатулин В.Г.1, Симонов К.В.2, Перетокин С.А.1,
Краснораменская Т.Г.1
АНАЛИЗ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ ОБЛАСТИ
ВЛИЯНИЯ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС
Экологический центр рационального освоения природных ресурсов, Красноярск,
Россия; 2Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
1
Работа посвящена анализу влияния геодинамической факторов для области
влияния гидроузла Богучанской ГЭС. Район Нижнего Приангарья характеризуется
высокой степенью неотектонической неоднородности, и повышенной геодинамической
активностью, кроме того, в районе строительства ГЭС отмечены многочисленные
оползневые явления. Неблагоприятными факторами также являются наличие
карбонатных карстовых форм в зоне основания будущей плотины.
Сейсмическая опасность района строительства ГЭС, определяется совокупностью
сейсмического воздействия от местных и удаленных очагов землетрясений. Поскольку
плотина рассчитана на длительный срок эксплуатации, необходимо контролировать
воздействие на оползневой процесс не только фоновой (исходной) сейсмичности, но и
более слабых землетрясений (наведенная сейсмичность). Они, как известно,
провоцируются при заполнении искусственного водохранилища. Существенным в этой
связи представляется также оценка вероятных гидрофизических эффектов, которые
могут возникнуть в акватории водохранилища.
На основании данных полученных в результате исследований предлагается ряд
мероприятий для минимизации рисков и возможных ущербов при аварийных
ситуациях в процессе строительства и эксплуатации ГЭС.
Выводы по результатам исследований. При строительстве и эксплуатации
плотины ГЭС необходимо учитывать геодинамические особенности изучаемой
территории. По мере затопления водохранилища Богучанской ГЭС можно ожидать в
условиях «мелкоблочной» неотектонической структуры, связанной с особенностью
геологического строения (разломы, крутосклонный рельеф, выщелачивание солей из
карбонатных отложений – карстообразование и т.д.), наведенную сейсмичность до 4
баллов, которая приведет к техногенным землетрясениям и аномальным
геодинамическим подвижкам.
Для оценки опасности подобных сейсмических событий для гидротехнических
сооружений ГЭС необходимо выполнить микросейсморайонирование насыпной части
плотины и площадок примыкания тела плотины к берегам. Особенно это актуально в
связи с оползневыми явлениями на правом берегу р. Ангары в районе примыкания
плотины. На основании данных микросейсморайонирования можно достоверно
оценить сейсмическую опасность для створа плотины и предложить инженерные
решения для ее минимизации. Для контроля региональной сейсмичности, связанной со
строительством плотины ГЭС и затоплением водохранилища необходимо установить 45 сейсмические станции в 100 км зоне ГЭС (Кодинск, Невонка, Болтурино, Яркино,
Кежма).
Геодинамические процессы, в том числе связанные с заполнением
водохранилища, потенциально опасны также для планируемых промышленных
объектов Нижнего Приангарья. Возможны разрывы нефтепроводов, нарушение ж/д.
полотна, дорог, взлетно-посадочных полос и т.д. с вытекающими негативными
последствиями. При аварии на нефтепроводе возможно катастрофическое загрязнение
р. Ангара. Поэтому, необходимо при проектировании и строительстве упомянутых
выше сооружений исходить из особенностей геодинамики и сейсмичности области
влияния ГЭС, которая оценивается в 7 баллов по карте общего сейсмического
районирования (ОСР-97 С).
95
Сизиков В.П., Разумов В.И.
ДИС-ТЕХНОЛОГИИ ПО ПРИНЯТИЮ РЕШЕНИЙ О
КАТАСТРОФАХ
Омский филиал Института математики им. С.Л. Соболева СО РАН, Омск, Россия;
Омский государственный университет им. Ф.М. Достоевского, Омск, Россия
Ситуация, сложившаяся в области взаимодействия фундаментальных и
прикладных наук, рискует породить новый класс катастроф. Высокие технологии
основываются на моделях объектов субмолекулярной, квантовой природы, на основе
их разрабатываются технологии производства новых материалов. Многие
фундаментальные теории, относительно которых разворачиваются прикладные
исследования, не имеют доказательного характера, сосредотачивают в себе логические
противоречия. Это порождает ошибки в моделях, что транслируется в производимые
материалы и устройства, надежность которых может оказываться мало предсказуемой.
Данная работа продолжает развертывание на базе теории динамических
информационных систем (ДИС, ТДИС) [1] моделирования реальных процессов,
синтезируя философские, физические и математические аспекты проблем. На текущий
момент в работе [2] изложены основы ДИС-технологий моделирования катастроф, в [3]
– ДИС-подход к системам принятия решений, а в [4] приведена уже организация
имитации процессов, исходя из структурного аспекта их описания. Теперь же
организация имитации получает определенное продолжение, исходящее из
функционального аспекта.
Во-первых, каждая катастрофа в системе увязывается с явлением бифуркации в
ней. Так, предлагается учесть многослойный характер процессов [5] и выразить в
категориальной схеме и ее базовых мутациях [3-4] основные пути развития катастроф.
Во-вторых, процесс информационного функционирования (ПИФ) ДИС получает
согласование с эволюцией квантовой системы [6], когда внутренним развитием
системы пренебрегать нельзя. К тому же в рамках ТДИС основу модели составляет не
формальный гамильтониан, а наделенная субстанциальным содержанием геометрия в
ранге функционирующего орграфа, несущая образ сценария поведения ансамбля
частиц. Это позволяет выделить простейший элемент сценария в каждом движении.
В-третьих, синтез первых двух моментов приводит к генетически обусловленному
семейству операторов, которое обобщает аналогичное из [2], позволяя учитывать акты
трансформации ПИФ ДИС [1]. Придание указанным актам смысла принятия решений
обеспечивает выход на имитацию, исходящую из функционального аспекта.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Разумов В.И., Сизиков В.П. Основы теории динамических информационных
систем. Омск: ОмГУ, 2005. 212 с. newasp.omskreg.ru/tdis/.
2. Сизиков В.П., Разумов В.И. ТДИС о катастрофах: истоки, модели, решения //
Современные методы математического моделирования природных и антропогенных
катастроф: Тр. VIII Всерос. конф. Кемерово: ИУУ СО РАН, 2005. С. 293-302.
3. Сизиков В.П., Разумов В.И. Системы принятия решений: открытость и
перспективы применения // Вычислительные и информационные технологии в науке,
технике и образовании: Междун. конф. Павлодар: НПФ «ЭКО», 2006. Т.II. - С. 524-533.
4. Разумов В.И., Сизиков В.П. Информационные основы синтеза систем. В 3 ч.
Часть I. Информационные основы системы знаний. Омск: ОмГУ, 2007. 256 с.
5. Сизиков В.П. Конфигурация приоткрывает завесы в физике // Омский научный
вестник. 2003. № 4 (25). С. 74-78.
6. Пенроуз Р. Новый ум короля: о компьютерах, мышлении и законах физики.
Пер. с англ. - М.: Едиториал УРСС, 2005. - 400 с.
96
Симонов К.В., Ничепорчук В.И.
АНАЛИЗ МЕТОДИК ОЦЕНКИ РИСКА И УЩЕРБА
ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
Работа посвящена анализу источников опасности и рисков прорыва плотины
Богучанской ГЭС. Рассматриваются риски, связанные с геодинамикой области влияния
плотины. Анализ опасностей свидетельствует о потенциальной возможности
реализации аварийных ситуаций на ГЭС от геодинамических и гидрофизических
факторов.
Максимальные риски и наибольший ущерб, зависят от вероятности
возникновения аварийной ситуации, связанной с разрушением плотины и образованием
волны прорыва. В этом случае риски разрушений ниже плотины будут наибольшими.
Основываясь на доступной информации, оценивается вероятность такого сценария.
ГЭС проектируется как сооружение I класса. Согласно данным, наиболее общая
причина больших аварий - перелив через плотину (31% случаев), который примерно в
половине случаев приводил к разрушению плотины. Именно при разрушении плотины
и возникновении волны прорыва наиболее вероятен ущерб жизни и здоровью
населения в нижнем бьефе. Благодаря разработке нормативных документов и мер по
предупреждению населения о волне прорыва и мерам по их своевременной эвакуации,
ущерб жизни и здоровью обычно получают 10-15% проживающего в нижнем бьефе
населения, попадающего в зону воздействия волны прорыва.
Величина ущерба для территорий и объектов нижнего бьефа зависит природнотехногенных факторов, связанных с параметрами волны прорыва и характеристиками
русла и поймы в нижнем бьефе. В верхнем бьефе разрушение гидротехнических
сооружений и происходящее при этом быстрое снижение уровней верхнего бьефа
может привести к интенсификации оползневых процессов, к обрушению берегов
водохранилища с захватом расположенных на них объектов, к формированию спада
воды в русле и на притоках с увеличением скоростей потока и размывом берегов, к
ущербу в результате указанных последствий.
Составляющие возможного вреда оцениваются в соответствии с существующими
методиками. Составляющими возможного вреда в результате аварии гидротехнических
сооружений являются: ущерб основным фондам; ущерб оборотным фондам; ущерб
готовой продукции; ущерб транспорту и связи; ущерб жилому фонду; расходы на
ликвидацию последствий аварии; ущерб сельскому хозяйству; ущерб лесному
хозяйству (как сырье); ущерб окружающей среде от затопления лесов; ущерб лесному
хозяйству; ущерб окружающей природной среде; ущерб по верхнему бьефу; ущерб
рыбному хозяйству; прочие виды ущерба.
При оценке ущерба учитывается шкала тяжести разрушений в зависимости от
глубины затопления, балльности разрушений и продолжительности затопления.
В работе выполнен сравнительный анализ существующих методик,
предназначенных для оценки последствий аварий на гидротехнических сооружениях,
применительно к изучаемой ГЭС.
97
Слепцов О.И., Левин А.И., Капитонова Т.А., Стручкова Г.П.,
Большаков А.М.
МОНИТОРИНГ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ НГК ОТРАСЛИ
РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)
Институт физико-технических проблем Севера СО РАН, Якутск, Россия
На огромной территории республики сосредоточены огромные запасы газа и
нефти, которые составляют наравне с Иркутской областью преобладающую часть
запасов газа Восточной Сибири и Дальнего Востока.
Магистральные газопроводные конструкции Республики Саха (Якутия)
являющиеся автономными энергетическими системами впервые построены и
эксплуатируются в зоне распространения вечномерзлых грунтов. На протяжении 30 лет
стабильная эксплуатация газопроводных систем обеспечивает основным топливом
центральную часть Республики и ее столицу город Якутск. И, как у каждого крупного
стратегического объекта, у магистральных газопроводов есть своя история
“жизненного цикла”, накапливаемая и исследуемая в периоды строительства, ввода и
интенсивной эксплуатации.
Опыт строительства и эксплуатации объектов газового комплекса Севера
свидетельствуют об имеющейся диспропорции между инженерным расчетнопроектными параметрами объектов строительства и фактическим изменением этих
показателей в периоды их эксплуатации. В этом отношении магистральные
газопроводы наглядно показывают, неадекватность расчетной модели от реальной
обстановки в зоне контакта конструкции с окружающей средой. Здесь необходимо
выделить ряд основополагающих факторов, объясняющие столь существенные
отличия.
На основе анализа причин, условий, последствий и ущерба произошедших
отказов и аварий
на объектах добычи, переработки и транспортировки газа,
газоконденсата и нефти республики Саха (Якутия) оценены и определены основные
риск-факторы аварийных ситуаций магистральных трубопроводов эксплуатируемых на
зоне вечномерзлых грунтов.
На протяжении всего периода эксплуатации накоплена информация
по
работоспособности и состоянию газопроводов в районах с экстремальными
климатическими условиями Севера, которые обобщены в работах [1,2,3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ларионов В.П., Махутов Н.А., Москвичев В.В., Слепцов О.И., Черняев А.П.,
Проблемы создания и эксплуатации технических систем для регионов Сибири и
Крайнего Севера / Труды 2-го Евразийского симпозиума по проблемам прочности
материалов и машин для регионов холодного климата. - Якутск, 2004. – С. 5-9.
2. Слепцов О.И., Левин А.И., Большаков А.М., Лыглаев А.В. Основы
обеспечения техногенной безопасности крупногабаритных металлоконструкций Севера
/ Труды 2-го Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и машин
для регионов холодного климата. - Якутск, 2004. – С. 107-117.
3. Левин А.И. Хладостойкость и надежность трубопроводов Крайнего Севера.
Автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук. –
Якутск: ЯФ издательства СО РАН, 2002.-32 с.
98
Слепцов О.И., Лыглаев А.В., Капитонова Т.А., Стручкова Г.П.
ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
И НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ БЕЗОПАСНОСТЬ РС (Я)
Институт физико-технических проблем Севера СО РАН, Якутск, Россия
Анализ физико-географических условий развития республики показал, что
основным источником возникновения ЧС являются природные риск-факторы,
связанные с воздействием весенних паводковых наводнений, а также лесными
пожарами и землетрясениями, особенно в северных районах.
На территории республики имеются многочисленные источники радиоактивного
загрязнения природной среды, в том числе радиоактивные отвалы в местах разведки и
добычи полезных ископаемых. В Якутии было проведено 12 подземных ядерных
взрывов хозяйственного назначения.
Наблюдения за качеством атмосферного воздуха осуществлялись регулярно на 8
стационарных постах Государственной службы наблюдений.
Климатические условия территории Республики Саха (Якутия) характеризуются
очень высоким потенциалом загрязнения атмосферы, поэтому формирование уровня
загрязнения атмосферного воздуха, перенос и рассеивание вредных примесей,
поступающих в воздушный бассейн с выбросами от предприятий и транспорта,
происходит, в основном, под влиянием неблагоприятных погодных условий, когда
даже при небольших выбросах вещества могут накапливаться в приземном слое
атмосферы до высоких концентраций.
Основные
отрасли
промышленности
–
тепло-электроэнергетика,
горнодобывающая, нефтегазовая и промышленность строительных материалов.
Источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферный воздух многочисленны и
разнообразны: пыление руды, извести, угля, хвостохранилищ, выделение цианистого
водорода, серной кислоты и щелочи на ЗИФ, от рудоподготовки, кучного
выщелачивания, взрывные и буровые работы, сжигание угля в котельных и кузницах,
эксплуатация горной техники и автотранспорта, склада угля и золы, обработка
металлов, аккумуляторные и шиномонтажные участки, деревообработка, ремонтные
мастерские и др. Основные источники выбросов загрязняющих веществ в атмосферу –
котельные, автотранспорт, ДЭС, неорганизованные источники и литейное
производство. В Якутии доля объектов энергетики в загрязнении окружающей среды
составляет более 67% от общего загрязнения [1,2,3].
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
4. Материалы государственных докладов «О состоянии и охране окружающей среды
Республики Саха (Якутия) 2000-2005 г.г.»
5. Слепцов О.И., Аковецкий В.Г., Стручкова Г.П. К вопросу управления
безопасностью магистральных трубопроводов/ Труды 2-го Евразийского
симпозиума по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного
климата. - Якутск, 2004. – С. 348-352.
6. Слепцов О.И., Аковецкий В.Г., Стручкова Г.П. Шиманский А.А.
Геоинформационное обеспечение мониторинга природно-технических систем/
Труды 2-го Евразийского симпозиума по проблемам прочности материалов и
машин для регионов холодного климата. - Якутск, 2004. – С. 336-348.
99
Стариков В.Н.
МОДЕЛИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ РРПСВ ДАННЫХ О ЧС
Мичуринский государственный пединститут, Мичуринск - наукоград, Россия
Распределение разности пуассоновых случайных величин (РРПСВ) X и Y есть
pi(a,b)=pi=P{X-Y=ia,b}=k(b/a)i/2Ii((ab)1/2), где Ii((ab)1/2)= (ab/4)i/2 n= 0 (ab/4)n /(n!(n+i)!)
– модифицированная функция Бесселя порядка i (i=0,1,2,…), k- нормировочный
множитель, зависящий от параметров a и b, но не зависящий от i и определяемый из
условия: 1) i=0 P{X-Y=ia,b}=1 в случае одностороннего (ОС) РРПСВ, 2) i= P{XY=ia,b}=1 в случае двухстороннего (ДС) РРПСВ. a и b – параметры распределения,
оцениваемые по выборке. ОС РРПСВ успешно описывает распределения случайных
величин (СВ), возникающие в случаях: 1) ветвление частиц-осколков при расщеплении
ядер урана, в т.ч. ветвление деревьев, 2) число хромосом самцов дрозофилы,
облученных дозой 3000 Р по числу в них радиационно-мутировавших хромосом, 3)
число дрожжевых клеток, попавших в квадраты счетной камеры, 4) количество
наблюдений препарата по числу бактериальных клеток, попавших в поле зрения
микроскопа, 5) число чашек Петри с агаром, содержащих фаг Т1, по числу колоний
бактерии Escherihia coli в них, ставших устойчивыми к фагу Т1 в результате
спонтанной мутации, 5) число цистронов в Х-хромосоме Drosophila melanogaster по
числу мутаций женской стерильности в них, 6) число хромосом, соединенных в 130
пар, по числу изменений в них, 7) количество девятилеток по числу наводнений в них
Сан-Франциском заливе, 8) число лет по числу наводнений в год в устье Невы выше
150 и 180 см над ординаром, 9) число лет по числу выбросов метана в год в угольных
шахтах Румынии, 10) число многочасовых интервалов по числу отказов кондиционеров
в этих интервалах на самолетах «Боинг 720», 11) число дней в 1910-1912 гг. по числу
смертей женщин старше 85 лет за день по данным газеты “Таймс”, 12) число лет (17531857 гг.) по числу гроз в августе-месяце среди них в г. Лунде (Швеция) и др. ДС
РРПСВ успешно описывает распределения СВ, возникающей в случае: число
отрицательных реакций у 30 собак при выработке у них условного рефлекса
(положительной реакцией в опыте у собаки считался прыжок через барьер не
позже,чем через 10 с после того, как включался свет лампы – условный раздражитель;
если в течение не позже,чем через 10 с после включения света лампы собака не
прыгала, то получала удар током - – безусловный раздражитель, и ее реакция в данном
опыте считалась отрицательной) в зависимости от числа опытов (шагов обучения).
Непрерывный аналог (НА) ОС РРПСВ успешно описывает распределения СВ,
возникающие в случаях: 1) число электроламп или радиоэлементов по срокам их
службы в многочасовых интервалах, 2) число оплодотворенных или
неоплодотворенных бабочек Fumea crassiorella по числу доживших из них до
интервала возрастов через 1 день, 3) число особей морского животного по глубине его
обитания от уровня моря в полуинтервалах через 100 м, 4) число рецидивистов (у
любого 1 рецидивиста брали лишь 1 промежуток времени между окончанием меры
наказания за 1-е преступление и привлечением к наказанию за 2-е преступление) по их
длине в 1-летних полуинтервалах. НА ДС РРПСВ успешно описывает распределения
СВ, возникающей в случае: число кустов помидоров, выращенных из облученных
дозой 2R, 4R и 8R, по числу завязавшихся на них плодов. В случае ОС РРПСВ
действует случайный процесс обрывающего типа: нет причины – нет и ее следствия. В
случае ДС РРПСВ случайный процесс дополняющего типа: одна причина порождает
другую причину и т.д. Частными случаями ОС и ДС РРПСВ являются соответственно
распределение Пуассона и нормальное распределение.
100
Стариков В.Н., Исаченков Ф.Н.
О СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ ПРИ ЧС
Мичуринский государственный пединститут, Мичуринск - наукоград, Россия
Спутниковые системы навигации находят 3-мерные декартовы координаты (ДК)
объекта где-нибудь на поверхности Земли и применяются для поиска координат (ПК)
терпящих бедствия при крушениях, авариях и др. ЧС. Ниже дан упрощенный метод
ПК. Введем навигационную правую прямоугольную декартову систему координат
ОXYZ: начало О(0,0,0) – центр масс Земли, ось ОZ – ось вращения Земли с
положительным направлением на северный полюс, оси ОX и ОY лежат в
экваториальной плоскости Земли, образуя прямой угол, ось ОX имеет положительное
направление на гринвичский меридиан. 1) Есть классическая задача нахождения
неизвестных ДК (x, y, z) в момент времени t наземной цели по известным ДК (xi, yi, zi) 4
околоземных спутников (i=1,2,3,4) в момент t или в близкий t+t по измеренным
дальностям их до цели: ri=((xi-x)2+(yi-y)2+(zi-z)2)1/2+r, i=1,2,3,4. В разностнодальномерном методе ПК берут разности дальностей 4 спутников до цели: r1i= r1-ri
=((x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2)1/2-((xi-x)2+(yi-y)2+(zi-z)2)1/2, i=2, 3, 4. Тогда взаимно уничтожается
неизвестная постоянная погрешность r=ct определения дальностей спутников ri до
цели из-за рассинхронизации времени t на часах у цели относительно часов 4
спутников, c–скорость света в вакууме. Последняя система нелинейных алгебраических
уравнений (СНАУ) имеет 3 уравнения 2-ой степени с неизвестными x, y, z, с
известными x1, y1, z1 и xi, yi, zi,, r1i=r1-ri, i=2,3,4. При i=2,3,4 каждое из 3х уравнений из
СНАУ (2) задает в пространстве поверхность гиперболоида вращения (поверхность 2го порядка) с фиксированной разностью расстояний r1i до двух фиксированных точек
пространства с известными ДК x1, y1, z1 и xi, yi, zi, i=2, 3, 4. СНАУ решаемо лишь
численно. Его решение - x, y, z, являющаяся ДК точки пересечения 3 указанных выше
гиперболоидов вращения. Это решение всегда существует и единственно для реальных
ДК (xi, yi, zi) 4 спутников (i=1, 2, 3, 4), даже если все 4 спутника компланарны.
Исключение - случай, когда все 4 спутника коллинеарны. Тогда решение СНАУ
симметрично относительно вращения вокруг этой прямой и оно есть множество точек,
лежащих на единственной окружности, полученной вращением фиксированной точки
вокруг указанной прямой. 2) При малых r СНАУ выше сводится к (xi-x)2+(yi-y)2+(ziz)2=(ri-r))2, i=1,2,3,4. Будем вычитать из 1-го уравнения последнего СНАУ при i=1
попарно левые и правые i-го уравнения того же СНАУ соответственно при i=2,3,4.
Получим СНАУ относительно неизвестных x, y, z и r: (x1-x)2+(y1-y)2+(z1-z)2-(xi-x)2-(yiy)2-(zi-z)2=(r1-r))2-(ri-r))2, i=2,3,4. После раскрывания скобок в последнем СНАУ и
приведения подобных получим систему линейных алгебраических уравнений (СЛАУ)
относительно неизвестных x, y, z и r: 2x(x1-xi)+2y(y1-yi)+2z(z1-zi)= R1i +ri2-r12+r(r1-ri),
i=2,3,4, где R1i= x12-xi2+y12-yi2+z12-zi2. Ясно, что выше в СЛАУ справа ri2-r12-r(r1-ri)= (rir1)(ri+r1+r)= (ri2-r12)(1+r(ri+r1))(ri2-r12), ибо погрешность r =ct определения
дальностей ri обычно гораздо меньше суммы самих дальностей ri+r1, т. е. r<<ri+r1 или
r(ri+r1) <<1. Тогда последним слагаемым r(r1-ri) справа в СЛАУ можно пренебречь, и
мы имеем СЛАУ в виде 3 уравнений с 3 неизвестными x, y, z вида xx1i+yy1i+zz1i=0,5(R1i
+ri2-r12), i=2, 3, 4, где обозначено x1i= x1-xi, y1i= y1-yi, z1i= z1-zi, i=2, 3, 4. Последнее СЛАУ
сводится к матричной СЛАУ AX=b, где X=(x,y,z)T – столбец неизвестных, b=(0,5(R1i
+ri2-r12))Ti=2,3,4 – столбец известных констант, A=(x1i,y1i,z1i)i=2,3,4 – 33-матрица известных
коэффициентов, зависящих от ДК xi, yi, zi. Теорема: СЛАУ AX=b имеет бесчисленно
много решений тогда и только тогда, когда все 4 спутника компланарны или det A=0.
101
Стариков В.Н., Попов Г.Д.
ПОПЕРЕЧНАЯ МОРОЗОСТОЙКОСТЬ ПОБЕГОВ ЯБЛОНИ.
МОДЕЛЬ I
Мичуринский государственный пединститут, Мичуринск - наукоград, Россия
Исследования проводились на гибридных сеянцах яблони 28 комбинаций
скрещивания, у которых в середине зимы срезали однолетний прирост и хранили в
условиях стандартной закалки до проведения экспериментов. Работа по
моделированию повреждающих факторов и оценка морозостойкости проводилась
м.н.с. ВНИИГиСПР Земисовым А.С. Подготовленные черенки промораживали в
климатокамерах Фойтрон при температуре –420С в течение 18 часов. После этого их 2
недели проращивали. После этого на поперечных срезах производили оценку
повреждения ксилемы по 5-бальной шкале по известной методике [1]. Использованы 18
сортообразцов-отцов (25-12, Успенское, 18-9, 70-144, 25-27, 25-39, 32-26, NHOS, 15-49,
17-40, Рене, Шарлота, Фиеста, 63-88, Скала, Релейка, Боровка, Карповкое,) и 5
сортообразцов-матерей (NHOS, Карповкое, Уэлси, Богатырь, 25-27). Номерные
сортообразцы – элиты акад. РАСХН Н.И. Савельева.
По известной методике [2] проведен дисперсионный анализ неравномерных
комплексов скрещивания при расчете значений общей комбинационной способности
(ОКС) и специфической комбинационной способности (СКС) в свободном наборе
комбинаций скрещивания в модели: Xijl=u+vij+eijl; где Хijl – каждое индивидуальное
наблюдение Земисова А.С. (морозостойкость по 5-балльной шкале данного гибридного
сеянца яблони, оцененная по известной методике поперечного подмерзания древесины
побегов [2]), полученное от скрещивания i–ого материнского сорта и j–ого отцовского
сорта в l-ых условиях среды); u – средняя популяционная; vij –эффект комбинационной
способности; eijl – эффект случайного наблюдения. По гипотезе нормального
распределения eijl с нулевым средним усреднение Xijl по l даст модель Xij=u+Vij.
Наследственный фактор разложен на составляющие элементы следующим образом:
Vij=gi+gj+sij; где gi – эффект ОКС♀ i-го родителя-матери (реципрокные эффекты); gj эффект ОКС♂ j-го родителя-отца; Sij- эффект СКС i-го и j-го родителей. Исходя из того,
что ОКС и СКС сорта вычисляются по одному топкроссу, в общем комплексе
комбинаций скрещивания вычленяются отдельные топкроссы и на этой основе
определяются искомые значения. Сравнение велось на основе нaименьшей
существенной разницы (НСР001) по известному Q-китерию Тьюки
(использованы таблицы квантилей Q-распределения Тьюки). НСР находилась
после извлечения квадратного корня из полученных дисперсий, умноженных на
табличный показатель критерия Стьюдента. Согласно НСР между сортами получено
достоверное различие между сортами по ОКС и СКС по всему ранжиру. Наиболее
эффективными в селекции были материнские сорта, мало различающиеся между собой:
NHOS и находящиеся почти на одном уровне: Карповское и Уэлси. Малоэффективны в
данном комплексе были образцы: Богатырь и N25-27. Среди отцовских сортов можно
выделить сорта: Скала, Карповское, Боровка, Релейка.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.
1. Ускоренная оценка. Зимостойкость плодовых и ягодных растений (Метод. рекендации)/ ВАСХНИЛ, Отд-ние по Нечерноземн. Зоне РСФСР, Н.-И. зон. ин-т
садоводства нечерноземн полосы/М.М. Тюрина, Г.А. Гоголева - М.: НИЗИСНП, 1978.48 с.
2. Griffing J.B. Concept of general and specific combining ability in relation to diallel
crossing systems // Austral. J. Biol. Sci. - 1956. - N9. – Р. 16-31.
102
Стружанов В.В.
К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЖИВУЧЕСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ СИСТЕМ
Институт машиноведения УрО РАН, Екатеринбург, Россия
Безопасность технических систем во многом определяется их живучестью, т.е.
способностью сохранять ограниченную несущую способность после аварий. Системы с
большой живучестью более безопасны, так как после выхода из строя какого-либо
элемента (аварии) еще продолжают оказывать сопротивление внешним нагрузкам. Это
позволяет эвакуировать материальные ценности и людей, а также провести
необходимые ремонтные работы. Системы с малой живучестью после аварий
разрушаются
катастрофически,
что
зачастую
сопровождается
большими
материальными потерями и даже гибелью людей. Следовательно, при проектировании
технических систем необходимо оценивать их живучесть и закладывать в проект
технические решения, повышающие живучесть.
В данной работе проведена математическая формализация задачи живучести,
основанная на рассмотрении полной группы сценариев аварийных ситуаций.
Вероятность сценариев задается исходя из элементарных данных. Затем эти сценарии
проигрываются, причем полагается, что авария соответствует моменту потери
устойчивости механической системы. Определяется параметр, характеризующий
плавность изменения несущей способности и коррелирующий с уровнем потери
энергии системой после потери устойчивости. Наконец, рассчитывается обобщенный
параметр живучести. Методика проиллюстрирована на примере расчета на живучесть
одной простой стержневой системы.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 07-01-96087).
103
Стружанов В.В., Башуров В.В
ПОПЕРЕЧНЫЕ ТРЕЩИНЫ В ЗАКАЛЕННЫХ ВАЛАХ
Институт машиноведения УрО РАН, Екатеринбург, Россия
При закалке валов основное внимание обращают на создание упрочненного
поверхностного слоя. Однако, наряду со сжимающими закалочными напряжениями в
приповерхностных слоях в центральной зоне вала формируется поле растягивающих
напряжений, которые могут достигать значительных величин и инициировать
появление внутренних областей разупрочненного (ослабленного) материала и даже
появление поперечных трещин. Такие дефекты трудно проконтролировать. В процессе
эксплуатации валы с такими дефектами склонны к внезапному хрупкому разрушению,
что приводит к созданию аварийных ситуаций. Поэтому на стадии проектирования
технологии закалки необходимо прогнозировать возникновение таких зон,
определяющих в основном ресурс валов и безопасность эксплуатации.
В работе приводится методика расчета напряженно-деформированного состояния
закаленного вала. В основу расчета положена полная диаграмма деформирования,
которая позволяет ввести в рассмотрение деформационное разупрочнение материала и,
следовательно, определить зоны материала, находящегося на стадии предразрушения, а
также области его разрушения. Методика использует специальную итерационную
процедуру и инкрементальный закон пластичности. В модельном примере показано,
что в зависимости от характеристик разупрочнения (наклона падающей ветви
диаграммы деформирования) и параметров закалки (глубины и интенсивности)
возможно появление тонких поперечных трещин (разрушение материала в
центральных областях вала).
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 07-01-96087).
104
Терешко Д.А.
ЧИСЛЕННОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ И
ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ РАСПРОСТРАНЕНИЯ
ЗАГРЯЗНЕНИЙ
Институт прикладной математики ДВО РАН, Владивосток, Россия
С каждым годом возрастает роль математического моделирования при решении
различных проблем охраны окружающей среды. Причем стоить отметить, что более
интересными с прикладной точки зрения являются обратные задачи. Так, в частности,
при ликвидации последствий антропогенных катастроф может быть недоступна точная
информация об источниках загрязнения. Кроме этого могут быть неизвестны
некоторые параметры процесса переноса примеси, играющие роль коэффициентов
дифференциальных уравнений и граничных условий выбранной математической
модели. Но при этом будут измерены значения концентрации загрязняющих веществ в
некоторой подобласти, расположенной ниже по течению. Такие и схожие ситуации
приводят к необходимости решения обратных задач.
В данной работе исследуется обратная задача определения коэффициента реакции
и объемной плотности источников загрязнения в области Ω, а также коэффициента
массобмена на части границы по дополнительной информации о концентрации С в
некоторой подобласти Q области Ω. Эта задача является некорректной, поэтому она
сводится к регуляризованной задаче минимизации некоторого функционала качества на
решениях исходной краевой задачи (более подробно см. в [1]). Для нее доказывается
теорема
существования
решения,
обосновывается
применение
принципа
неопределенных множителей Лагранжа, выводится система оптимальности, а также
устанавливаются условия единственности и устойчивости решения.
Алгоритм численного решения рассматриваемой экстремальной задачи основан
на решении полученной при теоретическом исследовании системы оптимальности
методом Ньютона. На каждой итерации для дискретизации краевой задачи
используется метод конечных элементов. Следует отметить, что одновременно
восстанавливаются данные различного типа: функциональный коэффициент и правая
часть дифференциального уравнения, а также функция, играющая роль коэффициента в
граничном условии третьего рода. Это существенно усложняет теоретическое и
численное исследование рассматриваемой задачи. При проведении вычислительных
экспериментов подробно исследуется влияние значений параметров регуляризации,
начального приближения, а также величины и места расположения подобласти
наблюдения концентрации на точность восстановления плотности источников
загрязнения и коэффициентов (см. [2]).
Данное исследование поддержано грантом НШ-9004.2006.1, грантом РФФИДальний Восток, проект № 06-01-96020-р_восток_а, и грантами ДВО РАН (проекты 06I-П22-086, 06-II-СО-03-010, 06-III-А-01-011).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Алексеев Г.В. Коэффициентные обратные экстремальные задачи для
стационарных уравнений тепломассопереноса // Журн. вычисл. мат. и мат. физики. 2007. - Т. 47, № 6. - С. 1055-1076.
2. Терешко Д.А. Численное решение задач идентификации параметров примеси
для стационарных уравнений массопереноса // Вычисл. технологии. - 2004. - Т. 9. Спец.
вып., ч. 4. - С. 92-98.
105
Ткаченко О.П.
УЕДИНЕННАЯ ВОЛНА В ИЗОГНУТОМ ТРУБОПРОВОДЕ
Вычислительный центр ДВО РАН, Хабаровск, Россия
В приближении идеальной жидкости и малых перемещений упругой стенки
построена математическая модель распространения нелинейных гидроупругих волн в
слабо изогнутом трубопроводе на основе методов, изложенных в [1], [2]. Показано
существование уединенной волны в изучаемой механической системе, исследованы
параметры этой волны, отличающие ее от классического солитона. Проведено
численное исследование влияния изгиба осевой линии трубы на распространение
нелинейных волн в трубопроводе. Найдено, что при стремлении кривизны профиля
трубопровода к нулю математическая модель вырождается в уравнение Кортевега - де
Фриза для цилиндрической трубы, вывод которого обсуждался в докладе [3]. Тем
самым построенная математическая модель согласована с известными результатами.
Расчеты выполнялись на кластере параллельных вычислений Вычислительного
центра ДВО РАН. Создана программа для выполнения расчетов, оптимизированная под
данный кластер, работающий под управлением операционной системы Red Hat Linux.
Все использованное программное обеспечение распространяется по лицензии GNU
GPL.
На основе проведенного исследования возможно создание системы контроля
состояния трубопровода по параметрам прошедшей нелинейной волны.
Работа выполнена при финансовой поддержке РФФИ (код проекта 07-01-00210) и
Президиума ДВО РАН (грант № 06-III-A-01-001).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Ньюэлл А. Солитоны в математике и физике. – М.: Мир, 1989. – 326 c.
2. Рукавишников В.А., Ткаченко О.П. Численное и асимптотическое решение
уравнений распространения гидроупругих колебаний в изогнутом трубопроводе //
Прикладная механика и техническая физика, 2000.– Т.41. – № 6. – С.161-169.
3. Ткаченко О.П. Уравнение Кортевега - де Фриза при исследовании нелинейных
волн в трубопроводе // Фундаментальные и прикладные вопросы механики. Материалы
всероссийской конференции, посвященной 70-летию со дня рождения академика В.П.
Мясникова. – Владивосток: ИАПУ ДВО РАН, 2006. – С.103-104.
106
Тридворнов А.В.
РАНЖИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИЙ КРАСНОЯРСКОГО КРАЯ
ПО СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ, УЯЗВИМОСТИ И РИСКА
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
В рамках методологического подхода представляющего риск в виде выражения
R( S )  H  V где H  потенциальная опасность, V  уязвимость территории был
проведен расчет риска для территорий Красноярского края. Данный подход впервые
представлен в статье по прогнозированию вулканической активности Fourner d’Albe [1]
в 1979 г. В дальнейшем этот подход использовался в различных интерпретациях, в том
числе для оценки риска опасных промышленных объектов в странах ЕС (ARAMIS) [2].
Для оценки значений риска Красноярского края были построены три вида
тематических карт: карты опасности, карты уязвимости и карты риска.
1.
Карты опасности. Для каждого района Красноярского края была
определена бальная степень опасности (от 1 до 5) по каждому из рассматриваемых
природных процессов (наводнения, лесные пожары и землетрясения) и техногенным
угрозам (бытовые пожары, транспортные аварии и опасные промышленные объекты)
на основе данных о частоте их возникновения и тяжести последствий в прошлом.
2.
Карта уязвимости. Другой главный компонент оценки риска - оценка
уязвимости территорий подверженных опасностям. На основе данных о плотности
населения территорий, их экономического положения, близости спасательных
формирований районам Красноярского края были присвоены оценки уязвимости (от 1
до 5) и построена соответствующая карта.
3.
Карта интегрального риска. Индексы опасности и уязвимости,
полученные на предыдущем этапе, были объединены для получения интегральной
оценки риска территории. Этот подход дает девять классов риска и позволяет различать
территории, которые являются не только опасными, но и территории, которые имеют
дополнительно и высокий уровень уязвимости.
В результате работы были построены карты опасности и уязвимости, природного,
техногенного и комплексного рисков для территории Красноярского края и проведено
ранжирование территорий края по показателям опасности, уязвимости и риска.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Hourtolou, D. & Salvi, O. 2003. ARAMIS Project: development of an
integrated Accidental Risk Assessment Methodology for IndustrieS in the framework of
SEVESO II directive. Proc. ESREL, Maastricht, Netherlands, 16-18 June 2003
2.
Fournier d’Albe, E.M. (1979). Objectives of volcanic monitoring and
prediction. Journal of the Geological Society of London, 136, 321-326.
107
Трушков В.Г., Ягницина Е.А.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА РАЗРУШЕНИЯ
ГОРНОЙ ПОРОДЫ МЕТЕОРИТНЫМ УДАРОМ
НИИ прикладной математики и механики Томского государственного университета
В данной работе рассматривается поведение массива горной породы при
высокоскоростном ударном воздействии на нее метеоритом со скоростями удара 10км/с
и 20км/с. Физическая постановка задачи формулируется как контактное
взаимодействие метеорита в форме шара с плоским полупространством горной породы.
В качестве горной породы задается хрупкий материал, типа гранита; в качестве
материала метеорита задается железо, скальный грунт и лед. При моделировании
поведения хрупких, поверхностных слоев Земли в условиях сверхвысокоростного
соударения необходимо учитывать многие эффекты, влияющие на этот процесс:
упругопластическое течение, разрушение, плавление и испарение веществ.
Для математического описания поведения взаимодействующих тел используется
упругопластическая модель механики сплошной среды с учетом изменения пористости
деформирующихся материалов. Модель расчета разрушений включает в себя
совместное рассмотрение двух механизмов повреждения материала: по типу сдвига и
по типу отрыва. После разрушения материал моделируется сыпучей средой, типа песка
или пыли, которая не способна сопротивляться растяжению, но воспринимает
сжимающие нагрузки и сдвиговые деформации при сжатии. Решение задачи
осуществляется с помощью эйлерового численного метода, основанного на двух
шаговой конечно-разностной схеме Мак-Кормака и методе маркеров. Проведение
численных расчетов и исследований процессов деформации и разрушения
взаимодействующих материалов осуществляется в осесимметричной постановке при
помощи программного комплекса IMPACT, позволяющего рассчитывать большие
деформации взаимодействующих тел.
Наибольшее повреждение массива горной породы происходит в результате удара
железного метеорита, который достаточно глубоко проникает в глубину преграды.
Ударному взаимодействию железного шара (метеорита) со скоростью 10км/с
сопутствует образование обширной области разрушений горной породы, которые
происходят по типу нарушения сплошности хрупких материалов. Вслед за ударной
волной распространяется фронт сдвиговых разрушений, которые постепенно
трансформируются в разрушения по типу отрыва. Численные расчеты аналогичного
метеоритного взаимодействия при скорости соударения 20 км/с дали качественно иные
результаты. В этом варианте удара имеет место испарение вещества преграды вдоль
поверхности кратера. Испаренные стенки задней части кратера схлапываются на оси
симметрии преграды, что приводит к формированию осевого кумулятивного эффекта.
Передний фронт кумулятивного выброса заполняет полость кратера, а в результате
лицевого выброса формируется облако материала, состоящее из расплавленных,
распыленных фрагментов и испаренного вещества преграды. Проникание ударника
происходит по типу его обтекания веществом преграды. Ударные взаимодействия
метеоритных тел со сверхвысокой скоростью, подобны взрыву в поверхностных слоях
горной породы, а испаренный метеорит ведет себя, как сжатые продукты детонации,
которые затем разлетаются с высокой скоростью.
Работа выполнена при поддержке грантов РФФИ № 05-08-01196а, 06-08-00903а и
в рамках целевой программы Федерального агентства по образованию, проект РНП
2.1.2.2398.
108
Усенбаев Н.Б., Абдибеков У.С.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕНОСА В
ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ КАНАЛА ПРИ УЧЕТЕ ВРАЩЕНИЯ
РОТОРА
Казахский Нациолнальный университет имени аль-Фараби, Алматы, Казахстан
В данной работе рассматривается моделирование турублентного течения в канале
методом крупных вихрей с динамической моделью замыкания. В работе также
исследуется температурные характеристики в качестве скалярной переменной при
постоянных граничных условиях. Проводится сравнение с известными лабораторными
экспериментами. Создан пакет программы и приведена анимация физического
процесса.
Федотов А.М.
ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В КОРПОРАТИВНОЙ
СЕТИ
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
Под информационной безопасностью понимается защищенность информации и
поддерживающей инфраструктуры от случайных или преднамеренных воздействий
естественного или искусственного характера, чреватых нанесением ущерба владельцам
или пользователям информации и поддерживающей инфраструктуры.
В докладе обсуждаются основные задачи,
информационной безопасности, которые включают:
обеспечивающие
поддержку
 механизмы своевременного выявления, прогнозирования, локализации и
оперативного реагирования на угрозы безопасности и проявления негативных
тенденций в использовании информационных ресурсов и систем;
 нормативно-правовую базу обеспечения информационной безопасности
(регламент использования информационных ресурсов);
 технологическую базу информационной безопасности;
 сохранение и эффективное использование информационных ресурсов;
 унификация требований к обеспечению информационной безопасности;
 создание комплексной системы информационной безопасности и контроля
эффективности принимаемых мер защиты;
 обеспечение надежного функционирования информационных систем и
предоставляемых ими услуг.
109
Федотова З.И., Хакимзянов Г.С., Чубаров Л.Б.
НЕКОТОРЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ НАКАТА ВОЛН
ЦУНАМИ НА УЧАСТОК ПОБЕРЕЖЬЯ БЕНГАЛЬСКОГО ЗАЛИВА
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
Многолетний опыт международного сообщества по смягчению катастрофических
последствий природных морских катастроф убедительно показал, что адекватное
решение возникающих при этом задач невозможно без применения современных
информационно-вычислительных технологий. Важнейшей компонентой таких
технологий являются средства математического моделирования явления цунами от
генерации в зоне источника начального возвышения поверхности океана вплоть до
наката волн на берег. Именно эта заключительная фаза явления представляется
наиболее трудной для исследования. Она требует достоверной информации о
подходящей волне, детального описания структуры побережья, характеристик
подстилающей поверхности, батиметрических данных с высокой степенью разрешения.
Кроме того, задачи наката предъявляют высокие требования к вычислительным
алгоритмам.
В докладе обсуждаются подходы к моделированию наката волн цунами на
небольшой участок побережья Бенгальского залива. Вычислительные алгоритмы,
предлагаемые авторами для решения задачи, основаны на классических уравнениях
мелкой воды. Рассматриваются два варианта построения алгоритмов, один из которых
– алгоритм сквозного счета – основан на модифицированном варианте схемы МакКормака, реализуемой на равномерной сетке, другой – на схеме типа предикторкорректор, предназначенной для выполнения расчетов на криволинейной
неравномерной сетке, адаптирующейся к особенностям рельефа дна исследуемой
акватории.
С помощью упомянутых алгоритмов решен ряд модельных задач, для которых
были построены модельные расчетные акватории, наследующие базовые
характеристики реальной области Бенгальского залива, прилегающей к изучаемому
участку побережья. В первой группе модельных исследований – одномерные задачи
наката уединенной волны на берег, во второй – задачи о накате такой волны на
побережье акватории с учетом неоднородного по каждому из горизонтальных
направлений рельефа дна и суши. Третья группа задач осложнена наличием модельных
«сооружений» в прибрежной зоне.
Результаты вычислительных экспериментов позволили оценить возможности
алгоритмов моделирования наката волн цунами, определить их сравнительные
достоинства и недостатки, выяснить направления дальнейшего развития
вычислительного инструментария. Авторами исследована зависимость характеристик
накатывающейся волны от параметров трения, определяемых свойствами
подстилающей поверхности, от величины пространственного шага сетки и других
параметров численных алгоритмов.
Авторы благодарят В.К.Гусякова, по инициативе которого было предпринято
настоящее исследование.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
(проекты 05-05-64460, 06-05-72014, 07-05-13583), программы Интеграционных
фундаментальных исследований СО РАН (проекты 28, 113), программы
Государственной поддержки научных исследований, проводимых ведущими научными
школами Российской Федерации НШ-9886.2006.9, проекта INTAS 06-1000013-9236
110
Чебров В.Н.
РАЗВИТИЕ СЕТИ СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ И
СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ И ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ЦЕЛЯХ
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЦУНАМИ
Геофизическая служба РАН, Камчатский филиал, Петропавловск-Камчатский, Россия
Геофизической службой РАН, Камчатским филиалом в 2006 г. в рамках
выполнения мероприятия 18 ФЦП «Снижение рисков и смягчение последствий
чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера в Российской
Федерации до 2010 года» разработаны предложения по развитию системы
сейсмологических наблюдений для целей предупреждения о цунами на Дальнем
Востоке России (СН СПЦ). Государственный заказчик – Росгидромет. В работе
принимали участие специалисты ведущих институтов РАН (Институт морской
геологии и геофизики ДВО РАН, Институт вулканологии и сейсмологии ДВО РАН,
Институт физики Земли РАН, Институт океанологии РАН, Институт вычислительной
математики и математической геофизики СО РАН). Выполнены работы по следующим
направлениям:
1. Проведен анализ работы сейсмической подсистемы СПЦ России за период
времени 1959-2006 гг., рассмотрен опыт организации и эффективность СПЦ на
примере США, Японии и Франции.
2. Рассмотрены вопросы научно-информационного и методического обеспечения
развития СН СПЦ.
3. Проведен детальный анализ методов и алгоритмов обработки
сейсмологических данных для оценки параметров очагов землетрясений. Рассмотрены
основные направления развития системы сейсмологических наблюдений для СПЦ.
4. Предложена структура системы сейсмологических наблюдений для СПЦ.
Проведена концептуальная проработка общих технических и методических решений и
средств, обеспечивающих повышение эффективности оперативного прогноза цунами
по сейсмологическим данным на Дальнем востоке Российской федерации и
непрерывный сейсмический мониторинг территории Дальнего Востока Российской
федерации и мира.
5. Разработано ТЗ, состав и структура опытного образца программно-аппаратного
комплекса опорной широкополосной цифровой сейсмической станции.
Характерные черты действующей сегодня СПЦ: отсутствие автоматической
обработки сейсмических данных и невозможность обработки в реальном масштабе
времени по сети станций. Это приводит к низкой надежности и достоверности сигналов
тревоги цунами. Число сейсмических станций несущих службу цунами на Дальнем
Востоке РФ недопустимо мало. Датчики и методики, используемые сегодня в системе
предупреждения о цунами, во многом принципиально устарели.
Реализация разработанных предложений развития СН СПЦ должна обеспечить:
1. повышение защищенности от воздействия цунами прибрежных населенных
пунктов полуострова Камчатка, на Курильских островах, на острове Сахалин и
Приморского края;
2. уменьшение задержки времени на оповещение населения о возможности
цунами по сейсмологическим данным от начала регистрации землетрясения до 3 минут
на локальном уровне, 7 минут на региональном уровне, 15 минут на межрегиональном
уровне;
3. снижение числа ложных тревог цунами.
111
Черкашин А.К.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛИСИСТЕМНОГО
АНАЛИЗА И МОДЕЛИРОВАНИЯ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ
ЯВЛЕНИЙ ПО ДАННЫМ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ И
ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
Институт географии им. В.Б.Сочавы СО РАН, Иркутск, Россия
Специфика разработки и использования математических технологий заключается
в особенностях преобразования информации без предварительных гипотез о моделях
связи данных, т.е. в реализации безмодельного подхода. Это позволяет объективно
фиксировать связность и выделять обобщенные тенденции изменения характеристик
систем. Выявленные таким образом скрытые закономерности интерпретируются как
разнообразные модели связи и изменений в терминах разных системных теорий,
причем ни одна из интерпретаций не является единственно возможной: осуществляется
полисистемный, полимодельный подход к решению проблем. Выбор лучшей модели
происходит в процессе системного анализа под задачу по критерию полного и
быстрого решения поставленной проблемы с учетом объема имеющейся информации.
Математические технологии основаны на фундаментальных математических
утверждениях, из которых извлекаются полезные для исследований следствия. Одним
из таких выражений является определитель Якоби, равенство нулю которого указывает
на наличие связи переменных, например, распределенных в пространстве и
изменяющихся во времени. Это позволяет, в частности, обрабатывать многоканальные
растровые космические снимки с выявлением зон, однородных по функции связи
характеристик разноспектральных снимков. На границах выделов меняется тип
функциональной связи, связь теряется, определитель отличается от нуля, что
индицирует наличие природных рубежей или нарушенность территориальной системы
в целом. Аналогичные преломления функциональных зависимостей возможны во
времени, что определяется по разновременным снимкам. Изменение функциональных
связей на пространственно-временных рубежах можно рассматривать как
катастрофические явления, а отсутствие таких связей - проявлением разрушений на
местности, например, в результате антропогенных воздействий.
Другой набор математических технологий основан на фрактальных свойствах
преобразования Лежандра. Формируются многоуровневые пучки билинейных
зависимостей для разных уровней иерархии природных систем. Центры пучков
(конгруэнций) соответствуют характеристикам среды (состоянию системы более
высокого порядка) реализации типов процессов и связей. Катастрофические явления
рассматриваются обычно как резкое изменение типов условий, что формально
выражается в движении центра конгруэнции по директрисе – билинейной зависимости
системы верхнего уровня. Степень катастрофической изменчивости определяется
коэффициентами наклона этой зависимости - чувствительностью изменения системы
высокого ранга к колебаниям величины факторного воздействия.
Обратные
математически
обусловленные
задачи
анализа
массовой
географической пространственно-распределенной информации позволяют выявить
различные критические ситуации по совокупности признаков сохранения и изменения
отдельных характеристик и связей, являющихся индикаторами возможных
катастрофических явлений в жизни природы и общества.
112
Шайдуров В.В., Щепановская Г.И.
ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ДИНАМИКИ ГЕОСФЕР ЗЕМЛИ
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
Континентальные и океанические литосферные плиты перемещаются и активно
взаимодействуют . Эти движения – следствие глубинных геодинамических процессов:
тепловой мантийной конвекции и мантийных струй. Конвективные движения
определяют взаимодействие литосферы и астеносферы: спрединг океанического дна,
образование трансформных разломов, субдукцию и коллизию литосферных плит.
Геодинамические исследования сводятся к установлению и изучению процессов и сил,
порождающих движения в тектоносфере и в глубинных оболочках Земли [1].
Глобальным процессом в эволюции нашей планеты является гравитационная
дифференциация веществ различного веса. На основе анализа экспериментальных
данных о распределении плотности Земли, скорости продольных и поперечных волн,
давления и ускорения сил тяжести по глубине составлена гипотетическая структура
планеты. В первом приближении Земля образована твердым слоем толщиной равной
половине радиуса и ядром, имеющем два агрегатных состояния (жидкое и твердое).
Настоящая работа направлена на разработку математической модели,
позволяющей адаптировать структуру Земли газодинамическим состоянием
плотности, динамической вязкости, внутренней энергии и высоких температур.
Динамика геосферы Земли исследуется в рамках модели вязкого сжимаемого газа,
когда плотность среды меняется во времени и пространстве. Рассматривается
сферически-симметричное течение вязкого теплопроводного газа с учетом
гравитационных сил. В итоге уравнения неразрывности, импульса и энергии
записываются в следующем виде [2]:

1  2
1 
 2
(r  u)  u
 0,  (t , r )   (t , r ) ,
t 2r r
2 r

1  2 2
P 1  2
(  u)  2
(r  u )  

( r  rr )  Fem ( r,  ) ,
t
r r
r r 2 r

1  2
1  2
1  2
u
(  e)  2
( r u  e)  P 2
(r u)   2
( r qr )   rr
.
t
r r
r r
r r
r
Искомыми функциями являются плотность    2 , скорость u и внутренняя энергия
единицы массы – e, через которые выражаются давление P и динамический
коэффициент вязкости 
из уравнений состояния, Fem ( r,  ) – потенциал
гравитационных сил. Уравнения состояния представляют собой сложную
алгебраическую зависимость плотности от давления и температуры с учетом фазовых
переходов и метаморфизма основных составляющих веществ.
В результате решения поставленной задачи возможно получить изменение
величины радиуса Земли, а также конвекцию и диффузию глубинных слоев как
сплошной среды. Работа выполнена при финансовой поддержке программы № 16
Президиума РАН (проект № 9).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Добрецов Н.Л. Глубинная геодинамика / Добрецов Н.Л., Кирдяшкин А.Г.,
Кирдяшкин А.А. – Новосибирск: Изд-во СО РАН, филиал «ГЕО». – 2001. – 409 с.
2. Ушакова О.А. Метод конечных элементов для уравнений Навье-Стокса в
сферической системе координат / Ушакова О.А., Шайдуров В.В., Щепановская Г.И. –
Вестник КрасГУ. – 2006. – № 4. – С. 151-156.
113
Шамин Р.В.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ «ВОЛН-УБИЙЦ»
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН, Москва, Россия
«Волнами-убийцами» принято называть поверхностные волны экстремальной
амплитудой, возникающие в нелинейной динамике идеальной жидкости. Существует
множество натурных данных, подтверждающих существование таких волн в океане.
Высота «волн-убийц» может достигать более 30 метров. Внезапное возникновение этих
волн представляет собой серьезную опасность для крупных судов. В работе [1]
приведена известная статистика гибели судов и человеческих жертв в результате
«волн-убийц».
В работах академика РАН В.Е. Захарова, А.И.Дьяченко, Р.В. Шамина
проводились численные эксперименты по прямому моделированию возникновения
«волн-убийц». «Прямое моделирование» означает, что в этих работах рассматривались
не специальные модели «волн-убийц», а численно решались точные уравнения
гидродинамики, описывающие течение идеальной жидкости со свободной
поверхностью.
В настоящем докладе рассматриваются методы, позволяющие придать
вычислительным экспериментам доказательную силу. В частности, установлена
возможность возникновения «волн-убийц» в динамики идеальной жидкости со
свободной поверхностью.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Куркин А.~А., Пеленовский Е.~Н. Волны-убийцы: факты, теория и
моделирование, Нижний Новгород, 2004.
2. Zakharov V.E., Dyachenko A.I., Prokofiev A.O. Freak waves as nonlinear stage of
Stokes wave modulation instability // European Journal of Mechanics B/Fluids, v. 25, 2006, p.
677-692.
3. Шамин Р.В. Об одном численном методе в задаче о движении идеальной
жидкости со свободной поверхностью // Сибирский журнал вычислительной
математики. – 2006. – Т.9, №4. – С. 325-340.
114
Шапарев Н.Я.
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ
(ВОДА, ЗЕМЛЯ)
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск, Россия
В
докладе
рассматриваются
системы
показателей
устойчивого
природопользования.
Анализируются структура отчетности в Российской Федерации по земельным
ресурсам (формы 22 и 2-тп (рекультивация)) и возможность совмещения её с
показателями устойчивого развития ООН. Сделана попытка обобщения показателей
отчетности и показателей устойчивого развития и сведения их в единую систему
критериев и индикаторов устойчивого землепользования. Представлены следующие
критерии: поддержка и сохранение продуктивной способности сельскохозяйственных
угодий; поддержка приемлемого санитарного состояния сельскохозяйственных угодий;
сохранение и поддержание биологического разнообразия сельхозугодий; поддержание
социально-экономических функций сельхозугодий; инструменты земельной и
сельскохозяйственной политики для сохранения устойчивого землепользования.
Представлена система показателей устойчивого водопользования, дополненная
показателями из статистической отчетности 2тп (водхоз). Представлены следующие
критерии:
природное
воспроизводство
воды,
поддержание
санитарноэпидемиологического состояния поверхностных вод, сохранение и поддержание
биологического разнообразия вод, развитие социально-экономических функций
водопользования, защита от вредного воздействия вод, развитие системы обеспечения
населения водой требуемого количества и качества, инструменты водной политики для
сохранения устойчивого управления водопользованием.
Shaparev N.Ya.
REGIONAL SUSTAINABLE DEVELOPMENT INDICES (WATER,
LAND)
Institute of computational modeling SB RAS, Krasnoyarsk, Russia
In the report the systems of sustainable nature use indices are considered.
The structure of Russian Federation statistics account on land resources (forms 22 and
2-tp (recultivation)) and possibility of its integration with UN sustainable development
indices are analyzed. Attempt to summarize statistic accounting and sustainable development
indices and to create the united system of sustainable land-use criteria and indicators is made.
The following criteria are presented: maintenance and keeping of productive ability of
agricultural lands; maintenance of acceptable sanitary state of agricultural lands; keeping and
maintenance of lands' biodiversity; maintenance of social-economical functions of land-use;
instruments of land and agricultural policy for keeping sustainable land management.
The system of sustainable water-use indices, with an addition of indices from state
statistics 2tp (vodkhoz) is presented. The following criteria are presented: natural water
reproduction; maintenance of sanitary-epidemiological state of surface waters; keeping and
maintenance of waters' biodiversity; development of social-economical functions of wateruse; protecting from injurious effects of waters; development of a system providing the
population with water of required quantity and quality; instruments of water policy for
keeping sustainable water management.
115
Шварц К.Г., Шкляев В.А.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРИМЕСИ В
АТМОСФЕРЕ ПРИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ, СВЯЗАННЫХ С
ВЫБРОСАМИ БОЛЬШОЙ МОЩНОСТИ ПРИ АНОМАЛЬНЫХ
ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ
Пермский государственный университет, Пермь, Россия
Значительное число техногенных катастроф сопровождаются поступлением в
атмосферу загрязняющих веществ. Процессы последующего распространения примеси
могут быть осложнены в случаях интенсивного охлаждения или нагрева от источника
техногенной катастрофы (при аварийном разливе легкоиспаряющейся жидкости,
возгорании разлитой нефти и др.).
Постановка задачи в рассмотренных примерах существенно различается. В
результате аварийного разлива большого объема летучей жидкости, например аммиака
необходимо учитывать затраты тепла на испарение разлившейся жидкости. В этом
случае происходит интенсивное охлаждение нижней части приземного слоя.
Формирующаяся устойчивая термическая стратификация над областью разлива
приводит к ослаблению турбулентной диффузии примеси. Локальное понижение
температуры воздуха, а также наличие примеси с плотностью, отличающейся от
плотности окружающего воздуха, приводит к тому, что над разлившейся жидкостью
образуются циркуляционные ячейки с вертикальной осью вращения. В результате этого
появляются возмущения в поле скорости, усложняющие процессы переноса примеси.
Аварийные ситуации могут приводить к разливу и возгоранию углеводородов.
Развивающиеся конвективные движения создают своеобразный режим переноса
выделяющихся вредных примесей в нижнем слое атмосферы. Проводимые с этой
целью расчеты, должны основываться на системе уравнений глубокой конвекции.
Расчеты по предложенной модели показали, что под линейным и нелинейным
воздействием неоднородного горизонтального градиента температуры в нижнем слое
атмосферы формируется мощное вихревое движение над местом возгорания нефти,
которое влияет на характер распространения примеси в окрестности источника.
При математическом моделировании основных механизмов этих процессов была
использована двумерная модель. Двумерную модель получаем из трехмерной путем
усреднения уравнений гидротермодинамики поперек слоя с использованием краевых
условий на верхней и нижней границе. Для замыкания системы используется точное
решение исходной задачи, описывающее однородное по x, y течение. Более подробно
преобразования приведены в [1-2] В результате численных экспериментов были
получены поля концентрации примеси, температуры воздуха, функции тока и
возмущений функции тока. В качестве обобщающих количественных характеристик
использовались максимальные значения концентрации на оси факела; средние значения
скорости ветра в слое над источником примеси; максимальные возмущения функции
тока, вызванные влиянием перечисленных факторов.
Работа финансировалась из средств РФФИ. Грант 07-01-96039 – Урал
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Шварц К.Г. Двумерная модель мезомасштабных атмосферных процессов над
крупным промышленным городом. // Сб. научных трудов ИВТ РАН "Вычислительные
технологии". Новосибирск, 1995.- №13. - С.326-335.
2. Schwarz K.G., Shklyaev V.A. Modelling the propagation of cold contaminent in
atmosphere following accidental spilling of volatile liquid. Fluxes and Structures in Fluids –
2003. International Conference. Selected Papers edited by Yu.D.Chashechkin and
V.G.Baydulov. Institute for Problems in Mechanics of the RAS. Moscow. 2004. P.172-175.
116
Шибких А.А.
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УЩЕРБА ОТ
ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛНЫ ПРОРЫВА (НА ПРИМЕРЕ ГИЛЕВСКОГО
ГИДРОУЗЛА)
Институт водных и экологических проблем СО РАН, Барнаул, Россия
Введение в действие закона РФ "О безопасности гидротехнических сооружений"
требует составления Деклараций безопасности гидротехнических сооружений (ГТС).
Риск гражданской ответственности по обязательствам, возникающим вследствие
причинения вреда жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических и
юридических лиц в результате аварии ГТС, подлежит обязательному страхованию.
Страховые выплаты предприятия-владельца ГТС зависят от указанного в Декларации
безопасности рассчитанного размера причиненного ущерба в результате возможной
аварии, связанной с разрушением напорного фронта плотины и прохождения волны
прорыва в нижнем бьефе. Для надежной оценки величины ущерба при различных
сценариях развития аварийной ситуации необходимо использование современных
математических моделей и численных методов.
В настоящей работе рассматривается компьютерная модель оценки экологоэкономического ущерба при прорыве плотины Гилевского водохранилища на р. Алей
(Алтайский край) и зависимость рассчитанного размера причиненного ущерба от
способов реализации отдельных компонентов этой модели. Компьютерная модель
включает в себя:
– цифровую модель рельефа дна водохранилища;
– цифровую модель рельефа предполагаемой зоны затопления;
– картографическую модель положения объектов в предполагаемой зоне
затопления;
– математическую модель сработки уровня водохранилища;
– математическую модель развития прорана;
– математическую модель излива воды через проран в нижний бьеф;
– математическую одномерную модель прохождения волны прорыва;
– математическую плановую модель прохождения волны прорыва;
– математическую модель расчета эколого-экономического ущерба.
Исследования показали, что использование современных математических
моделей и численных методов, геоинформационных систем, подробных данных об
объекте исследований позволяет уточнить величину ущерба в результате возможной
аварии на ГТС. В результате решения практической задачи были сформулированы
рекомендации по уменьшению рассчитанного размера причиненного ущерба в
результате аварии на Гилевском ГТС и, как следствие, уменьшению суммы страховых
выплат. Предложенная методика решения задачи о величине ущерба в результате
аварии на ГТС может быть использована при решении аналогичных задач.
117
Шлычков В.А.
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ ЛЕДОВОГО
ЗАТОРА
Институт водных и экологических проблем СО РАН (НФ), Новосибирск
В ходе весенних подвижек льда происходит разлом и дробление ледяного покрова
в речном русле на отдельные поля и льдины, которые транспортируются потоком вниз
по течению. При высокой густоте движущегося ледяного массива на сужающихся
участках реки возможны остановки ледового поля, связанные с заклиниванием ядра
ледохода в стесненном водотоке. В результате формируется заторное скопление льда,
мощность которого нарастает со временем за счет присоединения новых масс
плывущих льдин.
В работе представлена гибридная динамико-стохастическая модель весеннего
ледохода, в которой параметры течения в русле воспроизводятся на основе
детерминированной численной модели, а плывущие по реке льдины рассматриваются
как разномасштабные элементы стохастического ансамбля. При этом динамика
отдельного ледового элемента рассчитывается индивидуально с учетом взаимодействия
с близлежащими льдинами, в том числе и находящимися в заторной области.
Для расчета гидравлических параметров потока использовалась двумерная модель
плановых течений. Движение отдельной льдины при моделировании ледохода
отождествляется с движением ее центра масс, а совокупность свободно плавающих
ледяных обломков схематизируется набором элементов со случайными линейными
размерами и толщиной. Взаимосвязанная система уравнений движения ансамбля
учитывает форсинг со стороны речного потока, изменение импульса в результате
возможных столкновений льдины с ближайшими соседними льдинами, силы трения
льдин об отмели и берега и эффекты взаимодействия с заторным массивом.
Рис.1.Стохастический ансамбль льдин на акватории русла р. Лены.
Сформулированная плановая модель ледохода апробирована на участке р. Лена в
районе Якутска. Рисунок показывает геометрию русла в плане (серая заливка),
структуру конечно-разностной криволинейной сетки и пример распределения массива
льдин в области.
Работа выполнена при поддержке РФФИ, грант 05-05-98012.
118
Шокин Ю.И., Чубаров Л.Б., Федотова З.И., Гусяков В.К.,
Бабайлов В.В., Елецкий С.В., Смирнов В.В., Бейзель С.А.
ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КАМЧАТСКОГО ФРАГМЕНТА
НАЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЦУНАМИ
Институт вычислительных технологий СО РАН, Новосибирск, Россия
Необходимость совершенствования национальных систем предупреждения о
цунами осознана научным и административным сообществом стран, побережье
которых подвержено воздействию этих волн. Катастрофическое Суматранское цунами
26 декабря 2004 г. и последующие за ним аналогичные явления в различных акваториях
Мирового океана послужили поводом к принятию соответствующих организационных
решений, созданию коллективов, объединивших в своем составе ученых и практиков,
давно и успешно работающих в указанной проблемной области. В России такая работа
ведется в рамках соответствующей ФЦП, поддерживается РФФИ, проектами СО РАН.
Непосредственное руководство возложено на НПО «Тайфун» Росгидромета РФ.
В настоящем докладе обсуждается опыт применения современных
информационно-вычислительных технологий для наполнения информационных баз о
проявлениях цунами у побережья Камчатки с использованием результатов специально
организованных вычислительных экспериментов по моделированию трансформации
волн цунами на трассах от источника начального возмущения до побережья. Истоки
этой технологии непосредственно связаны с работой по конструированию локальной
системы предупреждения о цунами, выполненной авторами на рубеже 1990-х гг. по
заказу инженерных служб ВМФ. Впоследствии аналогичные принципы были
реализованы специалистами ряда стран Тихоокеанского бассейна, в частности, для
построения современных систем предупреждения о цунами в Японии и США.
На первом этапе предложенной и реализованной авторами технологии
определяется перечень защищаемых пунктов, исследуется расположение, особенности
прилегающей акватории, исторические сведения о происшедших землетрясениях и
цунами, их проявлении в окрестности защищаемых пунктов. Далее, определяются
параметры очагов землетрясений, способных вызвать цунами с катастрофическими
проявлениями на защищаемом побережье, выбирается модель такого очага, для
каждого набора параметров рассчитываются начальные поля смещений поверхности
океана, которые используются в ходе вычислительных экспериментов для определения
мареограмм в каждом из защищаемых пунктов, распределения максимальных и
минимальных высот волн в этих пунктах, другие важные функционалы.
Для таких расчетов используются численные алгоритмы, основанные на
различных модификациях схемы Мак-Кормака, аппроксимирующей линейные и
нелинейные модели мелкой воды с учетом донного трения, сферичности Земли. Все
алгоритмы обладают возможностями гибкого управления, обеспечивающего
адекватную их настройку на особенности рельефа дна, изрезанность береговой линии,
индивидуальные характеристики начальных возмущений. Одновременно создается
информационный инструментарий, предназначенный для хранения входных данных и
результатов моделирования, доступа к ним, управления расчетом и визуализации
рассчитанных полей.
Работа выполнена при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований
(проекты 05-05-64460, 06-05-72014, 07-05-13583), программы Интеграционных
фундаментальных исследований СО РАН (проекты 28, 113), программы
Государственной поддержки научных исследований, проводимых ведущими научными
школами Российской Федерации НШ-9886.2006.9, проекта INTAS 06-1000013-9236
119
Шоманова Р.Е.
ОПЕРАТИВНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ОТХОДОВ ГОРНОПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова, Павлодар, Казахстан
Павлодарский регион является одним из промышленных регионов Республики
Казахстан. Одним из важнейших промышленных объектов региона является АЗФ
(Аксуский завод ферросплавов), где сосредоточено большое количество
промышленных отходов. Возникает необходимость быстрого и простого определения
остатков шихты на складах, а также объемов золоотвалов с допустимыми до 10%
погрешностями измерений.
Для этого предлагается использовать автоматизированный стереометрический
комплекс. Для построения системы необходимо было решить следующие задачи:
построение адекватной модели, автоматическое стереоотождествление измеряемых
точек поверхности объекта, высокоточное определение координат соответственных
точек на изображениях, расчет трехмерных координат и восстановление формы
поверхности объекта, построение полной трехмерной модели объекта. Этот метод
позволяет восстановить форму поверхности промышленного объекта (в нашем случае
отходов), а также установить рельефы поверхности объекта, произвести расчет объема
объекта.
Автоматическое извлечение точек осуществлялось на основе детектора Харриса,
как наиболее настраиваемого на необходимую структуру. Корреляция точек
производилась на основе алгоритма RANSAC (Random Sample Consensus).
Алгоритм RANSAC записывается в следующем виде:
Шаг 1: Для заданных k, e, Г повторить m раз.
Шаг 1.1: Выбрать подмножество из k элементов, каждый элемент с одинаковой
вероятностью.
Шаг 1.2: Вычислить параметры модели для текущего подмножества.
Шаг 1.3: Определить количество inlier.
Шаг 2: Выбрать решение с максимальным количеством inlier.
Здесь, Г – требуемая вероятность выбора хорошего подмножества за время
работы; k – количество элементов в наборе, необходимое для вычисления модели; e –
процент выбросов в наборе Т; m – количество проверяемых подмножеств.
Результат работы схемы RANSAC признается приближением исходной модели, и
все inlier (точки лежащие на эпиполярах), удовлетворяющие ей, признаются inlier
исходной модели. Параметры модели - решения, выданной RANSAC, теперь могут
быть уточнены с использованием всех определенных inlier. По полученным точкам
находится фундаментальная матрица и «облако точек».
Калибровка камер производилась по схеме «Plumb Bob» методом градиентного
спуска.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Harris C., Stephens M. A combined corner and edge detector / Proceedings, 4th
Alvey Vision Conference.- Manchester, 1988. - Р. 147-151.
2. Fischler Bolles RANdom SAmpling Consensus: a paradigm fro model fitting with
application to image analysis and automated cartography / Commun. Assoc. Comp. Mach. 1981– Р. 381-395.
120
Юничева Н.Р.
АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ НЕЛИНЕЙНЫХ
ДИСКРЕТНЫХ ИНТЕРВАЛЬНО-ЗАДАННЫХ СИСТЕМ
УПРАВЛЕНИЯ
Институт проблем информатики и управления, Алматы, Казахстан
Исследование динамических свойств нелинейных дискретных систем управления,
функционирующих в условиях параметрической неопределенности, является
актуальной научной задачей и представляет интерес в современной теории управления.
Почти во всех случаях вышеупомянутая параметрическая неопределенность
характеризуется принадлежностью реальных значений параметров технического
объекта некоторым интервалам, границы которых априорно известны. Их
математические модели могут быть представлены системами интервальных
дифференциальных или разностных уравнений с использованием правил и
обозначений интервального анализа [1].
Хорошо известно, что широкий класс процессов в различных отраслях
промышленности описывается именно нелинейными соотношениями, а вопросы
развития интервальных методов анализа динамических свойств нелинейных
дискретных интервально-заданных систем остаются открытыми. Некоторые аспекты
данного вопроса отражены в работах Джури Э.И., Премаратне К., Ивлева Р.С. К
примеру, в работе [2] получены достаточные условия абсолютной устойчивости
нелинейной интервальной системы с запаздыванием на основе использования
функционалов Ляпунова-Красовского.
Одним из таких вопросов является исследование экспоненциальной устойчивости
нелинейной системы дискретных уравнений с многозначными правыми частями
интервального типа.
В рассматриваемой работе на основе второго метода Ляпунова [3] и методов
интервального анализа получена процедура исследования
экспоненциальной
устойчивости нелинейной дискретной интервальной системы с нелинейностью
секторного типа, математическая модель которой задана в пространстве состояний.
Также получены достаточные условия экспоненциальной устойчивости
рассматриваемого класса систем для функции Ляпунова, выбранной в классе
«квадратичная форма» и «квадратичная форма плюс сумма от нелинейности».
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1.
Алефельд Г., Херцбергер Ю. Введение в интервальные вычисления. М: Мир, 1987. - 268 с.
2.
Ивлев Р.С. Абсолютная устойчивость нелинейных динамических систем с
параметрической неопределенностью интервального типа и запаздывающим
аргументом // Труды Международной конференции: Вычислительные технологии
«ВТММ-2002». - Новосибирск, 2002.- С. 27-34.
3.
Молчанов А.П. Функции Ляпунова для нелинейных дискретных систем //
АиТ.- 1986. - № 6. - С. 26-35.
121
Якубайлик О.Э., Попов В.Г.
ПОСТРОЕНИЕ ГИС-ПОРТАЛА НА ПЛАТФОРМЕ MAPGUIDE И 1СБИТРИКС
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск
Рост информатизации общества повышает актуальность многопользовательских
геоинформационных систем, целью которых является хранение, обработка и анализ
больших массивов геоданных. Примером такой системы является Банк
пространственных данных (БПД) – ГИС-портал Единой краевой информационной
системы администрации Красноярского края, который предназначен для интеграции и
централизации картографических материалов и иных пространственных данных,
необходимых для решения межведомственных и общекраевых задач социальноэкономического мониторинга, оценки состояния объектов региональной инфраструктуры, земельных и имущественных ресурсов.
Реализация ГИС-портала базируется на двух технологических платформах –
системе управления Интернет-порталом 1С-Битрикс и геоинформационной системе
MapGuide Open Source. 1С-Битрикс – коммерческая система управления Интернетпорталом с открытым кодом, с богатым набором модулей, расширяемых прикладных
программных интерфейсов (API), удобными инструментами администрирования и
широкими возможностями по работе с пользователями и пользовательскими группами.
MapGuide Open Source – это основанный на веб-технологиях комплекс программнотехнологических решений для хранения и представления картографической
информации, построенный в многозвенной архитектуре, позволяющий интегрировать
данные из нескольких источников или серверов, а также использовать средства
программирования для создания пользовательских приложений.
ГИС-портал интегрирует программное обеспечение упомянутых базовых
технологических платформ в единую систему. Слой Битрикс обеспечивает функционал,
отвечающий за правила отображения общего контента и взаимодействие с
пользовательской средой. Слой MapGuide предоставляет средства для работы с
геопространственными данными. Было проведено исследование возможностей системы
Битрикс в задачах загрузки, размещения и использования геоданных, реализована
структурная основа портала с многопользовательским доступом, добавлены
возможности загрузки и фильтрации первичных данных, среда взаимодействия
пользователей в виде форума, рассылки и формы обратной связи. Настройка модуля
информационных блоков позволила сделать прямое включение каталога слоёв и
непрямое включение каталога карт MapGuide в систему. Синхронизация прав доступа к
данным MapGuide через среду Битрикс была реализована с помощью основного модуля
и установления соответствия: группа Битрикс → пользователь MapGuide. Так можно
избежать дублирования базы данных и сохранить систему разграничений.
Разработана технология интеграции используемых платформ на основе
специально разработанного отдельного модуля Битрикс. В модуль вошли классы для
работы с сервером MapGuide, различные функции получения, фильтрации данных и
шаблоны визуализации каталогов карт, слоёв и другой картографической информации.
Была усовершенствована и представлена в виде стандартной компоненты визуального
редактора системы Битрикс программа для просмотра карт и картографических
приложений. Компоненты каталогов были объединены с картографическими
инструментами таким образом, что просмотр слоёв, карт и включённых в карты слоёв и
их каталогов производился на одном экране без перезагрузки основной страницы. Был
реализован конструктор карт на платформе PHP/AJAX, позволяющий составить свою
собственную карту из каталога слоёв, хранящегося на сервере.
122
Якубайлик О.Э., Токарев А.В.
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ ИНТЕРНЕТ-ПОРТАЛ ДЛЯ ЗАДАЧ
МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНОЙ СРЕДЫ И
РЕСУРСОВ
Институт вычислительного моделирования СО РАН, Красноярск
Важнейшей отличительной чертой современных ГИС является возможность
аналитической обработки пространственных данных, которая находит применение в
задачах мониторинга и анализа состояния природных ресурсов, региональной
инфраструктуры, социально-экономических и природных процессов. В таких задачах
использование Интернет-технологий имеет ряд преимуществ по сравнению с
настольными ГИС [1]. Создание информационно-аналитического Интернет-портала,
обеспечивающего поддержку распределенного банка пространственных данных и
содержащего сервисы для пространственного анализа и математического
моделирования, обеспечит потенциальных пользователей возможностями решения
широкого круга задач [2].
В предлагаемой реализации (рис. 1) геоинформационный Интернет-портал
строится как набор распределенных отдельных узлов, состоящих из следующих
элементов: одного или нескольких картографических серверов на основе ПО ГИС с
открытым исходным кодом MapGuide OpenSource, подсистемы управления вебконтентом, каталога информационных ресурсов на базе LDAP-сервера для поддержки
структурированного хранения данных со средствами разграничения доступа, поиска и
репликации.
Рис. 1. Архитектура проектируемого геоинформационного Интернет-портала.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Чеха В.П., Шапарев Н.Я., Якубайлик О.Э., Кадочников А.А.
Геоинформационная система «Природные ресурсы Красноярского края» //
Вычислительные технологии. - 2003. - Специальный выпуск. - С. 165-172.
2. Токарев А.В. Применение интернет-технологий и геоинформационных систем
для моделирования территориально-распределенных процессов: автореферат дис. …
канд. техн. наук: 05.13.11 / А.В. Токарев. – Красноярск: ИВМ СО РАН, 2005. – 20 с.
123
Янкович Е.П., Осипова Н.А.
ОЦЕНКА РИСКА ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ НА ОСНОВЕ
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (НА ПРИМЕРЕ Г.ТОМСКА)
Томский политехнический университет, Томск, Барнаул
В последние десятилетия в мире активно развиваются научные исследования в
области анализа и оценки риска различного генезиса. Подход, основанный на оценке
риска опасных и неблагоприятных событий, в том числе, риска заболеваемости от
воздействия различных факторов, становится все более распространенным и
оправдывающим себя. Большой прогресс в этой области связывают с разработкой и
внедрением программных комплексов, компьютерных расчетов для количественной
оценки риска. Однако установление взаимосвязи между уровнем загрязнения и
заболеваемостью населения представляется весьма сложной задачей.
Для расчета оценки рисков необходимо создать единое информационное
пространство, которое может быть сформировано на основе использования
современных геоинформационных технологий. Научный аспект общей концепции
геоинформационной системы (ГИС) обычно определяется исходя из объекта, предмета
исследования и специализированных методов.
В нашем случае прикладное значение ГИС заключается в использовании данных с
целью обеспечения информацией для оценки и прогноза риска. Концептуальной
основой ГИС является изучение состояния окружающей среды в целях оценки риска
для здоровья населения.
Город - сверхсложная территориальная система. Для решения задач комплексного
изучения территории города были выделены блоки информации, которые отражают
различные аспекты состояния и развития городской среды. Создана модель территории,
которая позволяет вести мониторинг и проводить оценку состояния окружающей среды
и расчет риска. В структуру геоинформационной системы входят:
• Базы данных
• Прикладное программное обеспечение
• Технические средства
• Системное программное обеспечение.
В качестве прикладных программных средств были выбраны программы:
ArcView GIS, Risk Assistant, Statistica. Совместное использование данных программ
позволяет
наиболее
полно
использовать
информацию,
обрабатывать
и
интерпретировать.
Аналитическая информация и построенные в результате ее обработки
тематические компьютерные карты используются в качестве основы для установления
связей, зависимостей между отдельными показателями воздействия на городскую
среду, ее изменениями и последствиями для здоровья горожан.
Оценка риска заболеваемости проводилась с помощью программного
обеспечения «Risk Assistant», которое позволяет оценить риски для здоровья,
связанные с присутствием химических соединений в окружающей среде в конкретных
условиях.
Полученные результаты по уровню риска в различных административных
районах города были использованы нами для ранжирования территории города по
уровню риска канцерогенной опасности.
Прослежена определенная зависимость между содержанием в почвах тяжелых
металлов, и прогнозируемым риском заболеваний. Очевидно, что содержание в почвах
тяжелых металлов вносит определенный вклад в заболеваемость населения.
124
Алексеев Г.В.
Абдибеков У.С.
Алифанов Л.А.
Арипов М.М.
Архипов И.А.
Архипова И.В.
Асанова А.Т.
Аюнова О.Д.
Аяганов Е.Т.
Бабайлов В.В.
Бабушкин А.Г.
Базаров М.Б.
Банаева Л.В.
Барановский Н.В.
Барахнин В.Б.
Башуров В.В.
Безхаев А.Ю
Бейзель С.А.
Белов Б.Е.
Белов С.Д.
Белолипецкий В.М.
Белолипецкий П.В.
Бериков В.Б.
Боенко К.А.
Большаков А.М.
Бризицкий Р.В.
Буриев А.Т.
Буриев Т.
Бычков И.В.
Васева И.А.
Васькевич А.В.
Витяев Е.Е.
Власов Е.В.
Водинчар Г.М.
Воронина П.В.
Воронина Т.А.
Выгловская Н.В
Гаврилова Л.В.
Гадяцкая О.А.
Гаченко А.С.
Генова С.Н.
Глухов А.П.
Готовко С. А.
Гуревич К.Ю.
Гусяков В.К.
Дамбиева Д.Б.
Дементьев А.Д.
Дергачев А.А.
Джуматова Г.К.
Долгов М.В.
Дрожжин М.С.
Дубровская О.А
Дьякова Т.И.
Елецкий С.В.
Еманов А.Ф.
Ереско С.П.
Ешмуратов Ш.А.
Жоров В.А.
Зиновьев А.Т.
Зыскин И.А.
Игнатьев Н.А.
Исаев С.В
Исаченков Ф.Н.
Кабилжанова Ф.А.
Кадочников А.А.
Какуткина Н.А.
Калинина Е. А.
Калханов П.Ж..
Каменщиков Л.П.
Капитонова Т.А.
Карепова Е.Д.
Кирилюк Е.А.
Кирста Б.Ю.
Кирста Ю.Б.
Ковалева Т.М.
Ковалевская Н.М.
Кол Н.А
Компаниец Л.А.
Кондратьев В.Г.
Коржавин А.А.
Королев Ю.П.
Котенева В.Г.
Кошелев К.Б.
Краснораменская Т.Г
Кузьминых И.П.
Куликов Е.А.
Куприянова Т.В.
Курбацкая Л. И.
3
109
4
5
6
6 ,7
8
64
9
12, 119
10
11
77
13
14
104
15
119
57
16, 81
17, 18
17
63
51
98
19
22
20, 21, 22
23, 28
73
29
14
90
89
31
30
77
53
32
28
18
54
33
53
125
119
34
54
35
36
37
38
39
77
119
35
4, 72
41
66
40
57
41
42, 82
47, 101
43
43
55
44
11
45
98, 99
45, 46
53
48
48
49
51
52
53
54
55
56
6
40
95
57
57, 58
59
60
Курбацкий А.Ф.
Курепина Н.Ю.
Куценогий К.П.
Латышева И.В.
Лбов Г.С.
Лебедев В.И.
Левин А.И.
Левин В.А.
Леженин А.А.
Лепихин А.М.
Лисейкин В.Д.
Литвиненко А.А.
Лиханова Ю.В.
Ловцкая О.В.
Луковников Н.Г.
Луценко Н.А.
Лыглаев А.В.
Макаров В.И.
Максимов В.В.
Макухин В.Л.
Мальбахов В.М.
Маматкулова М. Ш.
Марусин К.В.
Марчук А.Г.
Мокров В.В.
Морозов С.В.
Мороков Ю.Н.
Москвичев В.В.
Москвичев Е. В.
Мошева Н.В.
МуминовК.К.
Мядзелец А.В.
Мясникова С.И.
Намятов И.Г.
Никульцев В.С.
Ничепорчук В.В.
Ничепорчук В.И.
Ноженкова Л.Ф.
Нуднер И.С.
Окладникова Е.Н.
Омельченко О.К.
Осипова Н.А.
Павлов В.Е.
Паничкин А.В.
Паньшин А.Е.
Перегудин С.И.
Пережогин А.С.
Перетокин С.А.
Пикинеров П.В.
Попов В.Г.
Попов Г.Д.
Попова А.К.
Потемкин В.Л.
Разумов В.И.
Рапута В.Ф.
Родионов А.С.
Ростовцев М.Г.
Ротанова И.Н.
Ружников Г.М.
Рычков А.Д.
Савченко Т.И.
Сагитова Р.Н.
Самсонов Ю.Н.
Сафарова Н.С.
Сеначин П.К.
Сеттиев Ш.Р.
Сибгатулин В.Г.
Сизиков В.П.
Симонов К.В.
Скурихин И.М.
Слепцов О.И.
Смирнов В.В.
Соболева О.В.
Соловьев И.Г.
Стариков В.Н.
Стружанов В.В.
Стручкова Г.П.
Стубарев В.М.
Сугак Е.В.
Суторихин И.А.
Терехова Л.В
Терешко Д.А.
Титов В.В.
Ткаченко О.П.
Токарев А.В.
Тридворнов А.В.
Трубина Л.К.
Трушков В.Г.
Усенбаев Н.Б.
Файн И.В.
Федоров Г.А.
Федоров Л. Ю.
60
49
61, 62, 68
91
63
64
98
67
39
75
73
65
73
66
28
67
99
68
83
91
39
69
40
15
75
4, 72
73
74, 75
76
77
78
79
80
55
81
82
97
82
83
84
35
124
85
86
87
88
126
89
95
10, 90
122
102
28
91
96
92
32
52
93
28
55, 94
31
89
68
65
55
5
95
96
95, 97
57
98, 99
119
19
87, 90
100, 101, 102
103, 104
98, 99
81
84
85
77
105
15
106
123
107
62
108
109
58
46
33
Федоров Р.К.
Федотов А.М.
Федотова З.И.
Фереферов Е.С.
Хабахпашев Г.А.
Хакимзянов Г.С.
Хвостов И.В.
Хмельнов А.Е.
Холодова С.Е.
Худайбердыев О.Ж..
Чебров В.Н.
Черкашин А.К.
Черняев А.П.
Чубаров Л.Б.
Чульдум А.Ф.
Чупикова С.А.
Шабальников И В.
Шайдуров В.В.
Шамин Р.В.
Шапарев Н.Я.
Шварц К.Г.
Шевцов Б.М.
Шибких А.А.
Шкляев В.А.
Шлычков В.А.
Шмелева Т.А.
Шокин Ю.И.
Шоманова Р. Е.
Щепановская Г.И.
Юлдашев З.Х.
Юничева Н.Р.
Юрьева З. Н.
Ягницина Е.А.
Яковченко С.Г.
Якубайлик О.Э.
Якубайлик Т.В.
Янкович Е.П.
28
109
110, 119
28
65
110
85
28
88
11
111
112
33, 75
12, 16, 110, 119
52
64
81
45, 113
114
127
115
116
89
40, 117
116
39, 118
10
119
120
113
11
121
29
108
66
43, 122, 123
53
124
Алексеев Г.В.
ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ЗАДАЧ
ТРАНСГРАНИЧНОГО ПЕРЕНОСА ЗАГРЯЗНЯЮШИХ
ВЕЩЕСТВ
3
Алифанов Л.А.,
Морозов С.В.,
Ереско С.П.
О НОРМИРОВАНИИ СНЕГОВОЙ НАГРУЗКИ В
Г. КРАСНОЯРСКЕ
4
Арипов М.М.,
Сеттиев Ш.Р.
ВОЛНООБРАЗОВАНИЯ В ТЕЧЕНИЯХ НАД
ПЕСЧАНЫМ ДНОМ
5
Архипов И.А.,
Архипова И.В.,
Котенева В.Г.
ВОПРОС ОПАСНОСТИ РТУТИ ДЛЯ ЖИТЕЛЕЙ ПОС.
АКТАШ
6
Архипова И.В.
АНАЛИЗ МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ УЯЗВИМОСТИ
ТЕРРИТОРИИ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
7
О НЕЛОКАЛЬНОЙ КРАЕВОЙ ЗАДАЧЕ ДЛЯ
СИСТЕМЫ ИНТЕГРО-ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ
УРАВНЕНИЙ ГИПЕРБОЛИЧЕСКОГО ТИПА
8
СТАБИЛИЗАЦИЯ ОБЪЕКТА С ЗАПАЗДЫВАНИЕМ
С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ОЦЕНКИ МНОЖЕСТВА
ОТРЕЗКОВ ИНТЕГРАЛЬНЫХ ЛИНИЙ
9
Асанова А.Т.
Аяганов Е.Т.
Бабушкин А.Г.,
Пикинеров П.В.,
Шмелева Т.А.
ИДЕНТИФИКАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ
ГИДРОХИМИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ ВОДОТОКА
Базаров М.Б.,
Калханов П.Ж.,
Худайбердыев О.Ж.,
Юлдашев З.Х.
ОБ ИНТЕРВАЛЬНОМ ВАРИАНТЕ МОДЕЛИ
ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ
КАТАСТРОФ
Бабайлов В.В.,
Чубаров Л.Б.
МОДЕЛИРОВАНИЕ СТОКОВОГО МЕХАНИЗМА
ГЕНЕРАЦИИ ВОЛН ЦУНАМИ В РАМКАХ
УРАВНЕНИЙ ТЕОРИИ МЕЛКОЙ ВОДЫ
12
НОВАЯ КОНЦЕПЦИЯ ПРОГНОЗА ЛЕСНОЙ
ПОЖАРНОЙ ОПАСНОСТИ
13
Барахнин В.Б.,
Витяев Е.Е.
ОБЗОР МЕТОДОВ ОБНАРУЖЕНИЯ УГРОЗ
БЕЗОПАСНОСТИ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ
14
Bezhaev A.Yu.,
Marchuk Аn.G.,
Titov V.V.
ESTIMATION OF INITIAL ELEVATION IN THE
EXTENDED TSUNAMI SOURCES ON THE BASE OF
DEEP WATER WAVE MEASUREMENTS
15
Барановский Н.В.
10
128
11
Белов С.Д.,
Чубаров Л.Б.
Белолипецкий В.М.,
Белолипецкий П.В.
ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ТЕСТИРОВАНИЯ
СОЗДАВАЕМОЙ СИСТЕМЫ МОНИТОРИНГА И
СБОРА СТАТИСТИКИ СПД СО РАН
ОЦЕНКА ВОЗМОЖНЫХ ПОСЛЕДСТВИЙ
ГИДРОДИНАМИЧЕСКИХ АВАРИЙ
Белолипецкий В.М.,
Генова С.Н.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЛЕДОТЕРМИЧЕСКОГО
РЕЖИМА НИЖНЕГО БЬЕФА БОГУЧАНСКОЙ ГЭС
18
Бризицкий Р.В.,
Соболева О.В.
ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАДАЧ
ИДЕНТИФИКАЦИИ ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЯ
19
МОДЕЛИ, МЕТОДЫ И АЛГОРИТМЫ ПРОЦЕССОВ
ОПЕРАТИВНОГО ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
СОСТОЯНИЯ ОСОБО ВАЖНЫХ ОБЪЕКТОВ И
ПОТРЕБНЫХ СИЛ И СРЕДСТВ ОРГАНОВ
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ
СПАСАТЕЛЬНЫХ И ВОССТАНОВИТЕЛЬНЫХ
РАБОТ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИТУАЦИЯХ
20
Буриев Т.
Буриев Т.
Буриев Т.,
Буриев А.Т.
Бычков И.В.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ
ОСОБО ВАЖНЫХ ОБЪЕКТОВ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ
СИТУАЦИЯХ
16
17
21
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ
ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ
ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ОБЪЕКТОВ
22
ФУНДАМЕНТАЛЬНЫЕ НАУЧНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
КАК ОСНОВА БЕЗОПАСНОСТИ БАЙКАЛЬСКОГО
РЕГИОНА
23
Бычков И.В.,
Гаченко А.С.,
Луковников Н.Г.,
Попова А.К.,
Ружников Г.М.,
Фереферов Е.С.,
Федоров Р.К.,
Хмельнов А.Е.
ВНЕДРЕНИЕ СОВРЕМЕННЫХ
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ В
РЕГИОНАЛЬНЫХ ПРОЕКТАХ
Васькевич А.В.,
Юрьева З. Н.
ПОСТРОЕНИЕ СЕТКИ КОНЕЧНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕПЛОВЫХ ПРОЦЕССОВ В
МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ
29
ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИСХОДНОГО ПОДНЯТИЯ
ВОЛНЫ ЦУНАМИ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ УДАЛЕННЫХ
ИЗМЕРЕНИЙ КОЛЕБАНИЙ ПОВЕРХНОСТИ ВОДЫ
30
Воронина Т.А.
129
28
Воронина П.В.,
Савченко Т.И.
ИНФОРМАЦИОННО-АНАЛИТИЧЕСКАЯ СИСТЕМА
ДЛЯ ОЦЕНКИ СОСТОЯНИЯ И КАЧЕСТВА ЖИЗНИ
РАЗЛИЧНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ
Гадяцкая О.А.,
Родионов А.С.
ВЫЧИСЛЕНИЕ СРЕДНЕГО ЧИСЛА УЗЛОВ СЕТИ,
СОХРАНЯЮЩИХ СВЯЗНОСТЬ ПРИ РАЗРУШЕНИЯХ
СЕТИ
Готовко С. А.,
Черняев А. П.,
Федоров Л. Ю.
АНАЛИЗ РАЗРУШЕНИЯ СВАРНОГО СОЕДИНЕНИЯ
МАСЛООТДЕЛИТЕЛЯ ХОЛОДИЛЬНОЙ УСТАНОВКИ
Дамбиева Д.Б.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СТОКОВОГО
МЕХАНИЗМА ГЕНЕРАЦИИ ВОЛН ЦУНАМИ В
РАМКАХ МОДЕЛИ ПОТЕНЦИАЛЬНЫХ ТЕЧЕНИЙ
ЖИДКОСТИ
Дергачев А.А.,
Еманов А.Ф.,
Омельченко О.К.
АНАЛИЗ ЦИФРОВЫХ СИСТЕМ СЕЙСМИЧЕСКИХ
НАБЛЮДЕНИЙ В АЛТАЕ-САЯНСКОМ РЕГИОНЕ
Джуматова Г.К.
МОДЕЛИРОВАНИЕ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРЕДПРИЯТИЙ
НА ОСНОВЕ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО
ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕСУРСОВ СРЕДСТВАМИ ВЕБСЕРВИСОВ
Долгов М.В.
Дрожжин М.С.
АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ ИНФОРМАЦИОННОУПРАВЛЯЮЩАЯ СИСТЕМА СЛУЖБЫ
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЦУНАМИ
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПЛАМЕНИ В ГОРЮЧЕЙ
СМЕСИ
31
32
33
34
35
36
37
38
Дубровская О.А,
Леженин А.А.,
Мальбахов В.М.,
Шлычков В.А.
Зиновьев А.Т. .,
Кошелев К.Б.,
Марусин К.В.,
Шибких А.А.
МАССОВЫЕ ЛЕСНЫЕ ПОЖАРЫ В СИБИРИ И ИХ
ВЛИЯНИЕ НА ЦИРКУЛЯЦИЮ АТМОСФЕРЫ
39
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РУСЛОВЫХ
ПРОЦЕССОВ НА УЧАСТКЕ Р. ОБЬ В РАЙОНЕ
ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОДОЗАБОРОВ Г. БАРНАУЛА
40
Игнатьев Н.А.,
Ешмуратов Ш.А.
МНОЖЕСТВЕННАЯ ЛОГИЧЕСКАЯ КОРРЕЛЯЦИЯ В
ЗАДАЧАХ ДИСКРИМИНАНТНОГО АНАЛИЗА
41
Исаев С.В.
ПРОБЛЕМЫ РАЗВИТИЯ КОРПОРАТИВНОЙ СЕТИ
КРАСНОЯРСКОГО НАУЧНОГО ЦЕНТРА СО РАН
42
Кадочников А.А.,
Якубайлик О.Э.
ПРОГРАММНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ НА ОСНОВЕ
130
БАНКА ПРОСТРАНСТВЕННЫХ ДАННЫХ
43
ЭКОЛОГИЧЕСКИЙ МОНИТОРИНГ КАЧЕСТВА ВОДЫ
ДЛЯ НЕКОТОРЫХ МОДЕЛЕЙ РАСПРОСТРОНЕНИЯ
ЗАГРЯЗНЕНИЙ
44
Каменщиков Л.П.,
Карепова Е.Д.,
Шайдуров В.В.
УСВОЕНИЕ НАБЛЮДЕНИЙ ПРИ ЧИСЛЕННОМ
МОДЕЛИРОВАНИИ ПОВЕРХНОСТНЫХ ВОЛН В
АКВАТОРИЯХ
45
Карепова Е.Д.,
Федоров Г.А.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ВОЛНЫ
ПРИ РАЗРУШЕНИИ ПЛОТИНЫ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС
46
Кабилжанова Ф.А.
К АСИМПТОТИКЕ РЕШЕНИЙ ОДНОГО КЛАССА
КВАЗИЛИНЕЙНОГО ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО
УРАВНЕНИЯ С СИНГУЛЯРНОЙ НЕЛИНЕЙНОСТЬЮ
47
ИНФОРМАЦИОННО-ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ
МОДЕЛИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗА КЛИМАТИЧЕСКИХ
КАТОСТРОФ
48
Калинина Е. А.
Кирста Ю.Б.,
Кирста Б.Ю.
Ковалева Т.М.,
Курепина Н.Ю.
Ковалевская Н.М.,
Боенко К.А.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КАРТОГРАФОМАТЕМАТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ДЛЯ ОЦЕНКИ
РИСКА ЗАРАЖЕНИЯ КЛЕЩЕВЫМИ ЗООНОЗАМИ В
АЛТАЙСКОМ КРАЕ
49
ПОИСК ЭКОЛОГИЧЕСКИ ЗНАЧИМЫХ ОБЪЕКТОВ
ПО ВИЗУАЛЬНОМУ СОДЕРЖАНИЮ В АРХИВАХ
КОСМИЧЕСКИХ ИЗОБРАЖЕНИЙ
51
Кол Н.А,
Чульдум А.Ф.,
Ростовцев М.Г.
АНАЛИЗ ПРОСТРАНСТВЕННО-ВРЕМЕННОЙ
ДИНАМИКИ КАРГИНСКОГО МЕЗООЧАГА
ТУВИНСКОГО ПРИРОДНОГО ОЧАГА ЧУМЫ
52
Компаниец Л.А.,
Гаврилова Л.В.,
Якубайлик Т.В.,
Гуревич К.Ю.,
Кирилюк Е.А.
СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ДВУХ МОДЕЛЕЙ
ДВИЖЕНИЯ ДВУХСЛОЙНОЙ ЖИДКОСТИ В
ПРИБЛИЖЕНИИ ЭКМАНА
Кондратьев В.Г.,
Дементьев А.Д.,
Глухов А.П.
СИСТЕМА ИНЖЕНЕРНО-ГЕОКРИОЛОГИЧЕСКОГО
МОНИТОРИНГА ФЕДЕРАЛЬНОЙ АВТОДОРОГИ
«АМУР» ЧИТА-ХАБАРОВСК КАК ОСНОВА
ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЕЁ БЕЗОПАСНОСТИ
Королев Ю.П.
Кузьминых И.П.,
Зыскин И.А.,
Куликов Е.А.,
Скурихин И.М.,
ВОЗМОЖНЫЙ СПОСОБ РАННЕГО
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЦУНАМИ
МОНИТОРИНГ ГИДРОФИЗИЧЕСКОЙ ОБСТАНОВКИ
В СИСТЕМЕ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЦУНАМИ
131
53
54
56
57
Белов Б.Е.
Куликов Е.А.,
Файн И.В.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ИЗМЕНЧИВОСТИ
УРОВНЯ БАЛТИЙСКОГО МОРЯ
58
Куприянова Т.В.
ОДНОФАКТОРНЫЙ ДИСПЕРСИОННЫЙ АНАЛИЗ
КОНЕЧНЫХ АБСТРАКТНЫХ МНОЖЕСТВ
59
МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРОНИКАЮЩЕЙ ТУРБУЛЕНТНОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ
КОНВЕКЦИИ И РАССЕЯНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ НАД
ГОРОДОМ И ЕГО ОКРЕСТНОСТЯМИ
60
ОПТИМАЛЬНАЯ АЭРОЗОЛЬНАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ДЛЯ
БОРЬБЫ С ВРЕДИТЕЛЯМИ И БОЛЕЗНЯМИ
РАСТЕНИЙ И ПЕРЕНОСЧИКАМИ ЗАБОЛЕВАНИЙ
61
Курбацкий А.Ф.,
Курбацкая Л. И.
Куценогий К.П.
Куценогий К.П.,
Трубина Л.К.
ПРОСТРАНСТВЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ
ПРИРОДНЫХ ОБЪЕКТОВ ПО ИЗОБРАЖЕНИЯМ
РАЗНОГО МАСШТАБА ДЛЯ РЕШЕНИЯ
ПРИКЛАДНЫХ ЗАДАЧ
62
Лбов Г.С.,
Бериков В.Б.
ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ СИТУАЦИЙ
В КЛАССЕ ЛОГИЧЕСКИХ РЕШАЮЩИХ ФУНКЦИЙ
63
Лебедев В.И.,
Аюнова О.Д.,
Чупикова С.А.
Литвиненко А.А.,
Сафарова Н.С.,
Хабахпашев Г.А.
ПРИМЕНЕНИЕ ГИС-ТЕХНОЛОГИЙ В
РЕГИОНАЛЬНЫХ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ
ИССЛЕДОВАНИЯХ
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ СУЩЕСТВЕННО
ТРЕХМЕРНЫХ НЕЛИНЕЙНЫХ ВОЗМУЩЕНИЙ
СВОБОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ МЕЛКИХ ВОДОЕМОВ
С ПОЛОГИМ ДНОМ
ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЯ
ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ЗАДАЧ ПО ОЦЕНКЕ РЕЧНОГО
СТОКА
О МАТЕМАТИЧЕСКОМ МОДЕЛИРОВАНИИ
ГАЗОВОГО ОХЛАЖДЕНИЯ ОЧАГОВ
ТЕПЛОВЫДЕЛЕНИЯ В ПОРИСТЫХ СРЕДАХ
Ловцкая О.В.,
Жоров В.А.,
Яковченко С.Г.
Луценко Н.А.,
Левин В.А.
Макаров В.И.,
Куценогий К.П.,
Самсонов Ю.Н.
НАТУРНОЕ ИМИТИРОВАНИЕ АВАРИЙНЫХ И
СТАЦИОНАРНЫХ ВЫБРОСОВ ГАЗОАЭРОЗОЛЬНЫХ
ВЕЩЕСТВ С ПОМОЩЬЮ МОБИЛЬНОГО
АЭРОЗОЛЬНОГО ГЕНЕРАТОРА С РЕГУЛИРУЕМОЙ
ДИСПЕРСНОСТЬЮ ЧАСТИЦ
64
65
66
67
68
Маматкулова М. Ш.
ОБТЕКАНИЯ ЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОЛОСТИ
ПРОДОЛЬНОЙ УПРУГОЙ ВОЛНОЙ
69
Морозов С.В.,
Ереско С.П.
О СТАТИСТИЧЕСКИХ ЗАКОНОМЕРНОСТЯХ В
РАСПРЕДЕЛЕНИИ ПАРАМЕТРОВ ИСКРИВЛЕНИЙ
СТЕРЖНЕВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ
72
132
Мороков Ю.Н.,
Лисейкин В.Д.,
Васева И.А.,
Лиханова Ю.В.
ПРИМЕНЕНИЕ АДАПТИВНЫХ СЕТОК ДЛЯ ЗАДАЧ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПАССИВНОЙ ПРИМЕСИ В
АТМОСФЕРЕ
Москвичев В.В.
МОДЕЛИРОВАНИЕ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ
ПРОЦЕССОВ В ТЕХНОСФЕРЕ И ПРИРОДНОЙ СРЕДЕ
ПРИ РЕШЕНИИ ЗАДАЧ РЕГИОНАЛЬНОЙ
БЕЗОПАСНОСТИ
Москвичев В.В.,
Лепихин А.М.,
Черняев А.П.,
Мокров В.В.
АНАЛИЗ СТАТИСТИЧЕСКИХ ДАННЫХ ПРИЧИН
ОТКАЗОВ ПОВРЕЖДЕННЫХ ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСТЕМ ПО РЕЗУЛЬТАТАМ НАРАЗРУШАЮЩЕГО
КОНТРОЛЯ
Москвичев Е. В.
ВЕРОЯТНОСТОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕСУРСА И
БЕЗОПАСНОСТИ МАГИСТРАЛЬНЫХ
ТРУБОПРОВОДОВ
ОПЫТ РАЗРАБОТКИ МЕРОПРИЯТИЙ ПО
ПРЕДОТВРАЩЕНИЮ ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ
НА РЕКАХ САМАРСКОЙ ОБЛАСТИ
Мошева Н.В.,
Дьякова Т.И.,
Выгловская Н.В,
Терехова Л.В,
Банаева Л.В.
МуминовК.К.
СВОЙСТВА ГРУППОВЫХ АЛГЕБР
Мядзелец А.В.
ПРОБЛЕМНО-ОРИЕНТИРОВАННАЯ ГИС РАЙОНА
ДЕЛЬТЫ Р. СЕЛЕНГИ И ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ
ТЕХНОЛОГИИ ОЦЕНОЧНОГО
КАРТОГРАФИРОВАНИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ
РИСКА ПРИРОДНОГО И ТЕХНОГЕННОГО
ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Мясникова С.И.
73
74
75
76
77
78
79
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ КРИТИЧЕСКИХ
ГЕОГРАФИЧЕСКИХ СИТУАЦИЙ И МЕТОДЫ ИХ
ИДЕНТИФИКАЦИИ НА ОСНОВЕ ОБРАБОТКИ
БОЛЬШИХ МАССИВОВ ДАННЫХ ГИС
80
Никульцев В.С.,
Стубарев В.М.,
Шабальников И В.,
Белов С.Д.
ИЗУЧЕНИЕ СВЯЗАННОСТИ ПОТОКОВ ДАННЫХ
МЕЖДУ СЕТЕВЫМИ АБОНЕНТАМИ
81
Ноженкова Л.Ф.,
Исаев С.В.,
Ничепорчук В.В.
КОМПЛЕКСНАЯ ПОДДЕРЖКА ПРИНЯТИЯ
РЕШЕНИЙ ПО ПРЕДУПРЕЖДЕНИЮ И ЛИКВИДАЦИИ
ЧРЕЗВЫЧАЙНЫХ СИТУАЦИЙ ПРИРОДНОГО И
ТЕХНОГЕННОГО ХАРАКТЕРА В РЕГИОНЕ
82
Нуднер И.С.,
Максимов В.В.
МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДИНАМИКИ
НАНОСОВ
В ПРИБРЕЖНОЙ ЗОНЕ
133
83
Окладникова Е.Н.,
Сугак Е.В.
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОГЕННЫХ РИСКОВ
84
Павлов В.Е.,
Суторихин И.А.,
Хвостов И.В.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕПЕРНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ
ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ, ЗАГРЯЗНЯЮЩИХ
СНЕГОВОЙ ПОКРОВ АЛТАЙСКОГО КРАЯ
85
Паничкин А.В.
ЧИСЛЕННОЕ СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ДЛЯ РАСЧЕТА
ПЕРЕНОСА ПРИМЕСЕЙ ОТ ТОЧЕЧНОГО
ИСТОЧНИКА
Паньшин А.Е.,
Соловьёв И.Г.
86
СПЕКТРАЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ПРЕДЕЛЬНЫХ
ТЕМПЕРАТУРНЫХ СОСТОЯНИЙ МЕРЗЛЫХ
ОСНОВАНИЙ ОБУСТРОЕННЫХ ТЕРМОСИФОНАМИ
87
РЕДУКЦИЯ УРАВНЕНИЙ ДИНАМИКИ ИДЕАЛЬНОЙ
НЕСЖИМАЕМОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОЙ
ВРАЩАЮЩЕЙСЯ ЖИДКОСТИ
88
Пережогин А.С.,
Шевцов Б.М.,
Сагитова Р.Н.,
Водинчар Г.М.
МОДЕЛЬ ЗОН ГЕОАКУСТИЧЕСКОЙ ЭМИССИИ ПРИ
ПОДГОТОВКЕ ЗЕМЛЕТРЯСЕНИЙ
89
Пикинеров П.В.,
Власов Е.В.,
Соловьев И.Г.
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В РАСЧЕТЕ
ГРАФИКОВ ПДС
90
Потемкин В.Л.,
Латышева И.В.,
Макухин В.Л.
ВЛИЯНИЕ ЛЕСНЫХ ПОЖАРОВ НА ЗАГРЯЗНЕНИЕ
АТМОСФЕРЫ РЕГИОНА ОЗЕРА БАЙКАЛ
91
Рапута В.Ф.
МЕТОДЫ ОЦЕНИВАНИЯ ГАЗОАЭРОЗОЛЬНОГО
ЗАГРЯЗНЕНИЯ ТЕРРИТОРИЙ ПО ОГРАНИЧЕННОЙ
ВХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ
92
Перегудин С.И.,
Холодова С.Е.
Ротанова И.Н.
Рычков А.Д.
КАРТОГРАФИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В
ОЦЕНКЕ
ЭКОЛОГИЧЕСКИХ РИСКОВ
93
ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА ПОЖАРОТУШЕНИЯ НА
ОСНОВЕ ТВЕРДОТОПЛИВНОГО ГАЗОГЕНЕРАТОРА
94
Сибгатулин В.Г.,
Симонов К.В.,
Перетокин С.А.,
Краснораменская Т.Г
АНАЛИЗ ГЕОДИНАМИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ
ОБЛАСТИ ВЛИЯНИЯ БОГУЧАНСКОЙ ГЭС
95
Сизиков В.П.,
Разумов В.И.
ДИС-ТЕХНОЛОГИИ ПО ПРИНЯТИЮ РЕШЕНИЙ О
КАТАСТРОФАХ
96
134
Симонов К.В.,
Ничепорчук В.И.
АНАЛИЗ МЕТОДИК ОЦЕНКИ РИСКА И УЩЕРБА
ДЛЯ ГИДРОТЕХНИЧЕСКИХ СООРУЖЕНИЙ
97
Слепцов О.И.,
Левин А.И.,
Капитонова Т.А.,
Стручкова Г.П.,
Большаков А.М.
МОНИТОРИНГ ЭКСПЛУАТАЦИИ ОБЪЕКТОВ НГК
ОТРАСЛИ РЕСПУБЛИКИ САХА (ЯКУТИЯ)
98
Слепцов О.И.,
Лыглаев А.В.,
Капитонова Т.А.,
Стручкова Г.П.
ОСОБЕННОСТИ ВЛИЯНИЯ АНТРОПОГЕННЫХ
ВОЗДЕЙСТВИЙ И НА ЭКОЛОГИЧЕСКУЮ
БЕЗОПАСНОСТЬ РС (Я)
99
Стариков В.Н.
МОДЕЛИРОВАНИЕ С ПОМОЩЬЮ РРПСВ ДАННЫХ О
ЧС
О СПУТНИКОВОЙ НАВИГАЦИИ ПРИ ЧС
Стариков В.Н.,
Исаченков Ф.Н.
100
101
Стариков В.Н.,
Попов Г.Д.
ПОПЕРЕЧНАЯ МОРОЗОСТОЙКОСТЬ ПОБЕГОВ
ЯБЛОНИ. МОДЕЛЬ I
102
Стружанов В.В.
К ОПРЕДЕЛЕНИЮ ЖИВУЧЕСТИ ТЕХНИЧЕСКИХ
СИСИТЕМ
103
ПОПЕРЕЧНЫЕ ТРЕЩИНЫ В ЗАКАЛЕННЫХ ВАЛАХ
104
ЧИСЛЕННОЕ ВОССТАНОВЛЕНИЕ ИСТОЧНИКОВ И
ПАРАМЕТРОВ ДЛЯ ЛИНЕЙНОЙ МОДЕЛИ
РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЗАГРЯЗНЕНИЙ
105
Стружанов В.В.,
Башуров В.В.
Терешко Д.А.
Ткаченко О.П.
Тридворнов А.В.
Трушков В.Г.,
Ягницина Е.А.
Усенбаев Н.Б.,
Абдибеков У.С.
Федотов А.М.
Федотова З.И.,
Хакимзянов Г.С.,
Чубаров Л.Б.
УЕДИНЕННАЯ ВОЛНА В ИЗОГНУТОМ
ТРУБОПРОВОДЕ
РАНЖИРОВАНИЕ ТЕРРИТОРИЙ КРАСНОЯРСКОГО
КРАЯ
ПО СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ, УЯЗВИМОСТИ И РИСКА
106
107
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
РАЗРУШЕНИЯ ГОРНОЙ ПОРОДЫ МЕТЕОРИТНЫМ
УДАРОМ
108
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ТЕПЛОПЕРЕНОСА
В ТУРБУЛЕНТНОМ ТЕЧЕНИИ КАНАЛА ПРИ УЧЕТЕ
ВРАЩЕНИЯ РОТОРА
109
ИНФОРМАЦИОННАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ В
КОРПОРАТИВНОЙ СЕТИ
109
НЕКОТОРЫЕ ПОДХОДЫ К МОДЕЛИРОВАНИЮ
НАКАТА ВОЛН ЦУНАМИ НА УЧАСТОК ПОБЕРЕЖЬЯ
БЕНГАЛЬСКОГО ЗАЛИВА
110
135
Чебров В.Н.
Черкашин А.К.
РАЗВИТИЕ СЕТИ СЕЙСМОЛОГИЧЕСКИХ
НАБЛЮДЕНИЙ И СРЕДСТВ ОБРАБОТКИ И
ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ В ЦЕЛЯХ ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ
О ЦУНАМИ
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ТЕХНОЛОГИЯ
ПОЛИСИСТЕМНОГО АНАЛИЗА И
МОДЕЛИРОВАНИЯ КАТАСТРОФИЧЕСКИХ
ЯВЛЕНИЙ ПО ДАННЫМ НАТУРНЫХ НАБЛЮДЕНИЙ
И ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ
111
112
Шайдуров В.В.,
Щепановская Г.И.
ИССЛЕДОВАНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
ДИНАМИКИ ГЕОСФЕР ЗЕМЛИ
113
Шамин Р.В.
ЧИСЛЕННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ «ВОЛН-УБИЙЦ»
114
Шапарев Н.Я.
РЕГИОНАЛЬНЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ УСТОЙЧИВОГО
РАЗВИТИЯ (ВОДА, ЗЕМЛЯ)
115
Шварц К.Г.,
Шкляев В.А.
Шибких А.А.
Шлычков В.А.
МОДЕЛИРОВАНИЕ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ПРИМЕСИ
В АТМОСФЕРЕ ПРИ АВАРИЙНЫХ СИТУАЦИЯХ,
СВЯЗАННЫХ С ВЫБРОСАМИ БОЛЬШОЙ
МОЩНОСТИ ПРИ АНОМАЛЬНЫХ
ТЕМПЕРАТУРНЫХ УСЛОВИЯХ
116
КОМПЬЮТЕРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УЩЕРБА ОТ
ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОЛНЫ ПРОРЫВА (НА ПРИМЕРЕ
ГИЛЕВСКОГО ГИДРОУЗЛА)
117
МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБРАЗОВАНИЯ
ЛЕДОВОГО ЗАТОРА
118
Шокин Ю.И.,
Чубаров Л.Б.,
Федотова З.И.,
Гусяков В.К.,
Бабайлов В.В.,
Елецкий С.В.,
Смирнов В.В.,
Бейзель С.А.
ИНФОРМАЦИОННО-ВЫЧИСЛИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ
СОВЕРШЕНСТВОВАНИЯ КАМЧАТСКОГО
ФРАГМЕНТА НАЦИОНАЛЬНОЙ СИСТЕМЫ
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЯ О ЦУНАМИ
Шоманова Р. Е.
ОПЕРАТИВНОЕ ИЗМЕРЕНИЕ ОТХОДОВ ГОРНО ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
120
АНАЛИЗ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ
НЕЛИНЕЙНЫХ ДИСКРЕТНЫХ ИНТЕРВАЛЬНОЗАДАННЫХ СИСТЕМ УПРАВЛЕНИЯ
121
Якубайлик О.Э.,
Попов В.Г.
ПОСТРОЕНИЕ ГИС-ПОРТАЛА НА ПЛАТФОРМЕ
MAPGUIDE И 1С-БИТРИКС
122
Якубайлик О.Э.,
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫЙ ИНТЕРНЕТ-ПОРТАЛ ДЛЯ
Юничева Н.Р.
136
119
Токарев А.В.
Янкович Е.П.,
Осипова Н.А.
ЗАДАЧ МОНИТОРИНГА СОСТОЯНИЯ ПРИРОДНОЙ
СРЕДЫ И РЕСУРСОВ
ОЦЕНКА РИСКА ЗАБОЛЕВАЕМОСТИ НА ОСНОВЕ
ГЕОИНФОРМАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ (НА
ПРИМЕРЕ Г.ТОМСКА)
Авторский указатель
137
123
124
125
Научное издание
Публикуется в авторской редакции
Подписано в печать 24.08.2007. Формат 60х84/8.
Бумага офсетная. Усл. печ. л. 8,7.
Тираж 130 экз. Заказ №14
Издательство Алтайского государственного университета
ЛР 020261 от 14.01.1997 г.
Типография ООО «Пять плюс»
656049, Барнаул, пр. Красноармейский, 73
138