автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.10, диссертация на тему:Моделирование динамики стока и эволюции объектов гидросферы суши для целей информационной поддержки управления природопользованием на региональном уровне

На правах рукописи

СМОЛИНА СВЕТЛАНА ГЕОРГИЕВНА

МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ СТОКА И ЭВОЛЮЦИИ ОБЪЕКТОВ ГИДРОСФЕРЫ СУШИ ДЛЯ ЦЕЛЕЙ ИНФОРМАЦИОННОЙ ПОДДЕРЖКИ УПРАВЛЕНИЯ ПРИРОДОПОЛЬЗОВАНИЕМ НА РЕГИОНАЛЬНОМ УРОВНЕ

Специальность: 05.13.10 - Управление в социальных и экономических

системах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2009

з одпрг::з

003467897

Работа выполнена в Учреждении Российской академии наук Институте системного анализа РАН в лаборатории «Системного анализа и технологий в процессе жизнедеятельности»

Научный руководитель:

доктор технических наук, профессор Пегов Сергей Анатольевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук Вязилов Евгений Дмитриевич

доктор технических наук Черешкин Дмитрий Семенович

Ведущая организация: Институт информатики и математического

моделирования технологических процессов РАН, Кольский научный центр

Защита состоится 25 мая 2009 г. в 11 час. 00 мин. на заседании Диссертационного совета Д 002.086.02 при Учреждении Российской академии наук Институте системного анализа РАН по адресу: 117312, г. Москва, просп. 60-летия Октября, 9.

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке Учреждения Российской академии наук Института системного анализа РАН (г. Москва, просп. 60-летия Октября, 9).

Отзывы на автореферат, заверенные печатью, просим направлять по адресу: 117312, г. Москва, пр-т 60-летия Октября, 9, Диссертационный совет Д 002.086.02.

Автореферат разослан: 23 апреля 2009 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор

Пропой А.И.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы исследования. Практическая актуальность экологических проблем, связанных с взаимодействием общества с окружающей средой, с изменением климата, с участившимися случаями природных катастроф в настоящее время диктуют необходимость качественных прогнозов и обоснованности принимаемых решений на всех уровнях управления.

Метод моделирования стока - это средство описания и воспроизведения естественного процесса речного стока, когда необходим анализ будущего режима работы исследуемой водохозяйственной системы. Интенсивное развитие газодобывающей отрасли, ее стратегическое значение на современном этапе для России, также диктует необходимость решения проблем, во многом связанных с изменением заболоченности и ситуаций на переходных участках газопроводов через реки.

Точностью предсказания режима стока определяется эффект водохозяйственных мероприятий, условия и безопасность работы их установок.

По сроку заблаговременное™ прогнозы можно разделить на краткосрочные (день, месяц, сезон), долгосрочные (от года до нескольких лет) и сверхдолгосрочные. В работе рассматриваются два последних типа прогнозов. Это связано не только с возрастающими требованиями к оптимизации использования водных ресурсов, но и с развитием современных информационных технологий (усовершенствованием систем сбора и обработки информации, развитием методов математического моделирования водных ресурсов), а также с усиливающимися катаклизмами и аномалиями климата в последние десятилетия. Применительно к задачам рационального природопользования указанные вопросы в их системной интерпретации являются актуальными как в теоретическом, так и в прикладном аспектах.

Методологическая и теоретическая основа диссертации. Теоретической и методологической основой исследования послужили,

прежде всего, работы отечественных и зарубежных исследователей в области описания и моделирования водных ресурсов: A.JI. Великанова, К.В. Гришанина, Н.С. Знаменской, Е.Ф. Зориной, В.А. Ковды, A.M. Комлева, С.Н. Крицкого, Л.С. Кучмента, М.С. Кузнецова, Н.И. Макковеева, М.Ф. Менкеля, B.C. Мезенцева, Г.Г. Сванидзе, Ю.Г. Симонова, ДЛ. Соколовского, АЛ. Шикломанова, И.С. Щукина, И.С. Шпака, G. Bonan, R. Brown, P. Cleick, G. Fischer, М. Makowski, Н.С. Fitz, J.M. Melillo, D.L.Osmond, R.P. Neilson и других авторов.

Кроме того, исследование основывается на работах отечественных и зарубежных специалистов в области системного анализа, принятия решений и геоэкологического моделирования О.И. Ларичева, H.H. Моисеева, СЛ. Пегова, Г .С. Поспелова, Д.С. Поспелова, В.Н, Садовского, Ю.М. Свирежева, П.М. Хомякова, Дж. Джефферса, Дж. Форрестера.

Цели и задачи исследования. Целью диссертационной работы является моделирование (на основе обобщения и анализа российского и мирового опыта) динамики стока и эволюции объектов гидросферы суши для целей информационной поддержки управления природопользованием на региональном уровне.

Для достижения поставленной цели в работе были поставлены следующие задачи:

- оценить зарубежный и российский опыт в области геоэкологического моделирования, особенно в вопросах моделирования морфодинамики гидросети и стока;

- выявить и сформулировать общие региональные тенденции изменения поверхностного стока, связанные с морфодинамикой гидросети; влиянием леса на сток; поверхностного стока и заболоченности;

- проанализировать динамику грунтового стока и развития и деградации мерзлоты;

- формализовать различные гипотезы и проверить их в рамках имитационных экспериментов на разработанной автором модели.

Объектом исследования являются поверхностный сток, верховое фунтовое питание рек и связанная с указанными процессами динамика верхнего горизонта грунтовых вод.

Предметом исследования в диссертации являются исследование и формализация региональных тенденций изменения стока, связанных со следующими факторами - поверхностного стока с морфодинамикой, лесом и заболоченностью, грунтового - с мерзлотой. Без учета изменения этих факторов любое прогнозирование тенденций изменений стока для целей информационной поддержки в области управления природопользованием на региональном уровне невозможно.

Методы и информационная база исследования. При выполнении исследования применялись как научные методы познания природных явлений и процессов - морфологический анализ, метод эмпирических и экспертных оценок, так и специальные методы сбора и обработки информации - эконометрические модели, сравнительный анализ, графический метод и другие. При решении поставленных задач применялись методы системного и регрессионного анализа, статистического и экономико-географического анализа, имитационного моделирования.

Информационной базой исследования стали официальные статистические издания РФ, научные доклады и публикации в российских и зарубежных изданиях, материалы, полученные в ходе совместных работ по ФЦНТП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям науки и техники гражданского назначения» (подпрограмма «Глобальные изменения природной среды и климата») в период с 1995-2004 годы. При разработке рекомендаций по проведению преобразований использовались результаты исследований, проведённых на базе Института системного анализа РАН, Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Энергетического института им. Кржижановского, Института прикладной математики им. М.В. Келдыша.

Научная новизна исследования. Создана модель стока, в которой моделировалась одновременно динамика следующих процессов:

а) морфодинамика гидросети и собственно сток;

б) динамика мерзлоты и собственно сток;

в) динамика болот и собственно сток.

Между тем, без учета изменения этих факторов любое достоверное прогнозирование тенденций изменений стока невозможно. Например, грунтовый сток непосредственно зависит от глубины водоупора, которая в районах вечной мерзлоты зависит от мерзлотных условий. В случае достаточно быстрого изменения мерзлотных условий использование статистических данных прошлых лет некорректно.

Апробация разработанной модели проводилась на реальных природных объектах и практических задачах рационального природопользования и экологических экспертизах.

По результатам исследований, проведенных в диссертационной работе, на защиту выносятся:

1. Разработка модели динамики стока регионального уровня, где помимо гидрометеорологических входных показателей в полном объеме учитываются ландшафтно-экологические особенности водосборов в их возможной динамике.

2. Разработка региональной модели морфодинамики гидросети.

3. Построение региональной модели мерзлотных условий.

4. Численное исследование и имитационные эксперименты для сравнения различных гипотез влияния леса на сток. Создание комплексной модели этого процесса, непротиворечиво описывающей все известные эффекты влияния леса на сток. Таким образом, имитационная модель результативно использована в качестве инструмента теоретического исследования.

5. Применение разработанных моделей для анализа влияния глобальных изменений климата на работу речного транспорта России и ситуацию с наводнениями на основных речных бассейнах России.

6. Применение разработанных моделей для анализа влияния глобальных изменений климата на функционирование газовой отрасли России.

Научное и прикладное значение. Теоретическая значимость работы состоит в определении научно-обоснованных концептуальных положений, определяющих возможности, направления и способы описания и воспроизведения естественного процесса речного стока, когда необходим анализ будущего режима работы исследуемой водохозяйственной системы.

Практическая значимость работы заключается в реализации изложенного подхода в программной системе «АСРЭП», которая применяется в управлении сложными социально-экономическими системами, в анализе экологической деятельности РАО «ЕЭС России» и его смежных предприятий.

Материалы исследования, сформулированные выводы и рекомендации можно использовать в практической деятельности при проведении экологической экспертизы крупных хозяйственных объектов, в подготовке документов программного и прогнозного характера, определяющих ключевые направления государственной политики в области рационального природопользования, Министерством экономического развития и торговли РФ, Министерством сельского хозяйства, другими государственными органами и учреждениями.

Материалы диссертации могут быть использованы в научных и учебно-преподавательских целях при чтении курсов лекций и проведении семинарских занятий по дисциплинам «Имитационное моделирование сложных процессов», «Экспертные системы», «Системы искусственного интеллекта», «Имитационное моделирование в экономике», «Информационные системы в экономике», «Объектно-ориентированные информационные системы в экономике».

Апробация работы и публикации. Основные положения диссертации и выводы обсуждались на ряде конференций и научных семинарах, в том числе на научных семинарах ИСА РАН, факультета почвоведения и гидрологии Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова, Института водных проблем РАН.

Данные разработки были использованы в прикладных исследованиях по природопользованию, экологической безопасности, изучении последствий возможных изменений глобального климата, экологических экспертизах крупных проектов, региональных программ хозяйственного развития территорий, в частности, в Федеральной целевой программе «Глобальные изменения природной среды и климата».

По теме диссертации опубликовано 22 печатные работы.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка, включающего 187 наименований, и приложения. Работа общим объемом 183 страницы содержит 14 таблиц и 52 рисунка.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ И ВЫВОДЫ ДИССЕРТАЦИИ

В соответствии с поставленными задачами в диссертации рассмотрен ряд проблем и предложены пути их решения.

Первая группа проблем связана с исследованием методов моделирования стока как средства описания и воспроизведения естественного процесса речного стока, когда необходим анализ будущего режима работы исследуемой водохозяйственной системы.

В главе 1 анализируются методы экологического прогноза и имитационного моделирования в экологии. Делается вывод о невозможности решения ряда важнейших задач экологической экспертизы с помощью качественных методов прогнозирования и о существовании ряда принципиальных ограничений в имеющихся методах экологического моделирования.

Процесс колебаний речного стока носит во многом вероятностный характер, поэтому его прогнозирование может быть осуществлено п вероятностной форме, когда каждой величине ожидаемого притока ставится в соответствие вероятность сс появления или определенная обеспеченность (вероятность превышения). Ограниченные возможности постановки гидрометеорологических наблюдений, определяющих характер гидрологического режима, сложность и неравномерность природных процессов, многообразие физико-географических условий являются причиной того, что, имея правильное физическое представление о гидрологических процессах в целом, классическая гидрология не может дать достаточно полного их математического описания и рассчитать гидрологические характеристики с высокой степенью точности.

Отметим, что при всем многообразии ландшафтных и геоморфологических условий различные группы стокообразующих факторов вполне возможно достаточно точно и подробно описать, а в настоящее время и спрогнозировать. Но будущие метеорологические факторы, от которых зависит гидрологический прогноз, вносят в него наибольшую неопределенность, которая будет тем больше, чем более детальные (во времени и в пространстве) гидрологические модели применяются.

Основой всех водохозяйственных расчетов являются наблюденные последовательности гидрологических данных. Моделирование в этом случае есть математическое выражение вероятностных закономерностей, присущих колебаниям рассматриваемых гидрологических характеристик. В основе вероятностных методов прогноза принимается гипотеза о стационарности гидрологического режима стока, но она справедлива для естественного, неизменного речного стока.

Основное внимание при гидрологическом прогнозировании уделяется связям стока, осадков и температур (М.И. Будыко, А.Л. Великанов, С.Н. Крицкий, М.Ф. Мснкель). Вероятностные закономерности отражаются в виде функций распределения вероятностей ожидаемых величин стока.

Исследования ведутся для конкретных бассейнов, и чем длиннее ряды наблюдений, тем выше точность выявленных закономерностей. Но при этом охватываются принципиально различные ситуации на водосборах, обусловленные (помимо температур и осадков) такими стокообразующими факторами как структура земельного фонда, залесенность, заболоченность, расчлененность рельефа верхними звеньями гидросети, глубина грунтовых вод. Эти факторы за последнее столетие в большинстве речных бассейнов коренным образом изменились, поэтому выстраивать статистические закономерности в этих ситуациях не корректно.

Не смотря на определенные практические достижения стохастического моделирования в гидрологии для целей обеспечения работы гидротехнических сооружений, оно имеет некоторые ограничения, обусловленные следующими положениями:

1. Некорректно используются достаточно длинные ряды, точность построения статистических моделей ограничена.

2. Исследовалось влияние на сток в основном гидрометеорологических условий, не было попыток исследовать иные стокообразующие факторы.

3. Диапазон изменения аргументов в статистических моделях ограничен.

4. С помощью статистических моделей невозможно спрогнозировать изменения стока в случае достаточно радикальных изменений климата и других стокообразующих факторов.

Не прекращаются попытки построения детальных физико-математических моделей гидрологических процессов на основе общих теоретических результатов гидрофизики и гидромеханики (Н.С. Знаменская, Л.С. Кучмент, И.А. Шикломанов). Физико-математические модели гидрологического цикла, описывающие основные процессы, в которые входят измеряемые и изменяющиеся в результате деятельности человека физические константы гидрологической системы, позволяют воспроизводить и возможные антропогенные изменения гидрологических характеристик. Однако в большинстве случаев даже при высокой точности моделей

долгосрочные количественные прогнозы возможного изменения гидрологических характеристик оказываются невозможными из-за недостаточности информации о режиме погоды и предполагаемых антропогенных изменениях речного бассейна.

Необеспеченность этих моделей информацией о параметрах, особенно для больших водосборов, является основным препятствием для широкого использования физико-математических моделей гидрологических процессов.

В условиях недостаточности данных появляются упрощенные физико-математические модели с агрегированием физических констант (Л.С. Кучмент, Ю.Г. Мотовилов). Таким моделям близки по структуре модели типа «черного ящика», когда параметры определяются на основе наблюдений на входе и выходе гидрологической системы и используются теоретические концепции и априорные зависимости (В.И. Бабкин, Будыко М.И.).

Имеющиеся реализации упрощенных моделей водосбора чаще касаются исследований влияния климатических изменений на сток в районах с дефицитом воды, а целью их является оценка испарения при сценарных значениях осадков и температуры (Л.И. Зубенок, М.И. Будыко, КЛ. Винников). Попытки уточнения соответствующих моделей приводят к необходимости учета среднемесячной температуры воздуха, количества осадков, облачности, альбедо, суммарной радиации, среднемесячных значений влагосодержания почвы. Однако подобная информация не может быть обеспечена на достаточно большом промежутке времени существующими методами метеорологического прогноза.

Все это обусловливает необходимость использования в моделировании таких общесистемных концепций, как концепция системообразующих факторов и концепция состояний сложных систем, что соответствует теоретическим понятиям о типизации состояний геоэкосистем в науках о Земле. На базе этих утверждений строится методика создания, верификации и эксплуатации имитационных моделей гидросети и ее составляющих,

основывающаяся на использовании знаний традиционного описательного естествознания, в целом имеющих качественный характер.

Системный анализ рассматривает интегральные свойства объекта, его целостность по отношению к окружающему миру, его реакции на внешние воздействия. Он ориентирован на возможно более полную формализацию используемых теоретических и прикладных методов, и может помочь нахождению адекватного формального описания объекта, в частности, гидрологического комплекса.

В диссертационной работе предлагается методология геоэкологического моделирования применительно к гидрологии, рассматривается класс задач, в рамках которых использование приемов моделирования не менее результативно, чем соответствующие приемы традиционного гидрологического моделирования. Одна из основных задач - потребность в предвидении будущего режима речного стока, - возникла из необходимости предотвращения ущерба хозяйственным объектам и населению от наводнений, связанных с различными природными процессами (паводками, половодьями, нагонными явлениями и др.). Предвидение водного режима рек необходимо и при эксплуатации уже созданных водохозяйственных систем: гидроэнергетических установок, водоснабжения, орошения, использования рек как транспортных систем. Обеспечение мер противопаводочной защиты и требований к качеству воды, максимальная выработка гидроэлектроэнергии, удовлетворение запросов сельского, рыбного и водного хозяйства, рациональное расходование воды и ряд других проблем оптимального использования водных ресурсов предъявляют повышенные требования к надежности и детальности гидрологических прогнозов. Точностью предсказания режима стока определяется эффект водохозяйственных мероприятий, условия и безопасность работы их установок. Разработанная модель ориентирована на долгосрочные (до нескольких лет) и сверхдолгосрочные прогнозы последствий крупных хозяйственных проектов и климатических изменений для оценки состояния

гидросферы суши.

Вторая группа проблем связана с разработкой имитационных моделей динамики стока и объектов гидросферы суши на основе общесистемных концепций.

В главе 2 дано описание блока морфодинамики гидросети и блока динамики вод суши, приведено формализованное описание морфодинамики гидросети региона как целостной системы в ее взаимодействиях с экологическими и гидрологическими факторами, описаны модели динамики заболоченности и модели динамики мерзлоты. Показано, что многие проблемы моделирования стока и динамики запасов грунтовых вод можно успешно решить, используя методику комплексного геоэкологического моделирования, что не совсем традиционно для гидрологии, одной из немногих наук о Земле, имеющей свою собственную школу моделирования. Изложение материала включает: общую структуру моделей, вывод основных формул, исследование моделей на минимальность. Приведено описание программной реализации моделей.

Ландшафтная оболочка Земли рассматривается как иерархически организованная система природно-территориальных комплексов (ПТК) различного уровня, которые обладают рядом системных свойств:

1. Гомеостатичность. Способность геосистем поддерживать уровень жизненных процессов - необходимое условие обеспечения их устойчивости. Адаптация к меняющимся условиям среды происходит как на уровне отдельных организмов и популяций, так и биоценоза в целом. В последнем случае решающее значение имеют изменения видового состава, структуры и режима функционирования сообщества. Этот процесс можно представить в виде последовательной смены функциональных состояний.

2. Целостность. Согласованное изменение биотических и абиотических компонентов ПТК за счет проявления обратных связей, обеспечивающих функциональное единство и целостность системы.

3. Структурность. Критерии выделения региональных природно-территориальных комплексов (ПТК) предусматривают однотипное соотношение между почвенным покровом, растительностью, геологическим строением и рельефом, водными объектами и общность хозяйственного освоения.

4. Сложность функциональной среды. Закономерности динамики природных систем имеют сложный и неоднозначный характер вследствие многообразия факторов и тесной взаимосвязью между элементами систем. Соответствующие зависимости являются нелинейными, их параметры меняются при смене функциональных состояний. Кроме того, сложным системам свойственно скачкообразно изменять свое поведение, переходя из одного квазистационарного состояния в другое.

В связи с этим необходимо:

1. Для характеристики сложной системы оценить некую группу ее свойств, называемых системообразующими факторами. Эти количественные оценки и будут интегральными показателями основных, наиболее важных свойств системы;

2. На базе этих интегральных показателей определить структуру модели;

3. Определить зависимости в системе уравнений на базе доступного натурного материала;

4. Провести идентификацию параметров системы.

Сформулированные принципы функционирования сложных систем

можно использования для построения имитационных моделей. Интегральное моделирование представляет такую методику построения имитационных моделей, которая основывается на использовании интегральных показателей и упомянутых базовых свойств сложных систем.

Интегральный показатель - это количественная оценка системообразующего фактора. Системообразующие факторы - это свойства объекта, которые существенны при его функционировании в качестве элемента системы более высокого уровня. Построение интегральных

показателей и дальнейшее их использование в моделировании может проводиться различными способами.

При рассмотрении вод суши как одного из компонентов среды основное внимание уделялось тем процессам и водным объектам, которые:

1) характеризуют регионы в целом,

2) непосредственно связаны с состоянием других компонентов среды,

3) достаточно распространены (требование универсальности),

4) характеризуют многолетние тенденции развития объектов гидросферы.

При таком подходе вне рассмотрения остались следующие вопросы:

1. Внутренняя динамика крупнейших (длиной свыше 100 км) водных артерий. Их режим обладает известной автономностью и имеет собственную специфику. Сток с больших площадей, который рано или поздно оказывается сосредоточенным в руслах крупнейших рек, и гидрологические процессы в руслах крупнейших рек не рассматриваются.

2. Взаимосвязь вод суши с глубинным грунтовым стоком подробно не рассматривается, потому что глубокое подземное питание существенно именно для крупнейших рек, определяется особенностями гидрогеологической обстановки, которая специфична для каждого региона. В большинстве случаев характерные времена соответствующих гидрогеологических процессов превышают срок моделирования, ибо глубинные грунтовые воды формируются в течение геологического времени.

3. Внутригодовая динамика стока не рассматривается, так как прогнозируются многолетние тенденции развития природной среды региона.

Вышеперечисленные процессы не передаются в модели в полном объеме, но учтены традиционным способом, то есть процессы с характерными временами, превышающими срок моделирования, передаются с помощью постоянных параметров, имеющих смысл региональных характеристик, а особенности внутригодового стока могут быть переданы с помощью статистических характеристик.

Схема, иллюстрирующая комплекс моделируемых природных объектов

региона и процессов их динамики в рамках блока динамики вод суши, приведена на рис. 1: моделируется поверхностный сток, верховое грунтовое питание рек и связанная с .указанными процессами динамика верхнего горизонта грунтовых вод.

Рис.1. Комплекс моделируемых природных объектов региона в рамках модели динамики вод суши: 1 - почва; 2 -суглинки; 3 - пески; 4 - галечник; 5 -глины; 6 - мергели; 7 - открытая водная поверхность; 8 - подземные воды; 9 -осадки; 10 - испарение; 1! - пути миграции шаги на поверхности и в толще горных пород; 12 - граница моделируемой области

В главе 3 даны примеры верификации моделей вод суши и морфодинамики гидросети. Верификация блока моделей на примере моделирования динамики стока Волги с 1913 по 1980 гг. (по 11 створам) показана на рисунках 2-4.

Моделью адекватно передаются межгодовые амплитуды колебания годового стока, долгосрочные тенденции его изменения, и многолетние средние значения. При этом многолетние средние натурные и расчетные значения стока для данного ряда различаются всего на 2% (рис. 3). Основными источниками погрешностей и несоответствия расчетного и натурного ряда служат периоды с 1924 по 1927 гг. и с 1942 по 1947 гг. Расхождение данных определяется неадекватностью имеющейся гидрологической и метеорологической информации, обусловленной дезорганизацией гидрометеослужбы в период гражданской и Отечественной войн и в период восстановления народного хозяйства.

В ситуации региона с дефицитом влаги (рис. 4) наблюдается обратная картина. Нюансы хода межгодовых колебаний стока переданы моделью достаточно грубо. Однако многолетние средние значения по расчетным и натурным рядам весьма близки и различаются всего на 1,5%. Необходимо заметить, что ошибки при моделировании стока на этом водосборе могут

быть обусловлены недостаточным качеством метеоданных в силу редкости метеостанций на пустынном левом берегу Волги.

40 50

Рис. 2. Схема расположения моделируемых водосборов: Номера водосборов щ

Номера створов Границы водосборов

[3]

Годовой сток, мм

> ГОДОВОЙ СТОК, ММ

1915 1920 1925 1930 1935 1340 1945 1950 1955 1950 1965 1970 1975 1980

- Натурное значение

------ Расметное значение

191519201925193019351540194519501955196019651970)9751980

■ Натурное значение Расчетное значение

Рис. 3. Сравнение натурных и расчетных данных годового слоя стока среднего для бассейна р. Волга (рис. 2)

Рис. 4. Сравнение натурных и расчетных данных годового слоя стока среднего для 9-го водосбора р. Волга (рис. 2)

В главе 4 приводятся примеры применения разработанного блока моделей для решения ряда проблем регионального природопользования. Даются рекомендации по решению этих проблем для конкретных регионов.

Одна из рассмотренных задач - прогноз изменений стока и морфодинамики гидросети вследствие глобального потепления климата для оценки перспектив развития речного транспорта России [22].

Изменение водности рек при глобальном потеплении климата неизбежно скажется на условиях навигации по ним. Сток рек (его величина, внутригодовая и многолетня» изменчивость) - внешний фактор русловых процессов, который, в свою очередь, определяет глубину русла, в том числе на перекатах, являющихся главной лимитирующей условия судоходства формой руслового рельефа. Климат обусловливает продолжительность физической навигации, которая соответствует времени, когда русло свободно ото льда, между концом ледохода и появлением первых ледовых явлений.

При оценке влияния вышеперечисленных факторов на изменение навигационной обстановки в качестве исходных данных брались наиболее обоснованные климатические и гидрологические прогнозы [12,13,14].

При этом предполагалось, что основное влияние на навигационную обстановку окажет увеличение (уменьшение) водности, при подчиненном влиянии морфодинамических факторов. Это положение было обосновано и проверено с помощью многочисленных имитационных экспериментов [7, 8, 9,10]. Оценки изменения водности получены с использованием специальной модели водного баланса территорий. Используя данные об изменениях температуры, осадков и влажности воздуха с привлечением информации о гидрофизических характеристиках почв, рассчитывались внутригодовая дискретная динамика испарения, влажность почв, мощность снежного покрова и его таяния, запасы подземных вод, поверхностного и подземного стоков. Расчеты проводились с использованием как модельных - ОРОЬ, ЦКМО, ЕСНАМ1-А (Институт Макса Планка, Германия), так и трех палеоаналоговых сценариев глобального потепления на 1, 2 и 3-4°С (оптимумы голоцена, рисс-вюрмского межледниковья и плиоцена) [12, 13, 14]. В результате были получены следующие выводы:

1. На некоторых речных бассейнах России в результате прогнозируемых изменений глобального климата произойдет незначительное увеличение глубин. Это касается в первую очередь севера Европейской территории России.

2. На некоторых бассейнах произойдет общее уменьшение глубин, обусловленное превышением аккумуляции над эрозией. Например, в центре и на юге Европейской территории России.

3. Однако, для подавляющего большинства территории России эти изменения крайне незначительны.

4. Изменения глубин, обусловленные изменением водности рек, в 3-5 раз превышают соответствующие изменения глубин, обусловленные морфодинамическими факторами. Таким образом, подтверждается гипотеза о подчиненном влиянии морфодинамических изменений на навигационную обстановку. Далее можно сосредоточиться только на исследовании фактора изменения водности рек в подавляющем большинстве регионов России.

5. Исключением являются регионы: а) севера Западной Сибири, б) низовий Лены, Яны, Колымы и Индигирки.

6. В перечисленных регионах в связи с деградацией мерзлоты ожидается заметное снижение глубин рек, обусловленное аккумуляцией в долинах рыхлого материала. Это снижение глубин, тем не менее, в полтора - два раза меньше соответствующего увеличения, вызванного ростом водности рек. Поэтому, практические выводы в отношении этих регионов, которые будут приведены ниже, на качественном уровне останутся без изменения.

Принимая все составляющие формул, кроме расхода воды, неизменными при повышении (уменьшении) среднегодового расхода воды и незначительность изменения внутригодового режима стока воды, можно получить в первом приближении долю увеличения (уменьшения) глубины русла на перекатах (табл. 1).

Другой задачей было использование прогнозов изменений морфодинамики гидросети в Северных районах Тюменской области (СРТО) вследствие глобального потепления для оценки проблем газовой отрасли [21].

Решения задач проблем транспортировки газа и прогноз их возможного обострения в связи с изменениями природной среды вследствие глобального

потепления потребовали исследования общей экологической и инженерно-геологической обстановки на севере Западной Сибири.

Таблица 1.

Увеличение минимальных глубин (¿IT) на перекатах рек севера ETC (при увеличении годового стока на 15%)

Река, участок Современная гарантированная AT, см

глубина, см

Вологда 180 7-12

Сухона, выше устья Вологды 180 7-12

Вологда - Камчуга 150 6-10

Михайловка -Нюксеница 100 4-7

Нюксеница - Великий Устюг 90 4-6

Уфтюга 110 4-7

Лежа 110 4-7

Юг, выше Кичменьгского Городка 130 5-9

Кичменьгский Городок - устье 150 6-10

Вологда, Усгь-Кулом - Ленью - устье 120 4-8

Сысолы - Угольные причалы 130 5-9

Угольные причалы - устье 170 6-11

Северная Двина, Великий У слог- Котлас 110 4-7

Котлас - Орлецы** 170 6-11

Орлецы - Архангельск 215 8-15

Вага 80 3-6

Омега 120 4-8

Мезень, выше устья Вашки ■ 70 3-5

устье Вашки - устье 90 4-6

Печора, Троице-Печорск-Вуктыл 95 4-7

Вукгыл- Визовая 125 5-8

Визовая - Печора 145 6-10

Колва 90 4-6

* Официальные данные Росречфлота.

♦♦Реальные гарантированные глубины на этой участке 110 см.

Было проведено комплексное геоэкологическое, инженерно-геологическое и геокриологическое районирование территории севера Западной Сибири в масштабе 1:2500000. При этом учитывались ландшафтные, геоморфологические, гидрогеологические, и мерзлотные условия. Для каждого выделенного района по всем типам местности (водоразделам, болотам, склонам различной экспозиции и т.п.) составлялись описания почв, растительности, морфологии гидросети, гидрогеологии, давались характеристики сезонно-талого слоя, глубины кровли и подошвы залежеобразутощих льдов, объемной макрольдистости и общее описание специфики залежеобразующих льдов. Все упомянутые характеристики

оценивались количественно и заносились в базу данных, состыкованную с системой комплексного геоэкологического прогноза в единый программно-вычислительный комплекс. В процессе заполнения базы данных проводились методические вычислительные эксперименты с целью уточнения различных характеристик и проверки их на непротиворечивость.

В итоге территория севера Западной Сибири была разделена на 78 относительно однородных

ландшафтно-экологических регионов (рис. 5). По всем выделенным регионам делались комплексные прогнозы динамики изменения геоэкологических условий (включая мерзлотные условия, структуру земельного фонда, морфодинамику долинной сети и т.п.) Результаты прогнозов на примере Северо-Ямальского региона приведены . „ „ на рис. 6-9.

Рис. 5. Карта геоэкологического районирования г территории севера Западной Сибири

1,0090,

0,8383,!

0,6676,г

0,5070,

1990 2006 2022 2038 2054 годы

Рис 6. Динамика мерзлоты на склонах северной экспозиции в Северо-Ямальском регионе вследствие глобального потепления климата. 1- глубина мерзлоты; 2 - доля площади мерзлоты в данном типе местности

1 2

Рис. 7. Динамика мерзлоты на склонах южной экспозиции в Северо-Ямальском регионе вследствие глобального потепления климата. I- глубина мерзлоты; 2 - доля площади мерзлоты в данном типе местности

50.70 96 39,21

27,8

19ЭО 2006 2022 2038 2054

Рис 8. Динамика озер и болот в СевероЯмальском регионе вследствие глобального потепления климата. 1- заозеренность; 2 - доля общей площади региона

м % 0,53 «9,

0.40 78,i

0,28 6S,;

0,16 57,4

1990 2006 2022 2038 2054 годм

Рис 9. Динамика мерзлоты на болотах в Северо-Ямальском регионе вследствие глобального потепления климата. 1 -глубина мерзлоты; 2- доля площади мерзлоты в данном типе местности

Модель реализована под операционные системы DOS и Windows в виде программного комплекса на основе единого ядра. Аналитические запросы формулируются в среде SQL Server2005. На рис. 10 приведена структура взаимодействия программных модулей в процессе моделирования. Предусмотрен диалоговый режим общения с пользователем.

Рис. 10. Структура взаимодействия программных единиц в процессе моделирования

Основные результаты работы

В ходе проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. Разработана модель динамики стока регионального уровня, где наряду с гидрометеорологическими параметрами учитываются ландшафтно-экологические особенности водосборов в их возможной динамике.

2. Разработана региональная модель морфодинамики гидросети.

3. Построена региональная модель мерзлотных условий.

4. Проведено численное исследование и имитационные эксперименты для сравнения различных гипотез влияния леса на сток. Создана комплексная модель, описывающей многие известные эффекты влияния леса на сток.

5. Проведен анализ влияния глобальных изменений климата на работу речного транспорта России и ситуацию с наводнениями на основных речных бассейнах России.

6. Исследовано влияние глобальных изменений климата на функционирование газовой отрасли России.

Список публикаций автора по теме диссертации:

1. Смолина С.Г. Модель динамики экологических процессов в замкнутом водоеме. - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 2.- М.: ВНИИСИ, 1982, С. 43-55.

2. Смолина С.Г. Имитационная модель динамики экосистем регионального уровня. //2 Всесоюзная конференция молодых ученых: Тезисы докладов молодых ученых (Львов, июнь, 1983), 1983, ВНИИСИ.

3. Смолина С.Г. Возможный подход к обоснованию выбора показателей состояния окружающей среды. - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 2,- М.: ВНИИСИ, 1985, С. 11-14.

4. Смолина С.Г., Хомяков П.М. Имитационная модель динамики вод суши. / Моделирование процессов экологического развития, вып. 7,- М.: ВНИИСИ, 1983, С. 47-52

5. Смолина С.Г., Хомяков П.М. Исследование чувствительности модели динамики вод суши. - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 8,- М.: ВНИИСИ, 1984, С. 94-97.'

6. Смолина С.Г., Хомяков П.М. Системный подход к решению проблем экологического прогноза. Пример реализации // I Всесоюзная конференция «Теория, методология и практика системных исследований: Тезисы докладов (Москва, июнь, 1984), 1984, ВНИИСИ, С. 78-79.

7. Смолина С.Г., Перфильев К.Г. О методе идентификации динамических моделей в условиях неполной информации. - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 8 - М.: ВНИИСИ, 1984, С. 89-94.

8. Смолина С.Г., Хомяков П.М. Моделирование влияния внутригодовой неравномерности осадков на формирование стока. - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 13.- М.: ВНИИСИ, 1986, С. 60-63.

9. Любимов Б.П., Смолина С.Г., Хомяков П.М. Применение методов системного анализа к исследованию закономерностей вертикального расчленения водосборов верхних звеньев гидрографической сети. - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 12.- М.: ВНИИСИ, 1987, С. 43-55.

Ю.Любимов Б.П., Смолина С.Г., Хомяков П.М. Количественная оценка закономерностей вертикального расчленения верхних звеньев гидрографической сети. Препринт-М.: ВНИИСИ, 1988. - 42 с.

11. Кривобок И.Г., Смолина С.Г., Хомяков П.М. Некоторый подход к обоснованию методики интегральных показателей. - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 7.- М.: ВНИИСИ, 1988, С. 32-38.

12. Смолина С.Г., Хомяков П.М. О возможностях понижения размерности в моделях массоэнергообмена - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 2,- М.: ВНИИСИ, 1990, С. 54-57.

И.Смолина С.Г., Хомяков П.М., Хомяков Д.М. Автоматизированная система экологической экспертизы крупных проектов и программ регионального развития - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 3,- М.: ВНИИСИ, 1991, С. 45-49.

14. Никитин Е.В., Смолина С.Г., Хомяков П.М. Прогноз динамики радиоактивного загрязнения лесной и сельскохозяйственной продукции территории юга БССР, пострадавшей от аварии ЧАЭС - / Моделирование процессов экологического развития, вып. 3 - М.: ВНИИСИ, 1991, С. 74-78.

15. Хомяков П.М., Алферов A.M., Смолина С.Г. и др. Влияние глобальных изменений природной среды и климата на функционирование экономики России / Под ред. Н.П. Лаверова. - М.: УРСС, 1998. - 102с.

16. Хомяков П.М., Конищев В.Н., Пегов С.А., Смолина С.Г., Хомяков Д.М. Моделирование динамики геоэкосистем регионального уровня. - М.: Изд-во МГУ, 2000. - 382с.

17. Хомяков П.М., Смолина С.Г. и др. Влияние глобального потепления на функционирование основных отраслей экономики и здоровье населения России / Под ред. Н.П. Лаверова. - М.: УРСС, 2001. - 140с.

18. Хомяков П.М., Смолина С.Г., Терентьев Г.Ю. и др. Геоэкологическое моделирование для целей управления природопользованием в условиях изменений природной среды и климата. - М.: УРСС, 2002. - 400с.

19. Пегов С.А., Смолина С.Г., Хомяков П.М. «Влияние глобального потепления климата на экономику России» - Федеральный справочник, 2004 г.

20. Хомяков П.М., Менжулин Г.В., Пегов С.А., Смолина С.Г., и др. Влияние глобальных изменений природной среды и климата на функционирование экономики и здоровье населения России. М.: УРСС, 2005, - 424 с.

21. Смолина С.Г. Прогноз изменений морфодинамики гидросети Западной Сибири вследствие глобального потепления для оценки проблем газовой отрасли - /Труды ИСА РАН, 2009, т. 42,2009, С. 188-211.

22. Смолина С.Г. Прогноз изменений стока и морфодинамики гидросети вследствие глобального потепления климата для оценки перспектив развития речного транспорта России - /Труды ИСА РАН, 2009, т. 42,2009, С. 212-230.

Подписано в печать:

21.04.2009

Заказ № 1899 Тираж - 100 экз. Печать трафаретная. Типография «11-й ФОРМАТ» ИНН 7726330900 115230, Москва, Варшавское ш., 36 (499) 788-78-56 www.autoreferat.ru

Введение.

Глава 1. Методика моделирования региональных характеристик стока и показателей экологического состояния регионов, зависящих от стока.

1.1. Существующие цели прогноза стока.

1.2. Основные методы моделирования стока для решения задач прогноза и управления в водном хозяйстве и гидротехнике.

1.3. Проблемы учета региональной специфики управления природопользованием и водопользованием. Специфические особенности динамики сложных систем и возможности их формализации.

1.4. Базовые принципы методологии интегрального моделирования. Эффект аутостабилизации в природе и в моделях.

1.5. Минимальные модели.

1.6. О возможности применения системного анализа для формального описания природного территориального комплекса.

1.7. Обзор методов интегрального геоэкологического моделирования и прогнозирования. Существующие методы моделирования стока.

1.8. Выводы.

Глава 2. Моделирование поверхностного стока, пополнения грунтовых водозапасов и морфодинамики гидросети.

2.1. Общие принципы.

2.2. Моделирование динамики стока. Моделирование поверхностного стока и пополнения грунтовых водозапасов.

2.3. Моделирование грунтового стока и грунтовых водозапасов. ^

2.3.1. Моделирование динамики грунтовых вод и грунтового питания рек. J

2.3.2. Влияние внутригодовой неравномерности осадков на формирование стока. ^

2.4. Моделирование влияния растительности на сток, увлажнение территории и характеристики приземного микроклимата.

2.4.1. Моделирование влияния растительности на температуру приземного слоя воздуха и скорость ветра.

2.4.2. Моделирование влияния леса на структуру стока.

2.4.3. Моделирование влияния растительности на испарение.

2.4.4. Моделирование влияние леса на осадки. Результирующее влияние леса на сток.

2.5. Моделирование процессов эрозии и динамики верхних звеньев гидросети. Описание блока морфодинамики гидросети.

2.5.1. Имитационная модель интенсивности склоновых процессов.

2.5.2. Система гидросети и сети временных водотоков. Параметры распределения по глубинам и моделирование их динамики во времени.

2.5.3. Моделирование изменений густоты овражно-балочно-долинной сети.

2.5.4. Изменения ширины днищ и крутизны бортов долин. Оценки и возможности их моделирования.

2.5.5. Блок морфодинамики гидросети как минимальная модель динамики густоты и глубины расчлененности рельефа. Исследование с помощью пространственной модели развития эрозионной сети.

2.5.5.1. Постановка задачи. Описание пространственной модели развития эрозионной сети.

2.5.5.2. Верификация модели.

2.5.5.3. Результаты имитационных экспериментов.

2.5.6. Некоторые вопросы верификации блока морфодинамики гидросети.

2.5.7. Учет неоднородности территории при оценке и моделировании динамики состояний элементов природных территориальных комплексов.

2.5.7.1. Типы местности в пределах регионов и основные принципы моделирования динамики геоэкосистем с учетом неоднородности территории.

2.5.7.2. Понятие структурной однородности территории и проблемы ландшафтного районирования для информационного обеспечения модели.

2.6. Моделирование динамики заболоченности.

2.7. Моделирование динамики мерзлотных условий.

2.7.1. Общая постановка задачи.

2.7.2. Основные переменные и концептуальная схема построения модели.

2.7.3. Основные зависимости блока динамики мерзлотных условий.

2.7.4. Моделирование динамики термокарста.

2.7.5. Верификация блока динамики мерзлотных условий.

2.8. Общая структура модели стока.

2.8.1. Схема строения модели динамики стока и составляющих

2.8.2. Программная реализация модели стока.

2.8.3. Функциональная схема программной реализации модели.

Глава 3. Верификация модели динамики вод суши.

3.1. Верификация блока на примере моделирования ряда локальных ситуаций.

3.2. Верификация блока на примере моделирования динамики стока

Волги с 1913 по 1980 гг.

Глава 4. Примеры использования модели для решения практических задач.

4.1. Прогноз изменений стока и морфодинамики гидросети вследствие глобального потепления климата для оценки перспектив развития речного транспорта России.

4.2. Использование прогнозов изменений морфодинамики гидросети в Северных районах Тюменской области (СРТО) вследствие глобального потепления для оценки проблем газовой отрасли.

4.2.1. Ключевые проблемы работы отрасли на территории Западной Сибири, обусловленные спецификой природных условий.

4.2.2. Опасные природные явления на территории севера Западной Сибири, влияющие на функционирование газовой промышленности. Природные явления, влияющие на переходы газопроводов через реки.

4.2.3. Влияние изменений климата на функционирование газовой промышленности.

4.2.4. Формулировка задачи для геоэкологических исследований с целью оценки влияния глобального потепления на функционирование газовой промышленности.

4.3. Общая характеристика геоэкологических и геокриологических условий севера Западной Сибири и прогноз их изменений в результате глобального потепления. ^^

4.4. Проблемы транспортировки газа и их возможное обострение в связи с изменениями природной среды вследствие глобального потепления. ^^

4.4.1. Участки переходов газопроводов через реки. ^^

4.4.2. Линейные участки газопроводов.

4.4.3. Проблемы освоения новых месторождений в условиях изменения природной среды вследствие глобального потепления климата.

4.4.4. Выводы.

Практическая актуальность экологических проблем, связанных с взаимодействием общества с окружающей средой, с изменением климата, с участившимися случаями природных катастроф в настоящее время диктует необходимость качественных прогнозов и обоснованности принимаемых решений на всех уровнях управления. Остановимся на некторых из них:

1) Использование возобновимых ресурсов, к которым относятся водные ресурсы, ресурсы почв, растительности, ресурсы территориальные (территория, доступная для любого вида деятельности по своим инженерно-геологическим условиям). Данные ресурсы обеспечивают функционирование и могут лимитировать хозяйственную деятельность отраслей сельского, лесного, водного, рыбного хозяйств, рекреации и индустрии отдыха, строительства, транспорта. Возможное недополучение продукции в перечисленных типах хозяйства при недостаточных запасах или плохом качестве данных типов ресурсов составляет суть проблем природопользования.

2) Истощительная эксплуатация возобновимых ресурсов, ухудшение их состояния в результате загрязнения среды, уничтожение их части при изменении структуры земельного фонда могут привести к невозможности их естественного самовосстановления в рамках экосистем. Эта ситуация грозит уже не только недополучением продукции в вышеперечисленных отраслях, а может привести к неизбежному кризису этих отраслей вследствие невосстановимого исчезновения ресурсов. Кроме того, необратимая деградация среды обитания ведет к коренному ухудшению эко-токсикологической обстановки жизни человеческой популяции, причем деградация биотических компонентов экосистем протекает обычно параллельно с резким ухудшением здоровья популяции.

Выше перечисленные проблемы, связанные с подрывом способности экосистем к самовосстановлению, составляют суть вопросов экологической безопасности. Эти; вопросы обычно; фигурируют при:рассмотрении:, решений; в ситуации так называемых "ползучих" кризисов, • обусловленных в, первую очередь экологическими причинами.

3) Можно; выделить И; собственно экологические проблемы, суть которых состоит в сохранении некоторого разнообразия природной среды и очагов нетронутой природы для обеспечения общекультурных, научных и эстетических задач, а также с целью» создания некоего минимального резерва для возможного восстановления природной среды, если> это потребуется для обеспечения экологической безопасности в дальней перспективе.

Наиболее актуальны с точки зрения практического управления проблемы природопользования и? экологической безопасности. К задачам такого типа в прикладном аспекте их применения относятся: а) задачи оценки ущерба для возобновимых,и территориальных ресурсов данной? местности от строительства или продолжениям функционирования; какого-либо объекта^ для целей; обоснования природоохранных платежей и ресурсных исков; б) задачи планирования» природоохранных мероприятий' для выхода из экологических кризисов; в) задачи прогноза наступления так называемых "ползучих" экологических кризисов; г) задачи прогноза динамики национального богатства стран и регионов в части возобновимых ресурсов для целещ определения стратегии ресурсопользования; д) задачи комплексной оценки изменения? природно-ресурсного потенциала конкретных территорий в, случае глобальных изменений климата.

Для решения упомянутых проблем- необходим анализ экологического^ состояния и экологический прогноз для всех видов ресурсов территории. Особо здесь следует выделить роль прогноза^ так как; экологическое состояние в принципе не может быть абсолютно неизменным, поэтому даже в простейших случаях оценки: текущего состояния необходим элемент прогноза;

Основой изучения данных проблем всегда является* ответ на вопрос «что будет, если». Ответ на этот вопрос должен удовлетворять ряду требований: 1) быть оперативным; 2) основываться на уже имеющейся информации в рамках традиционного природоведения; 3) быть компактно представленным, доступным для изучения и использования.

Одним из путей возможного решения задачи экологического прогноза является синтез методов традиционного естествознания и использования современных информационных технологий и мощных вычислительных средств. Проблема водных ресурсов является одной из ключевых, и к ней в полной мере относятся все перечисленные задачи. Большая часть существующих методик и моделей не рассматривает вопросы одновременного моделирования таких составляющих как:

- морфодинамики гидросети и собственно стока;

- динамики мерзлоты и собственно стока;

- динамики болот и собственно стока.

Между тем все основные региональные тенденции изменения стока связаны с этими факторами - поверхностный сток с морфодинамикой и заболоченностью, грунтовый - с мерзлотой. Более того, без учета изменения этих факторов любое прогнозирование тенденций изменения стока является некорректным.

До сих пор недостаточно изучена проблема влияния леса на сток. Хотя влияние это общепризнанно, однако формализации различных гипотез и проверка их в рамках имитационных экспериментов не проводились. Вопросам моделирования динамики стока и эволюции объектов гидросферы суши для целей информационной поддержки управления природопользованием на региональном уровне, особенно с учетом упомянутых проблем, и посвящена данная работа.

В главе 1 анализируются методы экологического прогноза и имитационного моделирования в экологии. Делается вывод о невозможности решения ряда важнейших задач экологической экспертизы с помощью качественных методов прогнозирования. Другим следствием является заключение о существовании ряда принципиальных ограничений- в имеющихся методах экологического моделирования. Методологическое исследование причин имеющегося кризиса в моделировании динамики экосистем регионального уровня позволяет сделать вывод о необходимости использования в моделировании таких общесистемных концепций, как концепция системообразующих факторов и концепция состояния сложных систем, что соответствует теоретическим понятиям о типизации состояний геоэкосистем в науках о Земле. На базе этих утверждений строится методика создания, верификации и эксплуатации имитационных моделей, основывающаяся на использовании знаний традиционного описательного естествознания, в целом имеющих качественный характер. Рассматриваются погрешности результатов работы моделей, построенных на базе вышеописанных принципов.

Далее приводится описание разработки модели динамики вод суши. Показано^ что многие проблемы моделирования* стока и динамики» запасов грунтовых вод можно успешно решить, используя методику комплексного геоэкологического моделирования, что не совсем традиционно для гидрологии, одной из немногих наук о Земле, имеющей свою собственную школу моделирования.

В главе 2 приведено формализованное описание морфодинамики гидросети региона как целостной! системы в ее взаимодействиях с экологическими и гидрологическими факторами, описаны модели динамики заболоченности и модели динамики мерзлоты. Изложение материала включает: общую структуру моделей, вывод основных формул, исследование моделей на минимальность. Приведено описание программной реализации моделей.

В главе 3 даны примеры верификации моделей вод суши и морфодинамики гидросети.

В главе 4 даются примеры применения разработанного блока моделей для решения ряда реальных проблем регионального природопользования.

4.4.4. Выводы

1. Влияние глобального потепления на функционирование газовой отрасли, несомненно, имеет место, и это влияние негативное. Оно обусловлено деградацией мерзлоты при потеплении климата и соответствующей активизацией геодинамических процессов, осложняющих работу, прежде всего, газопроводов.

2. Вопреки установившемуся мнению, влияние деградация мерзлоты на работу газопроводов в основном опосредованное, через активизацию боковой эрозии при переполнении долинной сети материалом, вызванной быстрой солифлюкцией. Это влияние сказывается, в первую очередь, на участках переходов газопроводов через реки.

3. Деградация мерзлоты влияет и на линейные части газопроводов. Однако, в целом рост аварийности на линейных участках на начальных этапах потепления меньше, чем рост аварийности на переходных участках.

4. Потепление климата не вызовет катастрофических последствий для уже работающих объектов газовой отрасли. Демпфирование последствий потепления для действующих предприятий газовой промышленности при их своевременном выполнении (до 2009 г.) составляет сумму порядка 50 млн. долларов США.

5. Даже в случае несвоевременного или неоптимального выполнения компенсирующих влияние потепления мероприятий; их суммарная/оценка не превысит 200 млн. долларов США. И? это несравнимо меньше, чем оценка экономии топлива теплоэнергетикой страны в случае реализации сценариев потепления (не менее 5 млрд. долларов США в год).

6. Только полное игнорирование глобального потепления и неприятие никаких компенсационных мероприятий вплоть до 2010 г. может создать реальные проблемы для газовой отрасли и снизить подачу газа из Западной Сибири в 2 раза после 2012 года.

7. Оценивая долгосрочные перспективы газовой отрасли, следует отметить, что в результате глобального потепления Ямальскую и Гыданскую нефтегазоносные провинции (НГП) нельзя рассматривать как реальный первоочередной резерв для развития- отрасли. Прогнозируемое усложнение инженерно-геологической ситуации на Ямале и Гыдане после 2010 г., особенно резкое после 2015 г., делают освоение этих НГП практически не реализуемым в рамках существующих проектных решений. Это означает, что закономерное (однако не связанное с фактором потепления) падение добычи газа в СРТО пока нечем компенсировать в полном объеме, и оптимистические расчеты на освоение Ямальской и Гыданской НГП не являются в данной связи реальной альтернативой снижению потребления газа экономикой России.

Заключение

Использование современных информационных технологий для повышения качества управления социальными и экономическими системами является важной и актуальной задачей для лиц принимающих решения на любом уровне управления. Однако в современных условиях возрастает роль и влияние климатических и природных факторов, которые подчас оказывают лимитирующее воздействие на принимаемые решения. Поэтому развитие методов системного анализа применительно к задачам рационального природопользования, исследования и прогнозирования устойчивости природно-антропогенных систем, особенно' в условиях глобальных изменений природной среды и климата, составляют область интересов- многих исследователей и в нашей стране, и зарубежом.

В настоящей диссертационной работе предлагается решение актуальной и важной научной задачи по исследованию компонента природной среды — объектов гидросферы в целях информационной поддержки принятия решений для задач природопользования на региональном уровне, опираясь на методологию и методы системного анализа.

В ходе проведенных исследований получены следующие основные результаты:

1. Разработана модель динамики стока регионального уровня, где наряду с гидрометеорологическими параметрами учитываются > ландшафтно-экологические особенности водосборов в их возможной динамике.

2. Разработана региональная модель морфодинамики гидросети.

3. Построена региональная модель мерзлотных условий.

4. Проведено численное исследование и имитационные эксперименты для сравнения различных гипотез влияния леса на сток. Создана комплексная модель этого процесса, описывающей многие известные эффекты влияния леса на сток.

5. Проведен анализ влияния глобальных изменений климата на- работу речного транспорта России и ситуацию с наводнениями на основных речных бассейнах России.

6. Исследовано влияние глобальных изменений климата на функционирование газовой отрасли России.

Дальнейшей перспективой проведенных исследований является разработка и внедрение ГИС-технологий для более наглядного и понятного отображения полученных результатов и задания исследуемых сценариев развития.

170

1. Алферов A.M., Хомяков П.М., Смолина С.Г. и др. Влияние глобальных изменений природной среды и климата на функционирование экономики России / Под ред. Н.П. Лаверова. - М.: УРСС, 1998. - 102с.

2. Анисимов О.А., Нельсон Ф.Э. Прогноз изменений мерзлоты в северном полушарии: применение результатов балансовых и транзитных расчетов по модели общей циркуляции атмосферы / Криосфера Земли, 1998, т. II, №2 С. 53-57.

3. Арманд А.Д. Информационные модели геосистем// Вопросы географии, 1977, вып. 107.-С. 67-76.

4. Атлас Белорусской ССР / Председатель редколлегии Р. А. Жмойдяк. -Минск: ГУГК СССР, 1990.- 48с.

5. Атлас Тюменской области. Выпуск 1. — Москва-Тюмень: ГУГК СССР, 1971.- 154с.

6. Ахмадов Х.М. Эрозионные процессы в Таджикистане и районирование по методам борьбы с ними. Автореф. дис. докт. с.-х. наук. — Душанбе: НИИП,,. , 1996.- 40с.

7. Бабкин В.И., Будыко М.И., Соколов А. А. Водные ресурсы и водообеспеченность СССР в настоящем и будущем / Генеральные доклады V Всесоюзного гидрологического съезда.- Л.: Гидрометеоиздат, 1986. С. 84-118.

8. Берг Л.С. Географические зоны Советского Союза.— М.: Географгиз, 1947. 397с.

9. Березина Н.А., Лисс О.Л. 06 эволюции болот и их развитии в центральной части Западной Сибири / Природные условия Западной Сибири.— М.: Изд-во МГУ, 1983.-С. 137-147.

10. Близняк Е.В., Овчинников К.М., Быков В.Д. Гидрография рек СССР. М.: Гидрометиздат. 1945.

11. Борсук О.А. Проблемы морфометрии эрозионных систем низших порядков / Эрозия почв и русловые процессы, вып. 5.- М.: Изд-во МГУ, 1981.-С. 104-112.

12. Борсук О.А., Симонов Ю.Г. Морфосистемы, их устройство и функционирование // Вопросы географии, 1977, вып. 104". С. 170-178.

13. Будыко М.И., Винников К. Я. Влияние изменений глобального климата на водные ресурсы/Труды V Всесоюзного гидрологического съезда, т.2.- Д.: Гидрометеоиздат, 1986.- С. 35-51.

14. Великанов A.JI. Проблемы надежности при многоцелевом использовании водных ресурсов.- М.: Наука, 1994. 225с.

15. Внутренние водные пути РСФСР. М.: Главводпуть МРФ РСФСР. 1986.

16. Волобуев В.Р. Введение в энергетику почвообразования.- М.: Наука, 1974- 128с.

17. Волобуев В.Р. Экология почв.- Баку: Изд-во АН Аз. ССР, 1963. 260с.

18. Вомперский С.Э., Сабо Е.Д., Фомин С. А. Лесоосушительная мелиорация.- М.: Лесная промышленность, 1975. 293с.

19. Вопросы динамической геоморфологии. Итоги науки и техники, т.5. М.: ВИНИТИ, 1977.- 148с. /О.А. Босук, И.И. Спасская, Д.А. Тимофеев и др./

20. Вопросы численности, продуктивности и биомассы почвенных микроорганизмов/ Под ред. Т.В. Аристовской. Л.: Наука, 1972. - 279с.

21. Воскресенский С.С. Динамическая геоморфология. Формирование склонов.- М.: Изд-во МГУ, 1971. 229с.

22. Востокова Л.В. Якушевская И.В. Бонитировка почв. — М.: Изд-во МГУ, 1979.- 101 с.

23. Геокриологический прогноз для Западно-Сибирской нефтегазоносной провинции / Под ред. С.Е. Гречищева. Новосибирск: Наука, 1983. - 286с.

24. Геологический словарь. Т. 2. М.: Недра, 1978. - 456с.

25. Георгиевский В.Ю., Шалыгин А.Л., Догановская Т.М. Современная и перспективная динамика потребности сельскохозяйственных культур в орошении в связи с глобальным изменением климата. Метеорология и гидрология, 1993, № 12. - С. 81-87.

26. Гиличинский Д.А. Сезонная криолитозона Западной Сибири.- М.: Наука, 1986.- 144с.

27. Горшков С.П. Экзодинамические процессы освоенных территорий. М.: Недра, 1982. - 286с.

28. Горышина Т.К. фотосинтетический аппарат растений и условия среды. -Л.: Изд-во Лен. ун-та, 1989. 202с.

29. Горышина Т.К. Экология растений. М.: Высшая школа, 1979.- 368с.

30. Гребенец В.И., Керимов А.Г. Изменение характера движения крупнейшего техногенного каменного глетчера / Криосфера Земли, 1998, т. II, № 2.- С. 38-42.

31. Гречищев С.Е., Чистяков А.В., Щур Ю.Л. Методические рекомендации по прогнозу криогенных физико-геологических процессов М.: ВСЕГИНГЕО, 1982.- 110с.

32. Гришанин К.В. Теория руслового процесса. М.: Транспорт. 1972.

33. Грунтенко Е.В. Что нам стоит многоклеточность. Новосибирск: Наука, 1985 - 136с.

34. Демек Я. Теория систем и изучение ландшафта /Перевод с чешского Т.В. Гальцевой и Т.Г.Тарасовой, под редакцией К.Г. Тарасова. М.: Прогресс, 1977.- 223 с.

35. Джефферс Дж. Введение в системный анализ: применение в экологии / Перевод с английского Д.О. Лагофета, под ред. Ю.М. Свирежева. М.: Мир, 1981.-252с.

36. Доклад Международного симпозиума "Расчеты речного стока".-ЮНЕСКО, 1997. С. 75-81.

37. Зайдельман Ф.Р. Мелиорация почв. М.: Изд-во МГУ, 1996. - 382с.

38. Звягинцев Г.Д, Почва и микроорганизмы. М.: Изд-во МГУ, 1987. - 256с.

39. Земледелие и рациональное природопользование (экологические и социально-экономические аспекты) / Сост. и ред. В.П. Зволинского и Д.М. Хомякова. М.: Изд. МГУ, 1998. - 304с.

40. Знаменская Н.С. Гидравлическое моделирование русловых процессов. -Л.: Гидрометеоиздат, 1992. 240с.

41. Зорина Е.Ф. Расчетные методы определения потенциала овражной эрозии / Эрозия почв и русловые процессы, вып. 7. М.: Изд-во МГУ, 1979. - С. 81-89.

42. Зубенок Л.И. Грани гидрологии. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. - 535с.

43. Зубенок Л.И. Испарение на континентах. Л.: Гидрометеоиздат, 1976. -264с.

44. Капица А.П., Симонов Ю.Г. Проблемы регионального географического прогноза. М.: Наука, 1982. - 264с.

45. Капица С.П., Курдюмов С.П., Малинецкий Г.Г., Синергетика и,прогнозы будущего. М.: Наука, 1997. - 285с.

46. Кац Д.М., Шестаков В.М. Мелиоративная гидрогеология. 2-е изд. М.: Изд-во МГУ, 1991.-256с.

47. Кириков С.В. Человек и природа восточноевропейской лесостепи в X -начале XIX веков. М.: Наука, 1979. 183с.

48. Кирста Б.Т. Вынос солей Каракумским каналом на равнины Туркменистана I Проблемы освоения пустынь, № 1. Ашхабад: ТуркменНИИНТИ, 1988. - С. 17-23.

49. Кирюшин В.И. Агроэкологическая классификация земель, как основа формирования систем земледелия // Почвоведение, 1997, № 1. С. 79-87.

50. Кичигин А.И. Некоторые особенности малых рек Вологодской области в связи с их хозяйственным использованием / Проблемы морфодинамики. М.: МФГО, 1983.-С. 54-61.

51. Ковда В.А. Аридизация суши и борьба с засухой. М.: Наука, 1977. -272с.

52. Ков да В. А. Живое вещество, биосфера и почвенный покров планеты // Почвоведение, 1991, № 6. С. 5-14.

53. Комлев A.M. Методы расчета речного стока. Пермь: ПГУ, 1997. - 83с.

54. Корытный JI.M. О возможностях использования закономерностей строения речных систем в прогнозах стока / Информационная основа прогноза природных процессов. —Новосибирск: Наука, 1980. С. 101-106.

55. Костюкевич Н.И. Лесная метеорология. Минск: Высшая школа, 1975. -288с.

56. Крауклис А.А., Дружинина Н.П. Некоторые итоги и перспективы моделирования элементарных геосистем / Моделирование элементарных геосистем. Иркутск: ИГ Сибири и Дальнего Востока СО АН СССР, 1975. - С. 7-31.

57. Крестовский О.И. Влияние вырубок на восстановление лесов и водность рек. — Л.: Гидрометеоиздат, 1986. 118с.

58. Криогенные физико-геологические процессы и их прогноз. — М.: Недра, 1980. 383с. (Гречищев С.Е., Чистотинов Л.В., Щур Ю.Л. и др.).

59. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы речной гидротехники. М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1950. - 250с.

60. Крицкий С.Н., Менкель М.Ф. Гидрологические основы управления речным стоком. М.: Наука, 1982. - 271с.

61. Кронкевич Н.И. Водный баланс Русской равнины и его антропогенные изменения. М.: Наука, 1990. - 204с.

62. Кудрявцев В.А. Мерзлотоведение. — М.: Изд-во МГУ, 1981. 239с.

63. Кузнецов М.С. Почвоведение и проблема продуктивности агроценозов / Проблемы почвоведения и агрохимии. М.: Наука, 1986. - С. 14-24.

64. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Охрана почв от эрозии и дефляции. М.: Изд-во МГУ, 1988. -99с.

65. Кузнецов М.С., Глазунов Г.П. Эрозия почв. М.: Изд-во МГУ, 1985. - 91с.

66. Кулаковская Т.Н. Оптимизация агрохимической системы почвенного питания растений. М.: Агропромиздат, 1990. - 219с.

67. Курнаев С.Ф. Лесорастительное районирование СССР. — М.:, Наука, 1971.-204 с.

68. Кучмент Л.С., Демидов В.Н., Мотовилов Ю.Г. Формирование речного стока. М.: Наука, 1983. - 216с.

69. Кучмент Л.С., Мотовилов Ю.Г., Назеров Н.А. Чувствительность гидрологических систем. М.: Наука, 1990. - 144с.

70. Ланчаков Г.А., Степаненко А.И., Поздняк В.В. и др. Подводные переходы рек тундровой зоны. М.: Газовая промышленность, 1995, № 11. - С. 16-17.

71. Левин С.И. Подводные трубопроводы. М.: Недра, 1970. - 288с.

72. Любимов Б.П., Смолина С.Г., Хомяков П.М. Количественная оценка закономерностей вертикального расчленения верхних звеньев гидрографической сети. М.: ВНИИСИ, 1988. - 42 с.

73. Маккавеев Н.И. Некоторые особенности эрозионно-аккумулятивного процесса / Эрозия почв и русловые процессы, вып. 8. М.: Изд-во МГУ, 1981. -С. 5-16.

74. Маккавеев Н.И. Русловой режим рек и трассирование прорезей. М.: Речиздат. 1949.

75. Маккавеев Н.И. Сток и русловые процессы. М.: Изд-во МГУ, 1971. -115с.

76. Малкина-Пых И.Г., Пых Ю.А. Модель миграции пестицидов в элементарной экосистеме. М.: ИНЭКО, 1992. - 72с.

77. Малкина-Пых И.Г., Пых Ю.А. POLMOD.HUM — модель динамики гумуса в естественных экосистемах, при сельскохозяйственном использовании почв и в глобальных изменениях климата. М.: ИНЭНКО, 1994. - 84с.

78. Матвеев Н.П. Структура речных систем и долин Подмосковья / Природа речных долин центра Русской равнины. — М.: МФГО, 1978. С. 1429.

79. Математическое моделирование в гидрологии. Труды ГГИ, в. 304. JI: Наука, 1985. - 104с.

80. Медведев С.С., Хороших А.Б., Щербаков А.О. и др. Способ выправления русла реки с защитой его от размыва. — Авторское свидетельство. (19) R4 (11) 2108424 (13) С1.

81. Мерзлотоведение / Под ред. В.А. Кудрявцева. М.: Изд-во МГУ, 1981. -239с,

82. Методика комплексной мерзлотно-гидрогеологичнеской и инженерно-геологической,съемки масштабов 1:200000 и 1:500000. М.: Изд-во МГУ, 1979. -358с.

83. Мильков Ф.Н. физическая география: современное состояние, закономерности, проблемы. — Воронеж: Изд-во ВГУ, 1981.- 398с.

84. Михайлов JI.E. Гидрогеология. — М.: Высшая школа, 1985. 264с.

85. Моисеев Н.Н. Математические задачи системного анализа. М.: Наука, 1981.-488с.

86. Моисеев Н.Н. Системный анализ динамических процессов биосферы. Системный анализ и математические модели // Вестник АН СССР; 1979, № 1. -С. 97-104.

87. Нежиховский Р.А. Русловая сеть бассейна и процесс формирования стока воды / Методические основы и практика прогнозирования паводочного стока рек. JL: Гидрометеоиздат, 1971. - С. 446-452.

88. Об изменении доступности Cs для корневого усвоения растениями в зоне аварии на Чернобыльской АЭС // Доклады АН СССР, 1991, т. 320, № 6. -С. 1498-1500. (С.К. Фирсакова, Н.В. Гребенщикова, С.Ф. Тимофеев и др.).

89. Оценка опасности эрозии почв в загрязненных районах Тульской области // Вестник МГУ, сер. почвоведение, 1994, № 3. С. 17-28. (М.С. Кузнецов, Л.Ф. Литвин, А.Д. Ким и др.).

90. Оценки экологических и социально-экономических последствий изменения климата/Доклад Рабочей группы II МГИЭК. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1992. - 250с.

91. Оценки экологических и социально-экономических последствий < изменения климата/ Дополнение к докладу Рабочей группы II МГИЭК. Санкт-Петербург: Гидрометеоиздат, 1993. - 127с.

92. Павлов А.В. Расчет и регулирование мерзлотного режима почвы. -Новосибирск: Наука, 1980. 240с.

93. Пегов С.А., Хомяков П.М. Моделирование развития экологических систем. Л.: Гидрометеоиздат, 1991. - 222с.

94. Пегов С.А., Хомяков П.М., Смолина С.Г. «Влияние глобального потепления климата на экономику России» Федеральный справочник , 2004 г.

95. Пегов С.А., Хомяков П.М., Смолина С.Г. Системный подход к моделированию динамики биогеосистем с помощью интегральныхпоказателей/Прикладные проблемы управления макросистемами. Тезисы докладов/- М.: ВИНИТИ; 1987 г.

96. Перфильев К.Г., Смолина С.Г. О методе идентификации динамических моделей в условиях неполной информации. / Моделирование процессов экологического развития, вып. 8.- М.: ВНИИСИ, 1984, С. 89-94.

97. Печуркин Н.С. Энергетические аспекты развития надорганизменных систем. — Новосибирск: Наука, 1982. 113с.

98. Полин Х.М. Принципы водно-путевой классификации плесов // Маккавеев Н.И. Русловой режим рек и фиксирования прорезей. М.: Речиздат. 1949.

99. Поляков Ф.Н., Набатов П.М. Основы лесоводства и лесной таксации. -М.: Лесная промышленность, 1983. — 224 с.

100. Пых Ю.Г., Малкина-Пых И.Г. ПОЛМОД (версия 1.0) Модель миграции загрязняющих веществ в элементарной экосистеме (На примере радионуклида 90Sr). — М.: ИСА РАН, 1992. - 63с.

101. Радиоактивное загрязнение почв Брянской области (Г.Т. Воробьев, Д.Е. Гучанов, З.Н. Маркие и др.). Брянск: Грани, 1994. - 149с.

102. Разумовский С.М. Закономерности динамики биоценозов. М.: Наука, 1981. - 231с.

103. Райе Р.Д. Основы геоморфологии' / Перевод с английского Л.Р. Серебряного, А.Е. Сузюмова, Д.А. Тимофеева, под ред. И.П. Герасимова, А. М. Городницкого, М.Г. Гросвальда. М.: Прогресс, 1980. - 574с.

104. Режимы влагообеспеченности и условия гидромелиорации степного края /Под ред. B.C. Мезенцева. М.: Колос, 1987. - 240с.

105. Саркисян С.А., Голованов Л.Д. Прогнозирование развития больших систем. -М.: Статистика, 1975.- 192с.

106. Сванидзе Г.Г. Математическое моделирование гидрологических рядов. Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 250с.

107. Седелев Б.В. Оценка параметров структуры экономических процессов. -М.: Экономика, 1985. 112с.

108. Седых А.И., Чернышев Ф.М., Кабанов А.В. Путевые работы на свободных реках. М.: Транспорт. 1978.

109. Сергеев Е. М. Теоретические основы инженерной геологии. М.: Недра, 1985.-332с.

110. ИЗ. Симонов Ю.Г. Региональный геоморфологический анализ.- М.: Изд-во МГУ, 1972.-239с.

111. Смолина С.Г. Модель динамики экологических процессов в замкнутом водоеме. / Моделирование процессов экологического развития, вып. 2.- М.: ВНИИСИ, 1982, С. 43-55.

112. Смолина С.Г., Хомяков П.М. Имитационная модель динамики вод суши. / Моделирование процессов экологического развития, вып. 7.- М.: ВНИИСИ, 1983, С. 47-52'

113. Смолина С.Г., Хомяков П.М. Исследование чувствительности модели динамики вод суши. / Моделирование процессов экологического развития, вып. 8.- М.: ВНИИСИ, 1984, С. 94-97.

114. Смолина С.Г., Хомяков П.М. Моделирование влияния внутригодовой неравномерности осадков на формирование стока. / Моделирование процессов экологического развития, вып. 13.- М.: ВНИИСИ, 1986, С. 60-63.

115. Соколовский Д.Л. Речной сток. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. - 120с.

116. Сочава В.Б. Введение в учение о геосистемах. Новосибирск: Наука, 1978.-319с.

117. Спиридонов А.И. Геоморфология Европейской части СССР. М.: Высшая школа, 1978. - 383с.

118. Степин В.В., Петров Н.Г. Эффективность защитного лесоразведения. -М.: ЦБНТИлесхоз, 1986. 40с.

119. Степин В.В., Петров Н.Г. Эффективность защитного лесоразведения. -М.: ЦБНТИлесхоз, 1986. 40с.

120. Стратегия развития- газовой промышленности России/ под ред. Р.И. Вяхирева и А.А. Макарова. — М.: Энергоатомиздат, 1997 343с.

121. Текущий прирост древостоев /Под ред. Л.А. Кайрюкштиса. Минск: Уражай, 1975. - 160с.

122. Толчельников Ю.С. Эрозия и дефляция почв. Способы борьбы с ними. -М.: Агропромиздат, 1990. 158с.

123. Условия формирования и методы прогноза стока р. Волги. Сборник работ по проекту РФФИ (93-05-9411) /Под ред. В.И. Бабкина. С-ПБ.: Гидрометеоиздат, 1995. - 103 с.

124. Федоров С.П. Экспериментальные исследования роли леса. Автореф. дис. докт. геогр. наук. JL: ЛГУ, 1979. - 45с.

125. Физические основы эрозии почв. — М.: Изд-во МГУ, 1992. 95 с. (М.С. Кузнецов, Г.П. Глазунов, Е.Ф. Зорина и др.).

126. Форрестер Дж. Мировая динамика / Перевод с английского И.А. Иванова, под ред. Д.М. Гвишиани. М.: Наука, 1977. - 197с. 289

127. Фридланд В.В. Структура почвенного покрова. М.: Мысль, 1972 - 400 с.

128. Харбух Д., Бонэм-Картер Г. Моделирование на ЭВМ в геологии / Перевод с английского Д.А. Родионова. М.: Мир, 1974. - 318с.

129. Хомяков Д.М. Некоторые ресурсно-экологические проблемы освоения* недр Севера России // Экология и промышленность России, 1996, октябрь. С. 28-31.

130. Хомяков Д.М. Ресурсно-экологические проблемы освоения недр Севера России II Строительство трубопроводов, 1996, № 4-5. С. 30-34.

131. Хомяков Д.М., Молдаванов О.И., Косырева С.В. Совершенствование информационных технологий при оценке воздействия на окружающую среду объектов нефтегазового комплекса // Строительство трубопроводов, 1996, № 3. С. 30-32.

132. Хомяков Д.М., Хомяков П.М. Моделирование влияния антропогенных и метеорологических факторов на агроценозы. М.: Изд-во МГУ, 1995. - 80с.

133. Хомяков П.М. Системный анализ. М.: КомКнига, 2006. - 216с.

134. Хомяков П.М., Конищев В.Н., Пегов С.А., Смолина С.Г., Хомяков Д.М. Моделирование динамики геоэкосистем регионального уровня. М.: Из-во МГУ, 2000. - 382с.

135. Хомяков П.М., Менжулин Г.В., Пегов С.А., Смолина С.Г., и др. Влияние 1' глобальных изменений природной среды и климата на функционирование экономики и здоровье населения России. М.: УРСС, 2005. 424 с.

136. Хомяков П.М., Смолина С.Г. и др. Влияние глобального потепления на функционирование основных отраслей экономики и здоровье населения России / Под ред. Н.П. Лаверова. М.: УРСС, 2001. - 140с.

137. Хомяков П.М., Смолина С.Г., Терентьев Г.Ю. и др. Геоэкологическое моделирование для целей управления природопользованием в условиях изменений природной среды и климата. М.: УРСС, 2002. - 400с.

138. Черняев К.В., Черняев Б.Д., Бойков И.Р. и др. Диагностирование технического состояния линейной части магистральных нефтепроводов на основе внутритрубной дефектоскопии. М.: Изд-во АО "Диаскан", 1996. - 66с.

139. Шелудко В.А. Статистические модели и методы исследования многолетних колебаний стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 159с.

140. Шикломанов А.И: Влияние хозяйственной деятельности на речной» сток. JL: Гидрометеоиздат, 1989. - 334с.

141. Шикломанов И.А. Исследования водных ресурсов: итоги, проблемы, перспективы. JL, Гидрометеоиздат, 1988'. - 144с.

142. Шпак И.С. Влияние леса на водный баланс водосбора. Киев: Наукова думка, 1968. - 284с.

143. Щепилов В.Г. Опенка ландшафтов с учетом эрозионной опасности / Агроэкологические принципы земледелия. М.: Колос, 1993. - С. 77-79.

144. Щукин И.С. Общая геоморфология. М.: Изд-во МГУ, I960. - 615с.

145. Экологический энциклопедический словарь. М.: Издательский дом "Ноосфера", 1999. - 930с.

146. Элементарные почвообразовательные процессы. Опыт концептуального анализа, характеристика, систематика. М.: Наука, 1992. - 184с.

147. Beufait W.R., Rol A.I. Fire and forestry in the Northern Rocky Mountains a task force report// J. Forestry - 1971, vol. 69, № 8 - P. 464-470.

148. Bonan G. A Land Surface Model (LSM version 1.0) for ecological, hydrological, and atmospheric studies: technical description and user's guide. NCAR technical note, 1996, № 417. National center for atmospheric research, Boulder, Colorado.

149. Brown R. F. Compartmental system analysis: state of the art // IEEE Trans, on Biomedical Engin, 1980, vol. BME-27, №1. P. 1-11.

150. Cleick P. H. Regional hydrologic consequences of increases in atmospheric C02 and other trace gases II Climate change, 1987, № 10. P. 137-161.

151. Click R. H. Methods Evaluating the Regional Hydrologic Impacts of Global Climatic Change III. Of Hydrology, 1986, № 88. P. 97-116.

152. CrookstonN.L. User's guide to the event monitor: part of Prognosis Model version 6. General Technical Report INT-275. Ogden, UT:USDA Forest Servic Intermountain Research Station, 1990.

153. Enthoven A. The systems analysis approach // Programme budgeting and benefit-coast analysis / Pacif. Palisades. Colif. Goodyear Press Co, 1969. P. 38-76.

154. Fischer G., Makowski M., Antoine J. Multiple Criteria Land Use Analysis. Working paper № WP-96-006. IASA, Luxembourg, 1996. 18 p.

155. Fitz H.C., de Bellevue E.B., Cost Anza R., Boumans R., Maxwell Т., Wainger L., Sklar F.H. Development of a general ecosystem model for a range of scales and ecosystems. Ecological modeling, 1996, vol. 88, pp. 263-295.

156. Haxeltine A., Prentice I.C. BIOME3: an equilibrium terrestrial model based on ecophysiological constraints, resource availability and competition among plant functional types. Global Biogeochemical Cycles, 1996, vol. 10. P. 693-710.

157. Hugh M. French The Periglacial Environment. Longman, 1996. 341p.

158. ILWIS for Windows: the integrated land and water management system. ITC, Enscheda, 1998.

159. IMAGE 2.0: Integrated model of global climate change. Ed." Alcamo J. Kluwer, Dordrecht, 1994.

160. Lacey G. Stable channels in alluvium // Proceeding of the Institution of Civil Engineers. London. 1929-1930. Vol. 239.

161. Maeda H., Kodama S. Qualitative analysis of a class of non-linear compartmental systems: Non-oscillations and asymptotic stability// Marth Biosci, 1978, vol. 38. P. 35-44.

162. Melillo J.M., McGuire A.D., Kicklighter D.W., Moore I. B, Vorosmarty C.J., Schloss A.L. Global climate change and terrestrial net primary production. Nature, 1993, vol. 363.-P. 234-240.

163. Neilson R.P. A model for predicting continental-scale vegetation distribution^ and water balance. Ecological applications, 1995, vol. 5. P. 362-385.

164. Parton W.J., Stewart J.W.B., Cole C.V. Dynamics of C, N, P and S in grassland soil: a model. Biogeochemistry, 1998, vol. 5. P. 109-131.

165. Perspectives on global change: the TARGETS approach // Rothmans J. -Cambridge: Cambridge University Press, 1997. 460 p.

166. Pijanowski B.C., Shellito В., Pithadia S., and Alexandridis K., Forecasting and Assessing the Impact of Urban Sprawl in Coastal Watersheds Along Eastern Lake Michigan: Lakes & Reservoirs: Research and Management 7, 2002. P.' 271-285.

167. Rossiter D.G., van Wambeke A.R. Automated Land Evaluation System: ALES Version 4.5 user's manual. SCAS teaching series № T 93-2, revision 5. Cornell University, Department if Soil, Cropland Atmospheric Science, Ithaca, NY, 1995.

168. Rothmans J., Hulme M., Downing T. Climate change implications for Europe. Global environmental change, 1994, vol. 4. P. 97-124.

169. Running S.W., Nemani R.R., Peterson D.L., Band L.E., Potts D.F., Pierce L.L., Spanner M.A. Mapping regional forest evapotranspiration and photosynthesis by coupling satellite data with ecosystem simulation. Ecology, 1989, vol. 70. P. 10901101.

170. Schwartz H. Climatic change and water supply: how sensitive is the Northeast? II U.S. NAS Climate. Washington, DC: Climate change and watersupply, 1977. P. 111-120.

171. Scotese C.R. Paleogeographic Atlas, PALEOMAP Progress Report 90-0497. -Department of Geology, University of Texas at Arlington, Arlington, Texas, 1997. -45p.

172. Smith R.A., Schwarz G.E., Alexander R.B. Regional interpretation of water quality monitoring data. Water resources research, 1997, vol. 33, № 12. P. 2781-2798.

173. Supit I., Hooijer A.A., van Diepen C.A. System description of WOFOST 6.0 crop simulation model implemented in CGMS. Office for official publications of the European Communities, Luxembourg, 1994.

174. Tsuneyuki M., Kainurma M., Harasawa H., Kai K. Asian- Pacific integrated model for evaluating policy options to reduce green house gas emission and global warming impacts. National institute for environmental studies, Tokyo, 1994.

175. Veldkamp A., Fresco L. CLUE: a conceptual model to study the conservation of land use and its effects. Ecological modeling, 1996, vol. 85. P. 253-270.

176. Verburg P.H., de Koning G.H.J., Кок K., Veldkamp A., Bouma J. A spatial explicit procedure for modeling the pattern of land use change based upon actual land use. Ecological modeling, 1999, vol. 116. P. 45-61.

177. Woodwart F.I., Smith T.M., Emanuel W.R. A global land primary productivity and phytogeography model. Global biogeochemical cycles, 1995, vol. 9, №4. -P. 471-490.