Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Теория и практика создания автоматизированных информационных систем в инженерной геологии

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Теория и практика создания автоматизированных информационных систем в инженерной геологии"

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ им. М.В.ЛОМОНОСОВА

Геологический факультет

Яа правах рукописи • У® 624.131.1

ЭКЭАРЬШ ВЛАДИМИР НИШАНОВИЧ

ТЕОРИЯ И ПРАКТИКА СОЗДАНИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ В ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

Специальность 04.00.07 - инженерная геология," мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени доктора геолого-минералогических наук

Москва - 1993

Работа выполнена в Московском геологоразведочном институте имени Серго Орджоникидзе

Официальные оппоненты -.доктор геолого-минералогических

наук, профессор ГОЛОДКОВСКАЯ Г.А.

- доктор геолого-минералогических наук, профессор ЗЕЛИНСКИЙ И.П.

- доктор геолого-минералогических • наук КШТЦЕЛЬ Б.В.

Ведущая организация - институт литосферы Российской

академии наук

Защита диссёртации состоится 5 марта 1993 г. в 14 час 30 мин на заседании специализированного ученого Совета по гидрогеологии, инженерной геологии и мерзлотоведению (Д.053.05.2?) при Московском государственном университете им. М.В.Ломоносова по адресу: П9899 ГСП-3 Москва, Ленинские горы, Ю, Геологический факультет, аудитория 415. '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке геологического факультета МГУ, зона "А", б этаж.

Автореферат разослан "/т'У" 1993 г.'

Отзывы на автореферат в двух экземплярах, заверенные печать«) учреждения, просим направлять по адресу: П9899, г.Москва, Ленинские горы, МГУ, Геологический факул!тет, ученому секретарю специализированного совета, доктору геолого-минералогических наук, профессору Л.С.ГАРАГУЛЕ.

Ученый секретарь специализированного совета, доктор геолого-минералогичсских наук, профессор - л

'^ЛС'

у

( Л.С.Гарагуля

ffil'rVña.

: В современных условиях большую остроту приобретает проблема охраны окружающей среды и рационального использования прир«.1",-ных ресурсов. Для решения этой проблемы создана и в последние годы достаточно успешно функционирует система наблюдения, контроля, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды - система мониторинга, охватывающая по последним данным 450 городов, более 2000 водных объектов. Однако блок "Литосфера" в существующей системе мониторинга пока отсутствует.

Актуальность выполненных исследований. Как известно,.основным предметом исследования инженерной геологии являются природно-тех-нические системы /ПГС/. Классифицированию этих систем по р1злич-ным аспектам посвящены многочисленные работы. На едаом общем уровне типизации ПГС делятся на два взаимодействуют -х блока: природный и технический. Каждый из блоков характеризуется многочисленными показателями, отражающими особенности состава, структуры и состояния ПГС. Эти показатели и являются инженерно-геологической информацией о предаете исследования. Так, в первый блок входят данные о геолого-литологегческом' строении территории, геоструктурных особенностях, геоморфологических и гидрогеологических уело -виях, распространении и степени активности современных геологических процессов, физико-механических и прочностных свойствах гори:; пород и т.д. Технический блок включает данные о состоянии здып-м х сооружений, эффективности применяемых защитных мероприятий, степени воздействия сооружений на компоненты счружающс^ среды и рактеристики изменчивости этих компонентов, а такяэ другую инфер-мацйэ о видах и интенсивности освоения территория.

Анализ технологии выполнения инженерпо-ге*. •лчгоеск;'* работ,.. пвка4анный в генерализованная вида на рис. I, у-^кзает к* сз функциональную многоступенчатость, а также на ...гз^ообразиэ прдае-кяениг методов и.технических средств.

Проблема получения инжекерно-геологичо.^сй информации бует внедрения новых технологических решений и технических средств, и успепноэ реяение этой проблемы зависит, главна/ образе», от объемов финансирования исследований, т.е.- сг' ?редованко от зктуаль Til тяенерно-геологэтескоа информации. _ í>j ::1тсиы накстиенмя, nep-s~ работки и хракзния тгфор^ации, исхсдя г. ия^съ её вспольаепгагаа /рис. I/, требуют внедрения автоиати&а^я и ^рэдстз.сотртастг-; 1

Методы получения информации

Методы получения информации

Теоретические исследования_

Ашлиз и обобщение опыта изучения геологической среды

Использование методов аналогий_

Региональное исследование /картирование/

>1нженерные изыскания 1

Априор- Опера-

ная тивная

информа инфор-

ция мация

Графическая информация /карты, разрезы и т.д./

Накопление информации

Переработка информации

Хранение информации

Текстовая информация /отчеты, таблицы и т.д./

Стационарные. наблюдения

Обследование зданий и сооружений

Тематические и научно-исследовательские работы

Основные виды использования информации

Выдача заключений о состоянии геологической среды

Составление и выдача прогнозов

Составление рекомендаций по управлению ПТС и рациональному природопользованию

Рие. 1 Общая технологическая схема

выполнения инженерно-геологических работ

вычислительной техники и сования ¡:н их основи т»1,омнти:ш;.:>|>чг иых информационных систем /ЛЛС/, поанолитщих ре.иагь задапг. зц/-м -ни и прогноза состояния геологической среди, а так»« ваднчл гця«'-чя рекомендаций по управлении Г/ГС.

Создание АИС и инженерной геологии началось в редо№н* '<'(.-,. годов и к настоящему времени разработаны и экеплуатируитги иног»-* аз них, Все созданные АИС в инженерной геолота дыштся на нчо-колько групп: АИС по конкретному экзогенному геологическому процессу /дГП/, AÎ1Q с материалами инканердоо-геолигичоских нзиеканпа, Ai 10 по конкретному виа,у использования территории. Отсутствуем единая методическая и организационная с0);ш:<лчши(. п. -з eux au: r>-.i, [ut общей методологии их создания.

Опыт унификации,' стандартизации и «»bcimii'amut aitf.«»>«ptfo~ (•оологической информации для ввода а ЭШ также указывает на н«ио xn.'iK-v.-ость разработки теоретических положений но созцаним «ПС и

¡Ш/.гЬ'.'Р'НСЙ геологии. ВОЦЫНИПСТЬО сущвстьуи'^х АИС Но ¡1Ы-.-:>Т 0*01..»

:o:„ii;[fitrHoro контролл информации, что скааша^оя на доптои^рно--:» ,1 :<ач.-'."па выполняемых прогнозои,

'1Чииы образом, многообразие состзн.ч и методов получен;!:] ни г.онерно-геологической информации и накопленная опыт ооздчння и зксплуатчции АИС и ннгенерноЛ геологии тр»:буг>г р*з paco-nui тггор-.---•тичрски:: почожений о части построения универсальных АИС, в ашц^ которых кроме накопления, переработки и хранения ин:{прмации буцут входить контроль исходных и обработанных материаиом, мяти.!итич>-е■■ кое моделирование и прогнозирование и^менчииЯ состояния геологи-ч-;Сг.г>-1 ер« nu w ссст гвления на основе прогнозов рскоиеидаций :в> ущ .-лчтиа> '¡ГС.

3|Я10лкешше в райках дямноЯ работы исследования касается .;•:>>- еааимоевязаннчж проблем: разработки теоретических nn«u«-ivfl

со АИС и ин«ен»рноЯ геологии и прогнозирован») 1)141 на

ось,. -, зтих систем. В качестве метода математического ыодчлнрона-нзш'М'И на базе АИС автором выдвигается метод стохастических мо^е -»еЯ.

Применение стох;-сги"г;глшх моделей при «зрении и прогноаиро-ЭГП обуслоплено: СЛСИНОСТМ) и МНОРОфаКТОрНОСl'LCi ai'¡I как c-v.: слабой изучинновтьо физики процессов; стохайтичног.гм» «з-neiit.:.-ia факторов процесса. Поэтому разработка и ир.&сивни-з '.,<:-• ..-тохастп песках•» '.-.-лея как ont .crut.' перманентного моделирования и прогнозирования Ы'Н in базе АИС яредл твяяптся Актуальной.

ашчвгатлзауии и срадств вычислятельной техники б ин-•..онсраоа геологик,построегас на их основе ЛИС и математическое моделирование ЭГП позволяет повысить ютество.достоверность и оперативность выдачи справочных,оценочных и прогноз!шх материалов о со-.стоянии геологической среды,необходимых для принятия экологически обоснованных управляющих реззний.

Таким образом,сложившаяся ситуация привела к тому,что создание ЛИС в ин;;;знерноГ; геологии,разработка теоретических положений и методологических основ,а такке принципов и методов их построения в настоящее время выделяется в одно из наиболее ванных направлений ■ ппхенерно-геологическоГ; отрасли,являющееся взсьма актуальным.

Цельэт диссертационной работы является разработка научных принципов и методологии создашш и эксплуатации МО в инженерной геологии,совершенствование и реализация на базе АИС математического моделирования и перманентного прогнозирования ЭГП и обеспечение необходимой информацией задач управления ПТС и задач оптимального природопользования. АИС рассматривается как основная подсистема лптомонлторинга. В качестве методологической основы построения АИС в инженерной геологии выбран системный подход.

Основные защищаемые положения. В рамках разработки теоретических основ геоэкологии автором диссертации поставлена,исследована; методологически обоснована и практически решена проблема создания АИС в инженерной геологии как базы для перманентного математического' го моделироваш!я и прогнозирования ЭГПл На защиту выносятся следу-нцле основные положения:

1.Научно-методические основы создания АИС в инженерной геологии и геоэкологии,базирующиеся на современных положениях теории информатики.

2.Методология перманентного математического моделирования и прогнозирования ЭГП методом стохастических моделей на базе АИС.

1 З.Мегодика оценки точности прогнозов и система логического контроля н отбраковки информации.

4.Принципы и методика построения структуркнх и функциональных моделей ЙТС водохранилищ Волжского каскада нак геоподосновы АИС "Берега водохранилищ" и полигонов захоронения отходов как геоподосновы АИС "ТЗО".

Научная ковцзкз работы заключается в следую'цем:

- разработаны научно-методические основы создания АИС в инженерной геологии и геоэкологии;

- предложена обобщенная структура функциональной и обеспечивающей частей АИС в инженерной геологии и разработана модель создания информационно-программно-технической базы АИС;

- разработана методика построения моделей ПТС как геоподосновы АИС,которая апробирована на материалах изучения берегов водохранилищ Волжского каскада и полигонов захоронения отходов ^.Московской области;

- разработаны алгоритмы определения информативности факторов, обуславливающих изучаемый ЭГП, и составления прогнозов методом стохастических моделей;

- предложена и апробирована на материалах П$БВ Волжского каскада методика оценки точности прогнозов; . .

- выявлены основные пространственно-временные закономерности ПФБЭ Волжского каскада; " \

- разработана технологическая схема создания целевого мониторинга "Территории захоронения отходов";

- разработана классификация прогнозов ЭГП,выполненных методами математического моделирования.

На базе выполненных теоретических разработок созданы и успешно эксплуатируются АИС "Берега водохранилищ Волжского каскада", АИС "Территории захоронения отходов г.Москвы и Московской области" и другие системы.

Исходные материалы и личный вклад в решение проблемы. В основу диссертационной работы положены результаты региональных ия-женерно-геологических и геоэкологических исследований и метода-, ческях.разработок,выполненных при участии и под руководством автора.

Региональные исследования^выполнялись в 1971-87 годах на водохранилищах Волжского каскада и в 1978-91 годах на территории П.Москвы и Московской области,Исследования водохранилищ /Волгоградского .Саратовского, Куйбшпевспого .Рыбинского .Горысовского, Угличского / включали:

- комплексное полевое инженерно-геологическое обследование прибрежной территории масштабов 1:5003,1:10000,1:100009;

- >атуунке геолого-глдрометеорологические наблюдения по закрепленным режимным створам;

- дешифрирование азрсгрстосннмков береговой зоны разных лат залетов;

- изучение закономерностей формирования берегов водохранилищ;

- составление прогнозов процесса формирования берегов водохранилищ;

- выдача рекомендаций и заключений о состояния гвологичеокой среды прибрежных территорией ■■ , ' По территории Г.Москвы и по отдельный раДонам Московской области проведены комплексные геоэкологические исследования с со- \ ставлением специализированных карт масштаба 1:50000-1Г200000.

Методические исследования вкличали: .

- разработку методики построения пркродно-технической системы изучаемого объекта для целей создания АИС;

- разработку технических заданий на автоматизированные информационные системы "Берега водохранилищ Волжского каскада","Территории захоронения отходов г.Москвы";

- разработку метода прогнозирования процесса формирования бе-: регов водохранилищ - метода стохастических моделей и реализации. на его основе перманентных прогнозов,

1 • ' ■ Реализация результатов исследований и практическая значимость.

Основные теоретические и методологические результаты работы иоч, пользованы при: составлении "Технического задания на разработку АИСБерега водохранилищ Волжского каскада" и последующей аксллу- : атации системы; составлении "Технического задания на разработку автоматизированной информационно-поисковой системы '"Инженерная геология Москва"; систематизации и,' обобщении материалов Моогор-геотреста ГлавАПУ г.Москвы; составлении "Технического задания на разработку АИСТерриторюг захоронения отходов г.Мооквы" и Ьосдэ-дупщей эксплуатации системы, а также положены в основу проектируемых АИС "Полигоны захоронения отходов" и "Инженерная геология Ялтинского амфитеатра". ■

. Результаты прогнозов процесса формирования берегов водохранилищ /ТКНУ Волжского каскада,составленные методом стохастических моделей,внедренным в производство работ йнженерко-геолопгческой партии геодпнгигакп берегов водохранилищ Московской геолого-гад-ригй '-'оглчесгой экспедиции /кпу.а Геозяоцеятр Москва / с 1974г., переданы щюевткш« »строительным т. эксплуатационным оргаглзацяям Госстроя .Нзнакр.рх^ .Мчнподхозе ,В<кгоградско!?у .Саратовскому ,Саыар-око-4у,У1Со^ясаолг.а>'лм идя' проектирования берегоукре-икг&шагг. соср;. а составления пляноб осьоскея ?ер{г--то;.'и5, Мригкдеч :.*с-; ог::;( заргпы» ^¡.'лк гпглгьи-у-пьн Гкгфспроуат,"::

им. С.Я.Щука и Союзгипроводхоэом при составлении "Схем технического состояния и благоустройства водохранилищ". На основе данных прогнозирования местами органами власти принимались решения по инженерной защите абразионных и оползневых берегов, в результате чегоэащищены от размыва тысячи гектаров сельскохозяйственных и хилых массивов.

Основные положения диссертации используются в учебном процессе по курсу "Инженерная экология литосферы" для студентов специальности "Экономика и управление горной промышленностью и геологоразведкой", по курсу"0храна Окружающей среды" для студенте! всех специальностей Московского геологоразведочного института.

Научная апробация и публикации. Основные материалы и теоретические положения диссертационной работы изложены на 1У и У Всесоюзных совещаниях по изучению берегов Сибирских водохранилищ /Якутск, 1975 и Иркутск, 1980/, на 1У Московской городской конференции '.молодых ученых и специалистов ВСЕПШГф /Москва, 1974/, на III научно-техническом совещании Гидропроекта им.С.Я. Нука /Москва, 1976/, на Международном симпозиуме "Проблемы инженерной геологии в гидротехническом строительстве" /Тбилиси, 1979/, на 1У Межведомственном совещании по мелиоративной гидрогеологии, инженерной геологии и мелиоративному почвоведению /Ашхабад, 1900/, га семинаре "Состояние работ по научно-технической информации в изыскательских организациях Госстроя" /Москва, 1978/, на семинаре "Рациональное использование и охрану геологической среди территории г.Москвы" /Москва, 1980/, на школе передового опита "Унификация и стандартизация информационного обеспечония тгкенер.чо-гсолоптоескиЯ и гидрогеологических работ" /п.ЗелеюйЧ, 1901/, нч семинаре "Проблемы контроля техногенных изменений на урбанизированных территориях" /Москва, 1982/, на семинар« "Долгосрочные прогнозы проявления экзогенных геологических процессов"/п.Зеленый, 1982/, на Всесоюзной семинара "Режимные инт.енерно-геологи-ческие и гидрогеологические наблюдения а городских агломерациях с цельп контроля и прогноза изменений гоосреды" /Одесса, 1962/, пл. 1-ой Всесоюзной конференции "Системный подход в геологии" /fifi'2! ва, 1963/, на Всесоюзном семинаре "Резкш^е ингенерно-гсо-лог'-чзсккп и гидрогеологические наблюдения в городах" /Сочи, Ш.З/, на исесоозноЯ кснфер :;;ции по инженерной геологии "Проблемы гшке-нерней геологии в связи с прамиздггш-ю-рртдошекмм стролткльстпсм и рат^пботкой местороздомкЯ полезных ископаемых" /Свердловск,

1984/. на совещании "Накопление и обработка инженерно-геологической и гидрогеологической информации" /Одесса, 1985/, на совещании по проблеме "Влияние горных водохранилищ на берега и геологическую среду" /Ташкент, 1984/, на Всесоюзном научно-техническом семинаре "Мониторинг экзогенный геологических процессов" /Ташкент, ( 1986/, 11-ой Всесоюзной конференции "Системный подход в геологии" /Москва, 1986/, на научно-практической конференции "Цути повышения эффективности и качества гидрогеологических и инженерно-геологических исследований на территории Хабаровского края и Амурской области" /Хабаровск, 1987/, на Международна« симпозиуме "Горнорудный Пржибрам" /фага, 1987/, на заседаниях ЫосковскЬго общества испытателей природы /Москва, I979-1983 /, на конференции профессорско-преподавательского состава Московского ордена Трудового Красного Знамени.геологоразведочного института имени Серго Орджоникидзе / 1980, 1986-1992 гг./.

По теме диссертации опубликовано около 50 работ, в там числ» монография "Прогноз процесса формирования берегов водохранилищ", Изд. "Энергия", М.,1979 /соавтор - В.К.Епишия/,обзор "Автоматизированные фактографические информационно-поисковые системы в инженерной геологии /.современное состояние, пути развития и исцоль -" эования/", Изд. ВИЭМС, серия "НГИ в геологии", М.,1985, обзор "Автоматизированная информационная система для решения геолого— экологических задач", Изд. ВИсерия "Математические методы и автоматизированные системы в геологии", М.,1988 /соавтор О.Н. Ковалева/, три учебных пособия и доставлено 14 производстве1Яых отчетов. .

Структура и объем диссертационной работы. Диссертация состоит из введения, девяти глав, объединенных в три части, и Заключения. В первой части / главы I.I - 1.3 / изложаны основное - теоретические разработка, включающие методологию, построения АКС /в инженерной геологии, концепцию перманентного моделирования и прогнозирования ЭГП, описания "метода стохастических моделей" и общего алгоритма составления прогнозов с его помощью, а также общие принципы создания, структуру АИС и результаты других наг . учно-методических исследований, проведенных автор®!. Вторая част*-работы / главы 2.1 - 2.3 / посвящена изложению результатов апробации раоработох применительно к конкретному объекту исследова-и»й - водохранилищам Волжского каскада. Приведены структурные 1«одпяк выделенной ПГС гедохрашлищ Волжского каскада, прод^он-

стрироваиа на фактическом материале по ПФШ методик:: перманентного моделнровакш и прогнозированиям тг.г.::'.е приведены прогнозное величины оерегообрушешш, полученные цзтодом стохастлчмсглх моделей. Третья часть работы / глапц 3.1 - 3.0 / содер.глт и&?а« риалы по А КС "Территории захоронения отходов г.Мосдни",ь основу создания которой положены выполнению авто]»!.) научко-ыотодичьсоб разработки.

Обьем диссертации 366 страниц машинописного текста, плльотр::-ровапного 48 рисунками и 34 таблицами.Список литератур!! содер:^- ■ 235 наименований.

Диссертационная работа выполнена на кафедре охраны трудя :: окружающий среды Московского геологоразведочного института.

Автор кскрсиие благодарен своему учлте.'ла npoteccopy Игори Сергеевичу Комарову, под влиянием .«ичкосто и трудоь ко impuro он сформировался как спецлаллст.Автор искренне признат^с-п кандидату геолого-минералогически* наук В .К.Епаамяу ,чьс.1 • 1:икзультйтизкс.1 пою:ц1>га,соьо-гй!д: и критическими вамсч&ншзш ношзоьияг*! в процессе подготовки диссертации.

Автор считав? cdo'.i:.'. црлятнш долгом выразит!, благо';:'.русеть кандидата;.! геолого-млязралох'ачезких «аук ГЛ.1!.Адас,?4.Н. Пучнпну, Л.Г.Черткову за многолетнее и плодотворное сотрудничество,про-фзссору 1.1.!,!.Элланскому за помощь в освоении методом мъгег-л.'л'У.с-ко." статистики »доктору геолого-илнералогичс-скцх наук А.!!.№»ко за консультации по теории изучения л прогнозирования Oril,upo!iwcopy В.Т.Трофимову за консультации при выборе и разработки проблемы ;:;>.■ следований.

Автоо так»:з благодарен заведующему кафедрой охраны труда и окружающей среды,проЬессрору H.JÎ.Демину за содействие в написании работы на завератлкем »тане,а сотрудникам каЬедры Т.В.Стлр-цогюй,T:UÎ.Корчагиной,И.В.Лебецевой ц Л.А.Лебедлиой за немощь при оформлении работц.

- L0 -

ЧАСТЬ I. МЕТОДОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ В ИНЖЕНЕРНОЙ ГЕОЛОГИИ

1.1. Современное состояние проблемы и пути ее решения

Основоположник учения о биосфере руссщф ученый, академик В.И.Вернадский /1922/ писал, что "биосфера - »то сфера существования живого вещества, включающая часть атмосферы и литосферы и всю гидросферу". Следовательно, основными компонентами биосферы являются литосфера, гидросфера, атмосфера и биота. Исходя из программы глобальной системы мониторинга окружающей среды /ГС НОС, принятой на Межправительственном Совещании в г. Найроби /1974/, а также классификацией подсистем ГС МОС С.А.Изразля /1978/ и В.К.Гришина /1982/, представляется естественным введение понятия литомонлторинга. По аналогии с ГС КОС, литомониторинг - это система наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния геологичес> кой среды, осуществляемая в различных масштабах; в то же время, литомониторинг представляет собой обеспечивающую часть системы управления ПГС и рационального Использования геологической среды.

Главными целями программы литомониторинга являются: иолуче-г н'лс, хр-.жение и обработка информации о современном состоянии, свойствах и структуре геологической среды, а такле о типах и интенсивности ее изменений, вызванных процессами техногенеза; яс-полъеование полугенной информации для выягнения причин изменения состояний геологической среды и их.перманентного катвмнягевскогз моделирования и прогнозирования; обеспечение информацией о геологической среде, мероприятий по ее охране и рациональному испо^эо-ванию. '

Исходя из основных цепей, определены задачи и структура', литомониторинга.

Сушсцисиально яито^о-титоригг сггтоит кг трс-х подсистем:

1. Получения информации о структуре и сгоГ.ствах гейяятгес-

КОЙ Ср'ГДН.

2. Наблюдения и контроля га и.чч^ненидаи состояния гр'.яог^-чееко;" греяы.

3. Сценки и прогноза иаие« -.•>•'43 геологической с}.*: . у1г.'- ' ~

О-яп схем» рсг.ги?«.'; - лтомегк'ттпчьгп й.човегз ь &х,пл£Г',~

Если первые две функциональные подсист«."Ы ллто.мсп:!"' \г"-чга, реально существуя, требуют более четкой организационной структуры, совершенствования аппаратурной и методической базы, то третья подсистема должна создаваться на басе АИС. Рассмотрим уункциони-рование АИС в системе литомониторинга. Б АИС для хранения, обработки, моделирования и прогнозирования постоягпго поступает информация, получаемая в результате проведения геологоразведочных работ /1-ая подсистема литомониторинга/, и данные наблюдений за изменениями состояния геологической среды и факторами техногенеза /П-ая подсистема литомониторинга/. Креме того, в АИС содержатся материалы о перспективных планах освоения территорий, без которые невозможна ввдача рекомендаций по принятию рэнен;:й с учетом раг«-онального использования геологической среды /стратегическая (!/:!.:-ция управления/.

В своя очередь, АИС в процессе функционирования позволяет отношения к 1-ой подсистеме литомониторинга корректировать и изменять объемы и биды геологоразведочных работ, уточнять местоположение проектируемых горных выработок, их глубину, технология проходки. В отношении 11-ой подсистему литомониторинга с пя!.—:-г> АИС осуществляется: перманентная корректировка сети секпиных :>ло-лядений за изменения.!!! геологической среди; изменение перечн:' казателей, определяемых в процессе режимгак наблпдиглй; у'"ог':-"пч' методики проведения наблюдений оа ;:змензнштми геологической г. ■: - д.

Эффективность функционирования ?У. > в системе ллтемок: л та зависит от рациональной организация получения и степени зованного описания исходной'геологическо" инфс-гации и от ссодничк и эксплуатации, близкой к оптимальной, егти с;.ютокар7<-/ -региапгкХ наблюдений. Исходя из этого, литомонитс.-;:нг гсг,атр"ваз:с;1 /лк • перманентно саморазвивающаяся открытая / в (• .¡;ь;:ге увелппзжя задач/ система.

Создание АИС как основной подсист:.-,- литочозгг-сринг • .* связанные с этим реиенил задач, охватывался-: все аспекта кс;.!ллег-:"сго изучения геологической среды и со ::гмек' нй, позволит аг.тг.птис-н-ровать трудоемкие ручныэ расчеты, шрг -недрять математичеект тоды и.ЭВИ при решении практических зц -л, составлять к г«.;;:.-«», тно вести прогноэно-диагно'стическиэ хауп^яс ПГС,

Так™ образом, одним из перспе! -иенк; направл-.эпкм ¡¡л г"-- -19«! геологических Исследований явялгпся мат^чр-ичоекое нг.;.':.тф'. -ние геологических ЙроЙзссов и явлений на бачо АИС с хольс ^нр-гг;--н»я ПЕС к создания Модели рацкеал .:-.ого прирсчопол^'.,

Проблемой разработки теории и методов моделирования и прогнозирования ЭГП занимались многие исследователи (Ф.П.Саваренскив, И.В.Допов,Л.Б.Розовский,Н.В.Коломенский,Е.й,Сергеев,Г.С.Золотарев, Е.П.Еаельяноа}Г,К.Бондарик,В.Д.Ломтадзе,В.В.Кюнтцель,А.И.Шеко,Ф.В. Котлов и другие).Достаточно полный обзор существующего состояния инженерно-геологического прогнозирования дан в работах: А.И.Шеко (1980),А.А.Когана(1985) и Л.А.Молокова(1986).

Вопрос о методах математического моделирования и прогнозирования ЭГП впервые был поставлен Е.П.Е^ельяновой(1959) применительно к оползням.Впоследствии в своем фундаментальном труде-"Основ-ные закономерности оползневых процессов"(1972), Е.П.Емельянова изложила методику'использования математического моделирования при изучении механизма оползневых процессов. Этим трудом и работами ' Л.Б.Розовского били заложены основы математического моделирования ЭГП.

Классификация прогнозов ЭГП, выполняемых методами, математич ческого моделирования, разработана на основе общей классификации инженерно-геологических прогнозов Г.К.Бондаршса /1972/, классификации прогнозов ЭГП А.И.Шеко /1982/ и общей классификации /прогнозных/ инженерно-геологических моделей В.К.Епишина /1979/. Выбрано пять критерием типологизачии прогнозов ЭГП, выполняемых методами математического моделирования, по каждому из которых проведено классифицирование прогнозов и предложен общий цифровой код.

1. По физико-математическому основанию выделяются три группы методов математического моделирования и прогнозирования ЭГП /первая позиция кода/;

- методы стохастических моделей /I/;

- методы натурных моделей /2/;

- методы детерминистических моделей /3/:

2. По методике выполнения прогнозов /вторая позиция кода/ ввдеданы три типа: рааовые/1/, вариантные /2/, перманентные /3/,

3. По физической природе математических моделей /третья позиция кода/ выделены три типа: кинематические /I/, динамические • /2/, кинематике-динамические /3/.

4. Временной тип прогноза /четвертая позиция кадя/. Ввделе-ны два традиционных типа временных прогнозов: краткосрочные /до 10 Лат//!/, долгосрочные /на срок более 10 лет/ /2/.

5.- По отношении к пространству /пятая позиция кода/ выделяются три типа -£огнозов: глобальный /I/, региональный /2/, ло-

кальций /3/.

Фрагмент разработанной классификации прстп.«»« ¡Ч'Н, з-ь.оз • няемих методами математического модели роьашш, ичаь^ии и I-.'»

лице 1.

1.2. Теорьтическт; оенони пиетрпышп ЛИС в инженерной геологии

Начала разработки АИС в иьхенернси геологии ирпурыр н;> и оерьдиье 70-ых годов, когда аиерныи а работах Н.С.Кгасфони, 11 .Б.Розовского и других ученых быт обоснован.! пеоахоцимш п. ,1 ЫщыулирОбаил обцш постановки кссл^дщчишЯ н &гт имцпгг^.-шт. истекшие 20 л«;Т получены шггерисние щиктические и м«го,!«ч.>.:-

КИП |«ЗуЛЬТаТЫ, НО ДО СИХ пор НО ИЭЛОКйнЫ НлучпО-М'ГГОДИЧ 0«ш. Н|-\

нцшш и методология создания АИС и тш-перной геологии, ч'/о пщ час сказывается на качестве и сроках реализации прострут т.ч и йкспяуатируемых' систем.

Цельи СОЗДЫШЯ АИС В ннжеп^ршй ГеОЛОГИй ЯЬ 1ИГ-|">| Г"".)' I. ¡1 ст«)1Д1р1'И.'!ация материал!)« о геологической грцле. и 11 и^кн^ы . . состояния для ввода, обработки, хранении н йШ л ы»оги{ ..»:«»«>» и их использования для ооеспеччиия зи.цач контроля, п|И(!ч>.г>.г к , . ления использованием геологической срчдн в нрицосее о^-.гн'кня !••«,.•• ригориЯ.

Основными звд&чами АНО нилшлг.я:

г. иццача СПраВОЧИОЙ и ОЦеНОЧИСИ ии'к^а.'.чф''»! г) 01; !.:!1:|1л л

состоянии гсологичсско1 среды и.-, изучи««. •:. I ерритпртн .

2. Автоматизация ироц«сс& лб^битии п-риичнлм гтиш .ж

КОЙ информации ,

3. Составление ц ецдчча прогнозов кп^ис! >• < .....-.1 плмии

геологической среди и обеспечение геологи г.скоп ;

у 11 (« Я Л Я»! 1ЦИ X решений.

В качестве ОСНОВНОГО Теоретического Щ.ип^НК; р-1 г),! 1• лИ*.

8 инженерной 1-еоЛПГИИ ПЦЦШШуТ сист-(Л'НиЯ |1|-..:'.1И.1 йяи^ч.^^м • 2№фМ<Ь ГфО]<М.у.ЫрОШМи1иа В.К.1;'ли!иини» /|7Л!/.

ПрИНШШ КОНКОр.ШтгШн'.ТИ При ППГГ|.';.-- .'.И АЛ" С отт-.-. -и-..: .

р-жказми {^пкцишшрошишя вкплчает шлю- ч*- ь .»•м .аг.-»« 1л'

условий:

I. Конструирование ¡ГГС И ее м.-и-к... /'")'.'•/ и. у-

Таблица .1.

Фрагмент классификации прогнозов экзогенных геологических процессов, выполненных методами математического моделирования

Группа методов математического моделирования Методика рылолнения прогнозов Физическая природа математических моделей Временной тип прогноза Пространственный тип прогноза Цифровой код

I 2 3 4 5 6

Иотмда плчпшс- . Разовые Кинематичес- Краткосрочный Региональный ига

тичосхяк моделей кие Локальный 1ШЗ

Долго- ■ срочный Глобальный Ш21

Региональный 11122'

Локальный 11123

Уатгды натур- Вариантные Кииема-тикр- Краткосрочный Региональный 22312

гтнх «гделг'Я дмвши- ческие Локальный 22313

Долгосрочный Глобальный 22321

Региональный 22322

Локальный 22323

Метвди дстер^и- Разодно ческпо ' Краткосрочной Региональный 312®

г. 1. М**:!*...... < Локаль- 3121?

■>..., .... ,.,.1-------- ____________ — •»«•»и«»'

¡циствлается на базе единого специально офа^уикровашю! о плшт: "системы".

2. Структура функциональной и обьснечиьгш'ц-гй «««тсй ÜH1- ь инженерной геологии долина быть согласована с функциоп.ии.пйП структурой ¡TTC.

. . 3. Выбор комплекса технических средств и разработка iipoiiani--но-ориентированного программного обеспечения AMC должны comi;t;r-стяевать целям 'и задача« ЯГС и АИС.

Дня реализации указанны* условий мршщипа конкордчн-гьисгн необходим о выполнить пять требований или последовательны.! процедур разработки АНС в инженерной геологии:

1. Ввести понятие "систеиц".

2. Построить ИГО.1

3. Сконструировать АИС с обязательным согяасовгуикйд счрукгу-ры ее функциональной и обеспвчиьайщеЯ «wctcÄ а фушишо^^Лпш.а структурой Щ'С.

4.- Оптимизировать структуру АНС с целью метального функционироиаиия в различных реиш&х ¡эксплуатации и (ю^нвн э.«да-» Ш'С и АИС.

5. Построить цетодологическую схелу /опврационцуг) иод«п / ¡заработки АИС,

Под системой понимается совокупность упорядочашнл-о х'лоо,,,; множеств: материала, из которого та конструируется; л'1!

/Зюри/, которую должен принять этот материал, согласно ц^лшл;

отображающей свази выделенных фо;ы; лроцаесоа, /four::,: онирования/, происходящих в сиетет;. Па рис. 2 изосрааш! прг.Ц'-п; построения системы, согласно принятому поилтши.

По этой схеме реализуются пнрьыв три процедура, ьщи&кугьч принципом конкордантнос-ги:

1. Первый проход через абстрактный »мториа • позволил ввести понятия "системы".

2. Второй проход через геологически* w чри1Л - пг.отрст-гк

Л?С.

3. Третий проход черев материал ЭВМ - построить АИО. Таким образом, общая концептуальная модель Щ'С и АИС нцииа

и записывается в виде:

У -<11,0,С,II) /1/

где 1S- мад-вр^ал; О - морфология; С - стру.п-ура; П-- проценты /функционирование/; < >- знак вмордаентности.■

Рве .2 Cxcua построгай еветеад

Второе обязательное уелок» принцам когаордалтноем /*рэтьй последовательная процедура разработки АИС /обеспечвваетея ,» первую очередь, единством кохцептунхипой модели /I/ для обеих схс-тсл - ПТС в АИС. Dpa etou структура функционал кой чаатя 1ЙС пол-постью соответствуй оеяокшм релевкм задачам ПТС, а обмпгама-цгл тсмт» U5C согласовывается с ПТС ка основе •оответотвия аде-tx:r?oi> структуры ПТС вледолтаи «шформвсиолиой базы АИС, Иапрааар, IMU-SaTÜJPI свойств пород я Хякгческого соотака подзсвшх вод ' '. одаоарвмглко являются элекенття структуры ПТС в олеветтама вяфор-*ш$»оикой баз? АИС.

' Четвертая процедура рааработкв АИС свстокт в олткмвзацкв М ^угасцзйпальЕоП структуры по иогтрвеветеюш крктеряяы еффвктя*-костя, «адеягаети, проототи в удобств* экспжуатацп АИС.Реаляго-ная втоЯ процедур* осуцвстпляется па етадвв соетавлевхя технического аадакия.Последняя процедура сводктся к ощелсетэ очередей '"Г-" создегяга АПС, всходя на целевых аадая ПТС в АЙС, ссрариа в сроков

из выполнения. Для каядсй опереди определяется с-ей кгтьюг.с га-дач информационного, програулко-уатематичеекого н технического обеспечения АИС.

Рассмотренная принцип конисрдантности и^еет первостепенно.; отчете для эффективней разработки, а в последующем и оксилуатацчи ЛИС п ¡нгеенерней геологии. Необходимость предварительного построения Г1ГС обусловлена особенностями геологической среди как сбгеигл исследования и необходимостью ее /геологической среди/ типизации для целе.Ч создания АИС в инженерной геологии.

Мзто£ика_построения ПГС - это комплекс методически иьан.'ю-узязашпгх процедур определения и кошфо'п'зацнн со оено.чшге клгм-нектсв.

Л зависимости с? аелей, выбирается способ ¿акешдеи сэ /&С/ границ, т.е. определяется осногнсЯ показатель м о р ф о л о г н г; а /I/. "отао выделить два типа границ ПГС:

- гранке^ зеки актуального /на теку^Я момент/ з;:иян:п; сооружения на геологическую среду;

- границы зеш потенциального /на. условно коивпнсЛ влнлмия сооружения на геологическую среду. -

3 ;:атдо:л кеккрэ.'нзу. случае границы ПГС определится на одному из типов, но с учетса региоигяьиа-геологическах ч шинатических условии территории.

Структуру Щ'О - С !;оая охарактеризовать множествен лодело» '.'"у элементов - Э, их свсЗстз - X я связей - К между ними /под-С!1С';'^Ч И Г'.лшентси'/:

С ( О, X, Р.> /2/

^<ункциснироашше ПГС - П следует рассматривать к:-;;; .-.салл-сс п*ран-натитаски связанных ЗГП, происходящих в пределах ее границ. "ун\-;,копирование ПГС следует рассматривать также я виде ¡¡ерархичзс • кой д-.ндрограмац с выделением подпроцессов л алеиентных процессов.

Описание каждого выделенного процесса и ПГС э целок иогшэ осуществить з виде двух кадгле.1:

- синхронической / ! » /;

- диахронической / Т ¡< /.

йчгхрвшгтескуя модель отдельного процесса можо аописааь в виде:. ;

, Мп Н/%'

гдэ 4- фуккцяя; характеристика факт-}):.» а усхсаиЛ

о<усл!ояд»1*яч1к».т протяганкй процесса.

Синхррт-гсскпя медаль |5уг<ц»*окйро1>ания ГЕГС в целэд пред-'•таяллчтек в ридч комплекса мпдолей гтделыга процессов / р слусао ипуг'.риг'яиогли определения пх парагенптичсптсих спляей/, гибо единой «ларсяччаскоп моделью санкционирования (егс:

= ¿Мр/.Мр> /4/

гдр Ц^.-.Иу/,... - синхронические модели отделымк пропето», прои-г?«дляях * границах 1ГГС; ^ ^ - рмерджептност*, соотшигапш • этих ЦолелеЯ, отражпюцче их парагснетические связи.

о качестве диахронической подели ЯШ вуппч певго непольао-гать кклрт.тичвепио модели отдохгпяг протгесои /Ик/, продетавАвп-|«с в гфдэ: ,

^ У ( ¿1 /3/

где у - !1у1ицяя; I - время. - -.

,1)1'® построения единой модели функционировмтя ИГС'р«сч?и.«а' г^рлко.ольтеркптззхаа.пугв: - ■ .

I. Построонгге единой синхронической модели / И с / я един»?! дпяхронэт-зсксЗ юдгли /Пи/ , а еотсм "объединение" пх в ед«>|у» попеть тутецлОгПфОЕ'&кил ШС вида:

П > /У '

Построение кинапатико-дянямичоекей модели отдельна го прмг>с:я, Ы.а.чзатеь) обадиненяе стих моделей в ели*1?»» с учет;-« иарагенетппескях связей процессов. Такая модель иредстайхзатия . в тг.щя: •

П п I .. .К.с > /?/

где (х,Л,^ (х,,ук

2 *> Хл К/,.'. - г р я тор хараятерветпк факторов и условия,

обусясяяиЕг.гзптх кдядай процесс; вреуя,

С пшацьп метода стохастических моделей В.Н.Экзарьяя /1$00/ •построил динамико-кянсматитоссую /сшщ>о-дтгро:и1че.сяую/ Зункджтлровапкя ПГС исдехрангяито.

{• • Важнее >-сстп в пгучочяи фупктиожрованчл ШС нанимает г.на-лиг. чп оволецяи, оснотанный на рзутаига условий геологичэсгсЯ , строил момента »оздахновеипя ШС,Апробация рйдряботанккй ыетглн-• гг.! пестреет» ПГС показам т прпкаро изучения берогза «де-зрг-Нг'хЛЯЦ /часть II/.

В сснгчяу разработка ЛИС г. 1:нк«;ержй гэадягии гюлсит.!: снс-. тггмкд! ласкал, пвяыиякзй сфориугаровать адеидо трвбовыша к

целям, задачам, и от одам их реализации, инфориациг^шсяу, ирограл кисну и техническому обеспечению, т.е. определить методологии создания АИС. Реализация системного подхода осуществляется путей выполнения принципов, положенных в основу построения АИС в инаа герной геологии.

1. фундаментальным принципом является п р и н ц и и а о н к в р д а н т и о с т а, вццвига-юций пять вышеперечисленных требований к разработке АИС в инжз-нерноЯ геологии.

Я. Ц е я а в о 9 принцип сводится к ощюдвпзино целеД и задач АИС, путей их решения и разработки единого технического задания /ГЗ/ на создание конкретной АИС.

3. П р и н ц и п" единства заключается а определи-Нии границ ПГС, исследовании ее осеоэных струмурних эвеменгоз, мивденви существующих связей ыенду подсистемами и элементами,

1. (1 р н и ц и п "черного я ц и к а" позволяв г 1:1 г.|;исзэ изучения характеристик геологической преды ¡ш зход» л выходе АИС выявить полный перечень задач, «оторш» долана решать система в разнях регтах зкеплуатадии.

э. 11 р и н ц и п обратной связи позволяет иос троить заилнупД процесс функционирования АИС, когда на ооъов» вновь поступахлцей икфо[мацин об объекте исим корригировать и язиондть ранее ¡грннятив реиения.

й. И о д у л ь н И 3 п р и н ц и .4 построения програм-иного обйгпиченни позволяет расширить арсенал испохьзуе<»нх нага натичеоаа* методов пути! добавления нош« программных модульЗ л -'Цйотввнмвй переделки программного обеспечения АИС,

Принцип простоты эксплуатации АИС какая '•л^тсл в создании диалогового р<!*»:ма работы на йНУ с к-.пк;г.иг: им.-, упрд::,ег.(!1аМ доступом » информации,

й. Принц и п о инд» р т я з а ц и и и у и и -• Ф и й а ц и и геовогичегагй информации предусматривает состав«;: пне унифицированного перечни показателей гепяпгичегкоЯ г^ди, •1 ..тячтетвугцих элемента структуру создалио ллао<нф|:«'лу)г и ¡'..уафикаторов информации дая сбора, гранения, обработки н.» 31'!1 ;; г-н лгфдрмации.

V). П р и н ц ;: а . с о. а м о с р л м о с т и пил;. нЛраО-геологических АИС с .«ругв-и лвге." ниппяровашдаи сие-геа: ■■>>« а гкг/ • ^т-ачс-скоЯ отрасли тр-збуа? рсалзгацпл в«Сдпяпгччг.:иоа, фуии^ио-налгиаЗ и информацшмнсД сошеетьаос^п и совместимости ;гягил..г.-;а

" - '.О -

мхкачоовах средотв ДТС/ а прогроютого обеспечения /Е0/.Цеходо-гогичоская oosaooïEuooib доллно обзспечивагься иопользовашзеа ода-со2 иозоднческой ооповы при аоотавдениа, наприиер, прогнозов Bsue-нокяя оооюявкЯ гвологичеокой среды.Функцяоиальнаа оовиеохяноохь роадизусхся nysea непосредохвенной связи иелсду функциональная под-cacsauaua АИС « Слокаия функциональных подоаамц другого уровня. Пк^ориациовпая оовиеотииоотъ доллыа основываться на: • ооздашза едя-iiciï омотеиы показателей; использовании.общегосударственных и ospao-ловых юЦооифакаторов;, разработке ушфщированвой докуиевхециа, обоопечив'аюцой единотво показателей в йсклвчащсВ дублирование а 5.д. Совиеохииоозь KTG и ПО о другкип системами долхва базяровахь-оя на:выборо единого иааболоо удобного унявероального одгорнхии--: ческого языка; выборо сиохемы управления базами данных /СУВД/,валяющейся базовой для подоастеи АСУ Геология и т.д. Ю.П р н и ц и п непрерывного passasse првду-йиагряваог постоянное нарадаванио комплекса техннчеокзх ородохв, соворпенотвованио программного а информационного ' обеопвчешш А2С по церо развития методов аняенврно-геологичеоких асоледованяВ. . .. .

Любая АИС,как ияэеохво, oootosî из двух частей: ¿уекдп_о2иьео]1 S обеопочиваЕпщйд

Исходя ав ооновных целой а задач, АИС функционально делиica во три подоаотеаы, вмехдяо оамоотоятельноо значение1:

1.Ав2оцата81зрозанную оправочно-аь^ориациоиную окотему /АСИЗ/. г.Авюиатвсированнув cao тепу обработка давних /¿ССЩ/. З.Авзомахазаровонную прогновно-деагноотачвокую оаохеиу /А1ЦС/,> ОупкЦяонярованне АСИС ооуцвотвляотсп nyieu ввода.хранения,иногоаа^5К1Ес?-Го поя ока а выдачи на 8BU геовиформацва а граяацах научаемой 1ШЗ«

©унацаоннрованае АСОД направлено па автоматизации ïpyaosurax руз- . та ¿оочохоа а поехроеняВ i проводимых пря обрабозке пзрвячяоЗ rociujopif,

ыацая, получаемой при азучони;; ПТС. . ...........

Додаиогвма АДДС предусмагряваох поохроввяо ■ повтсаано-дайоиукух моделей состояния гоодогяадвхоВ среды ваучоемой HIC я ооохавлопав sa ах cohobo прогнозов агменашш гаологнчосяоЗ орода..

Нормадьаоа йуЕЩВонаровавяв АИС вазвоах ох охвпзбя . проработал 'я праввльнозха выбора структуры со сбвснсавадцва чаоха. Поолед£ля ' rounaes внфориацяоннов оСвопвчвнао /¡¡в/, прогршжноо сбэоягчэяЕа я Eomuteso хехлвчэоккх средоха.

Обадя втруктура ЕО ЛВС прягодвва'м ряо.5 - ' .

д . ■

На-пристава о учегса поотаизвняых ездсч vesos йль рвалеизыю SC2M0 одаа ев вз^ечЕолзнянг сэдсйогеа.

Средства формализованного описания данных, являясь чнструмаи-том логического проектирования информационной базы А11С, предстал-ляют взаимоувязанную совокупность информационных и алгоритмических языков, ориентированных на любые аспекты работы с материалами.

Лексика информационных языков задается системой классификаторов различного уровня /общегосударственных, отраслевых,местных/, а наличие большого объема качественной информации требует разработки принципов её кодирования при вводе в ЭВМ.

Формализованное описание информационной базы и информационных потоков представляется в виде комплекса фор« подготовки и преде; ь ■ ления материалов /входные ц выходные документы/, с помощью которых задают структуру информационной базы АИС, методику подготовки и сбора исходных данных, а также содержание и направленность информационных потоков.

Основой ИО АИС является информационная база, структура которой строится в следующей последовательности: информационная база - база данных - массивы информации - показатели /элементы информационной базу/. Последние четко увязываются с элементами

тс.

В качестве средств организации баз данных выбирается СУБД или другой программный модуль, отруктура компоновки информации в котором наиболее адекватна структуре информационной базы /или структура инженерно-геологической информации/ и разрабатываем!«* классификатором.

Система контроля, корректировки и защиты информации представляет собой многоступеотатую совокупность различных способен выявления и отбраковки ошибок информационных входит* и выходных потоках.'

Главная трудность при создании ИО АИС е интинерной геологии заключается в сложности разработки системы классификаторов и принципов кодирования, и формализованного описания информационной базы. При создании АИС следует широко ислсльзовать СН, СИП.''и, инструкции по проектированию и строительству, ШСТы.ОСТы, общегосударственные и отраслевые классификаторы и другие нормативные документы.

Программное обеспеченна Ш АИС в инженерной геологии строится по принципу .ксимального использования:

- серийного программного обеспечения,иостандаймого с ЗИМ;

Рис. 3, Обгдя структур* информационного обеспечения АИС

- & -

- пакетов прикладных программ /ШЩ/ и комплексов проблсино-ориентировацных специальных программ и алгоритмов, разраооташ;>« в геологической и родственных отраслях;

- промышленных СУВД / или других программных модулей с такими же функциональными возможностями/.

Согласно структуре функциональной части АИС и ее задачам, Ш состоит из общесистемного и специализированного. Общесистемное ПО включает серийное ГЮ и выбранную СУВД. Специализированное Ш включает пакет сервисных программ и комплекс проблемно-ориентированных специальных программ.

СУВД решает задачу ввода, хранения, ьнугримашшного контроля и корректировки, многоаспектного поиска и выдачи тфэ{ыации на ЭВМ, т.е. задачу создания и ведения баз данных, и налаживания информационных связей нвжду подсистемами АИС.

Пакет сервисных программ выполняет следуыцие функции: логический контроль информации при вводе; компановка информация в виде, удобном для пользователя; стыковка СУВД с комплексом проблемно-ориентированных специальных программ и т.д..

Комплекс проблемно-ориентированных специальных прогни создается на базе коыплексирования пакетов и отдельных прогршм, составленных для решения геологических задач иш близких к иш по постановке.

Комплекс технических средств представдет собой совокупность устройств вычислительной техники, необходимых для решения поставленных задач с помошьп выбранных программных модулей.

В КГС для реаения задач АИС в инженерной геологии наряду г. выбранной ЭВМ, устройствами ввода и вывода информации, должен входить графопостроитель, обеспечивакщий построй; .не цифрошх и аналитических геологических карт на ЭВМ как фор- шходной мфц&м-ции. В качестве основы КГС для построения АИС в инженерной гаоло-гии следует использовать микро-ЭВМ.

Методология создания АИС в инженерной геологии представ чяс-t собой систему конкретных последовательных процедур, структура которой подчинена принятой технологии инженерно-геологических и гидрогеологических работ при установленной организации их выполнения И контроля. Задать методологию в указанном сиис«е значит описать в виде единой нормативной модели процесс создания АИС и ое ин}«|«>а-ционно-программно-техническув базу.

Исходя из рнесформулированных принципов, разработку АИС в инженерной геологии следует проводить путем последовательного выполнения следующих процедур:

J. Построение ПГС объекта /территории/.

2. Изучение существующей организации инженерно-геологических , гидрогеологических и других исследований, проводимых в пределах выделенной ПГС. • '

3. Составление технического задания A3/ на разработку АИС.

\ 4, Составление техно-рабочего проекта на создание АИС.

\Первая п$едура представляет собой комплекс методически взаимоувязанных способов определения основных компонентов ПГС: материала /U/, морфологии /0/, структуры /С/, функционирования /П/.

Изучение организационной структуры системы исследований, проводимте в пределах выделенной ПЕС, осуществляется путем обследования агой системы. Основными задачами обследования являются: анализ информационных потоков, их состава и направленности; исследование методов получения, хранения, обработки и передачи материалов; изучение форм представления полученных в процессе работ материалов и их содержания и т.д..

Результаты обследования представляются в виде краткой записки, включающей: схему информационных потоков и ее описание; описание используемых методов получения, хранения, обработки и передо!? данных и степень их автоматизации; принятые форты представле-ник материалов исследований и нх содержание; перечень видов ис-следоьашй, этапность и переодичность их выполнения; сопоставление целевых задач, поставлегаялх перед изучением ПГС с задачами , р«-сл<2"№1и с помощью используемых методов.

Материалы обследования входят в ТЗ на разработку АИС. Со-acpsarcte ТЗ, несмотря на специфичность изучаемых ПГС, должно •ряс?-iЛ'- т?оаать трзбопаиияи ГОСТ 24.201-79. 3 ТЗ следует как «окно гоккретнео сформулировать цели, которые должны быть достигнуты создании» ЛИС, и определить очередность решения поставленных задач. 1U стадии ТЗ целесообразно: составить "Перечень запросов, на которое полипа отвечать АИС в разных режимах вксплуатации", содрр-TPZi'.Z формулировку запроса и келаенул форму представления выходной п1г}ор»»ации /ответа/; выбрать СУЦЦ, что позволит определить методику подготовка исходной информации о геологической среде для ввода ЭЕ-i и кочкретизирезать работы по создашт программного обеспечо-

к: 14..

Езяи '¿3 на разработку АЙС г- лжанзрпей геологии сг.едуат осе-

тавлять в целом на всю систему, то техно-рабочий проект пожег составляться на каждую из выделенных'подсистем АИС отдельно.

Все методические разработки на стадии техно-рабочего проекта отрабатываются и отлаживаются на контрольных примерах /выборках/, составленных из фактического материала.

Техно-рабочий проект является основополагающим документен при внедрении и зксплуатации АИС.

1.3. Концепция перманентного моделирования и прогнозирования экзогенных геологических процессов

Концепция перманентного моделирования и прогнозирования ЭГП, базирующаяся на принципе обратной связи, является конкретной реализацией системного подхода, осуществление которого возможно только на базе АИС. Перманентная кодель - ото постоянно корректирушцееся математическое описание ЭГП, осуществляемое по ходу поступления ре шшной информации о степени его активности. Перманентное прогнозирование осуществляется путем пересчета ранее составленных прогнозов по откорректированным моделям. Концепция перманентного моделирования и прогнозирования ЭГП реализуется на базе АДЦС, являющеЗ-ся подсистемой АИС.

Процесс, выполнения перманентных прогнозов ЭГП включает еду-дующие стадии:

- стадия подготовки прогноза: целевая и селективная фазу;

- стадия производства прогнозов: диагностическая и прогностическая фазы;

- стадия проверки сходимости прогнозов: натурно-экспериузн/ тальная и аналитическая фазы;

- стадия корректировки прогнозов: фаза корректиревкн прогнозной модели и оперативно-прогностическая (¡аза.

В целеврй фазр стадии подготовки прогноза определяются цели, срок /период/ упреждения и оптимальная точность прогноза. В селективную фазу уточняется объект прогноза /элемент ПТС/, определяется набор элементов, обеспеченных натурным!« гвжимньыи наблюдениями, определяется предиктор /специалисты и ЭВУ/, рцбирается метод прогноза ЭГП и конкретный алгоритм прогноза.

Стадия производства прогноза начинается с ответственной фазы диагноза, когда на основе структурирования изучаемой Г/ГС производится :

- построение конкретной содержательной /инженерно-геологической/ модели ЭГП и выбор "входных" характеристик процесса /У/ и факторов / X « Х^, Хг,. • ., х/ /;

- сокращение длины вектора характеристик факторов /X/ формальными методами /корреляционным, дисперсионным и т.д./ и построение в общем виде прогнозной математической модели изучаемого ЭГП;

- нахождение с помощью ЭВМ явного вида прогнозной математической модели /на основе эмпирических данных/.

\В прогностическую фазу выполняют расчеты по модели и получают численные результаты прогноза на заданный срок.

¿тадия проверки сходимости прогнозов входит в алгоритм составления прогноза методом стохастических моделей, где и будет рассмотрена подробно.

В корректировочную фагу-стадии корректировки прогнозов выполняются:

- систематическая корректировка математической модели по мере поступления дополнительной /новой/ режимной информации, в тем числе по проверке сходимости прогнозов; '

- корректировка результатов прогноза ЭГП на гп год на основе новей математической.модели.

Оперативно-прогностическая фаза включает:

- выдачу в любом году численного прогноза на любой срох /ст I до т / с фиксированной точностью. ,

Математическая модель любого ЭГП в обща« - виде может быть запася!» как следующая функция:

У*.-/8/

где Уе - У/, У<,..., У* - вектор прогнозируемых характеристик процесса; Х-/;Хг,...,Х« - векторы характеристик структурно-тектонических, геолого-литологических, геоморфологических, геодкнами-

и других факторов, определяющих изучаемый процесс; к - время; // ,/л, •••»/" - детерминированные и стохасткчесете йункшш. у Исходя из структуры общей математической модели ЭГП /8/,

можно заключить, что методы стохастических моделей являются теоретически адекватными любому ЭГП. •

Разработка методов стохастических моделей возникла в связи с необходимостью: повышения точности выполняемых прогнозов ЭГП; перехода от единкчнах п вариантных прогнозов к созданию системы непрерывного /перманентного / моделирования и прогнозирования Э1Т1; лктуалпзацик яад>з,ч уттраплг'пя как собственно.ЭГП, так к, изучает» гЛ

ТЯ?С с цчгот, ,

Общая методологическая схема перманентного моделирования и прогнозирования ЭГП методом стохастических моделей приведена на рис. 4. В схему не вопли процедуры, выполняемые на стадии подготовки прогножов.

После выполнения полевых режимных наблюдений за ЭГН и сбора материалов проводят первичную обработку полученных данных путем расчета количественных характеристик изучаемого процесса и фактором его обуславливавщих. Как правило, эта операция входит в одну из

задач АИС и осуществляется на ЭВМ.

Получив характеристики факторов и процесса, переходим к исполнению следующей операции - оценке информативности полученных характеристик. ДДя этого используется широкий диапазон методов: от опросного метода Дельцы до методов математической статистики. Таким образом, из числа исследуемых характеристик факторов выделяются наиболее информативные, которые в последующем используется для построения структурных и функциональных моделей ПТС, являющихся геоподосновой АИС.

Общий алгоритм построения прогнозных стохастических моделей изучаемого ЭГП /диагностическая фаза стадии производства прогноза/ включает следующие операции:

1. На основе изучения тесноты связей характеристик факторои с характеристиками процесса выявляются наиболее шЦрркгтивние.

2. В соответствии с разработанной методико^^еэультам'м оценки информативности факторов /рис.4/ строятся структурные подели .

3. По соответствующим программам /например - многомерного регрессй'вйого анализа/, входящим в комплекс проб л мгно-оригнтнро ионных программ АИС, на ЭВМ строятся в нескольких вариантах прогнозные функциональные стохастические модели процессч.

По критериям точности /например - коэффициентам корреляции и детерминации, остаточной дисперсии и другим/ выбираются модели, наилучшим образом аппроксимирующие изучаемый ЭГП в пределах (Л'С.

А*горитм_производства прогнозов методом стохастических моделей сводится к следующему:

I. Входящие в прогнозные стохаотичеечиа модели* характеристики факторов разбиваются на две группы: факторы, хмрактеристияи . которых постоянны или детерминированно "мменяптся по времени; фактор«, характеристики которых стачает.", ,ески наипнттся "о

хЭдесь речь идет о синхронических /динамически*/ стохаетич.« .чнх моделях. Понятно, что прогноз по диахроническим /кинематическим/ моделям не требует подробного рассмотрения ввиду их »[юстоты.

г'

Рис.4 Общая методологическая схема перманентного моделирования и прогнозирования ЭГП * методом стохастических моделей

2. Значение характеристик факторов первой груп: ч прогнозируются С ВЫСОКОЙ ТОЧНОСТЬЮ В ПрОСТраНСТР И С МеНЬШсЯ :.0 !<Г':1'сНИ.

В отдельных случаях некоторые из них принимаются пос';ояшч_ч:1.

3. Значение характеристик факторов второй группы нроснези-руются только вероятностно на основе статистических оценок.

4. Расчеты прогнозируемых значений характеристик процесса выполняются на заданный период времени.

Последней процедурой при выполнении прогнозов ЭГГ1 методом стохастических моделей является оценка "точности прогнозов /станин проверки сходимости прогнозов/. По методике выполнения- и применяемому при этом математическому аппарату выделяются два "вида" оценки точности прогнозов. Первый - "ретроспективная" оценка точности математических стохастических моделей, осуществляемая непосредственно при их построении на ЭВМ. Второй - эмпирическая опенка точности прогнозов, осуществляемая в год окончания действия прогноза.

Ретроспективная оценка точности для концепции перманентного моделирования и прогнозирования ЭГП является фундаментальной.так как позволяет в процессе построения модели и выполнения прогнозны« расчетов оперативно просчитывать множество вариантов и выпирать наилучшие /оптимальные/ из них. Эмпирическая оценка точности прогнозов является фундаментальной для теории прогноэированнг. оГП н целом, так как позволяет совершенствовать методику прогнозирован...!.

Ретроспективная оценка сводится к ечодунщ'.-м/. Всю выборку, состоящую из данных режимных иаблюдкшй яд изучасг.ь:.; ЭГП в пределах выделенной 1Й'С, делят на две части: основную и контрольную. По основной части выборки производится построен»*« модели/ Затем, подставляя в ату модель значения характеристик факторов из контрольной части выборки, расчитывают значения характеристики ЭГП и сравнивают его с фактическим пу'»"-м расчета, например, остаточной дисперсии.

Эмпирическая оценка может проводиться лишь в сод окончания прогнозного срока и позволяет определить точность метода прогноза и степень его применимости в конкретных ремиональь^-геологических,зонально-климатических и техногенных условиях*. Известно, что точность любого метода прогноза характеризуется аосо-лютной ¡л/ и относительной /д'/ ошибками. общем случае молю записать:

• =/( ¡1,о,м,¿,м*) /у/

* Здесь речь идет только о киличее твенни\ ир.)ПЮ:«1Х.

где И - предиктор /субькт прогноза - специалист или ЭВМ/; И - метод прогноза; I ~ срок прогноза; И1 - метод проверки прогноза; О - объект прогноза.

В простейшем случае полученную ошибку можно представить как алгебраическую сумму ошибок:

Л «¿П+ л О* ДЫ-Л-^ дм' /10/

Из выражения /10/ ясно, что ошибка метода прогноза может быть записана как

\ л И =Д- (лП + лО-А£ + ли') /11/

уаким образом, чтобы оценить точность любого метода прогноза ДИ/, ¿адо эмпирически полученную /замеренную/ ошибку /л /"очистить от всех других компонентов ошибки.

Показано, что отсутствие ошибки прогноза ЭГП не является достаточна,) признаком высокой оценки метода прогноза. Это еще раз подчеркивает важность методически правильного выполнения анализа ошибки метода прогноза дН. Ее можно представить в таком виде

А ьи- кдМ--г. /12/

где л ошибка, характеризующая истинную точность метода прогноза; к -коэффициент, зависящий от степени соответствия фактических значений характеристик факторов в течение всего срока прогноза ьначением, принятым в расчете; £. - случайная оиибка расчетов. Как видно из выражения /12/, только в случае к <* I и £ ■ О^'-йНя-дМ.

ЧАСТЬ 2. ОГЫГ ИЗЭТШИЯ И ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ПРОЦЕССА ФОРМИРОВАНИЯ БЕРЕГОВ ВОДОХРАНИЛИЩ ВОЛЖСКОГО КАСКАДА . НА БАЗЕ АИС

2.1. Структурные модели прпродио-технической системы водохранилищ

Водохранилище как ПГС обладает основными системными характеристиками: целостностью, организованностью и системностью. Если в понятии целостности ПГС водохранилища подчеркивается единство его морфологии, структуры,_ «функционирования и эволюции, то в понятии системности подчеркивается дискретность объекта исследований, наличие отдельных элементов со специфическая свойствами, проявляющейся в их взаимодействии.

В понятии организованности ПСС водохранилищ особое вндаание обращается на то,"что, несмотря на известную дис-• крэтноегь ПХС и качает генную определенность ее алиментов, само-

стоятельное существование этих элементов вне ПГС неасзмонно, их настоящее качество выраиено только в Г1ГС и через нее.

Исходя из этого, выделение ПГС водохранилища осуществляется -по некоторой фиксированной границе. Например, в целях выполнения перманентных прогнозов процесса формирования берегов водохранилищ /ГОБВ/ - по теоретической границе "конечной" абразии берега на сро.' потенциального существования водохранилища. 11ГС водохранилища с фиксированными ■ границами является открнтой - в тер.;адинаыическом смысле, но может быть замкнутой - по некоторому критерию - в аналитическом смысле. Поэтому границы выделенной ПГС еле,дует анализировать на замкнутость в регионально-геологическом, зонально-климатическом и техногенном аспектах.

Ваанейшей процедурой изучения ПТС^водохранилища, после определения ее границ, является выявление структуры - С, т.е. разбиение /декомпозиция/ ПГС на составляющие подсистемы и элементы, определение существенных связей между ними и последующей их синтез /композиция/. ^

Для ПГС водохранилища выделяются два вида структур:«« моделей: общие и специальные. Построение общей структурной иоде.":! ПГС водохранилища базируется на принципах районирования, разрабз-тамагх И.В.Поповым /1361,1965/. Построение общей структурной модели ПГС может производиться как для проектируем!«, так и для эксплуатируемых водохранилищ. Построение спец и а л ь н о й структурной модели ПГС выполняется только для эксплуатируемых водохранилищ, причем, оно может выполняться неоднократно. Специальная структурная модель строится как для всей ПТС водохранилищ", так и для ее отдельных подсистем /например, участков/ в более крупном масштабе. В основу построения специальной структурной модели положен обязательный учет фактических характеристик ГОБВ и факторов, его обуславливающих. Поэтому специальная структурная модель имеет бо^ее прогностическое значение, не»"ли общая.

Для построения общей структурной модели 1ЯС водохранилищ могут быть ипользованы два подхода:

- полиаспектныЯ гомогенный;

- полиаспектныЯ гетерогенный.

В основу полиаспектного гомогенного зодхода к структурировании ПГС положена идея, что все характерис пки декомпозиции ПГС на подсистемы и элементы внутри каждой из трех групп существенно независимых аспектов: регионально-геологических, зонально-климатических и техногенных - являются взаимозависимыми. Следовательно^'

чоо^ходимо для каждого иерархического уровня декомпозиции ПГС выбрать одну характеристику, определяющую конкретный аспект. Такими "определяющими" характеристиками на разных иерархических уровнях ир'ут служить /по схеме районирования И.В.Попова ,1965/:

на 1-ом уровне /регион/ - структурно-тектонические характеристики;

на П-ом уровне /область/ - геоморфологические характеристики;

}>а III-ем уровне /район/ - геолого-литологические характе-\ ристики и т.д.

Эффективность структурирования ПТС при данном подходе зависит ог искусства выбора "определяющих" характеристик на каждом иерар-хгчосксн уровне.

Второй подход - полиаспектный гетерогенный - требует применения эвм из-за "проклятия многомерности" /термин Р.Беллмана/. 2а~ача декомпозиции ГГГС в этом случае состоит в разбиении множес-rwi{XL,j} на подмножества (XiJ по некоторому К-мерному критерии однородности подмножества [Xjj . Например, по критерии Д.А.Родионова /1967/ или любому статистическому критерия. В зтом случае '.- дача декомпозиции ПГС поставлена математически-строже и полност

устраняет субъективность декомпозиции, но имеет следующие недостатки:

- но доказана достаточность К-мерности вектора faijjjt

- реально мы клеем не все множество /Xij, а линь часть его, и вопрос о представительности выборки из генеральной совокупности всегда остается открытым;

- многомерный критерий разбиения множества [Xi^j]на подано-' кества |"Хб]трудно формировать в "содержательном" аспекте: единицы районирования могут быть слишком малы или велики /по площади/; найти оптимальное значение критерия при удовлетворительной его "содержательности",довольно трудно.

Указанные недостатки очень существенны, и второй способ декомпозиции ПГС, который в идеале является более объективным, пока уступает первому. Поэтому для построения общей структурной модели ПГС водохранзншгд Вольского каскада /В8К/, был использован первый способ - полиаспектный гомогенный.

Выделены» три аспекта, характеризующие ПГС ВВК: регионально-гсологичрскиЯ, зонально-клтатический и техногенный.

ИернЛ аспгкт р,кл-оча"т три иерархических уровня: подсистемы

'1-го /регионы/, II-го /области/ и Ш-го /районы/ порядка,выделенные соответственно по структурно-тектоническим, геоморфологически.! и стратиграфо-генетическим характеристикам. Второй аспект определен одним иерархическим уровнем подсистемы 1-го порядка /зоны/,кото-:рые в легенде сопоставляются со П-ым уровнем регионально-геологического аспекта. Третий аспект - техногенный, охарактеризован двумя иерархическими уровнями - подсистемы 1-го /водохранилища/ и П-го /бьефы водохранилищ/ порядка, которые в легенды сопоставлены со П-м и Ш-м уровнями регионально-геологического аспекта.

1!а основе рассмотренных аспектов ПГС ВВК разработана легенда и построена общая структурная модель ПГГС ВВК масштаба 1:500000, а также общие модели ПТС отдельных водохранилищ масштаба 1:100000.

Специальная структурная модель ПГС водохранилища может Сыть построена для эксплуатируемых водохранилищ, т.к. в качестве основного принципа ее-построения выбран принцип учета фактических величин основных характеристик ПН5В и факторов его обуславливающих; Выявление структуры ПГС водохранилища производится а дашсм случае с псг/сщьга эмпирического изучения функционирования ПГС, т.е. с по-нощьг) системного анализа результатов натурных режимных наблюдений.

Построение специальных моделей ПГС водохранилищ базируется на предложение:! автором принципе "ксмплексирования" характеристик денудации /абразии/ берегов и лота водохранилища с характернсти-км береге- и ложефорг.мфуяпих факторов.

Т.е. з основу полнкритериадьного районирования полотен вектор' X = Xj, Х2,..., Хп, где Xj - угловой коэффициент функции, аппроксимирующей' соответствующую кинематическую кри-14 - j(é), которой описывается П5БВ во времени; Х£ - величина денудации /абразии/ в данной .точке берега или лона водохранилища; X.J,... - характеристики берего- и ложеформирующих факторов, определяющих П5БВ.

Построение специальной модели ПГС водохранилища включает следующие оперили:

- выявление информативности факторов Ш'ьЗ;

- ранжирование характеристик факторов и ШБВ;

- декемпозг.лтя и синтез ¡ЕС водохранилища.

Для репения- первой зада-ти :<с-.ет Сеть использован гсирокий ди'-позон методой системного анал!*за: от метода Дельфы до методов математической статистики.

Процедура гостроегия специальной ст-руггтурге!? подели показана в работе на примере Волгоградского г-рдотранилища в уастгабо I: IvCOCO.

Функционирование П1С водохранилища рассматривается в двух аспектах:

- диалогическом / Т ■ - синхроническом / 1 .

В качестве диахронической модели функционирования ПХС водохранилища рассмотрены кинематические модели ШБВ, а в качестве синхронической модели - динамические модели ШБВ.

Кинематические модели ШБВ являются простейшими и были использованы многими исследователями /Е.Г.Качугин, В.П.Пыпкин, II.В. Коломенский и др./. Отражая пространственно-временные закономерности ШБВ в диахроническом аспекте, кинематические модели в общем виде записываются: ' ...

у-/(£). /13/

где У » ( У-!,У2. • • • ,УП) - вектор характеристик ШБВ; Ь- время; некоторая функциям.

Основным характеристиками ГЕЕВ по створу являются: - величина абразии /отступания бровки клифа/, ы; У^ ~ объем разуытых пород, и^; Уд - ширина прибре;кной отмели, ы и т.д. Например, кинематическая модель У2 =/(£) в физическом смысле представляет со-! бой путь, пройденный бровкой клифа за определенный промежуток времени

Анализ кинематических моделей ПЗБВ указывает на неравномер/ но-эамедденньй характер изучаемого процесса. В работе показано, что при заданной точности аппроксимации различным регионально-геологическим, зонально-климатическим и техногенные условиям водохранилища отвечают разные вида кинематических моделей. Например, в условиях относительно устойчивого уровенного режима при регионально-геологических и зонально-климатических характеристиках, близких к условиям Горьковского и Волгоградскего водохранилищ, наиболее удовлетворительной аппроксимацией обладает степенная функция ( Ух , а для условий Куйбышевского водохранилища / неустойчивый уровенный режим/ - логарифмическая функция .

Анализ кинематических моделей ШБВ позврляет выделить стадия, циклы к фазы процесса. Годовые циклы ШБВ обособлены друг от друга периодом /4 ,)0й/ ледостава и для их выделения не требуется никаких других критериев. Сложнее задача выделения стадий ШБВ, дискуссия по которой ведется на протяжении всего периода изучения водохранилищ. По 63 створам Куйбышевского водохранилища состлвле-. ш кинематические модели ШБВ и рассчитан прогноз на 199Ь-В\>5 гг., который передан для исшозьзовашя заинтересованный организациям.

; Построение дошамическ:гх моделей ГЙЕВ проводится по следующей методической схеме:

1. Постановка геологической задачи /выбор геологической ио-дели/.

2. Постановка математической задачи /выбор вида математической модели/.

3. Решение математической задачи.

4. Геологическая интерпретация математического реаения.

В качестве геологической модели ГОБВ предлагается следующая: " Значение характеристик П5БВ в любой период эксплуатации яодо-хранилища определяется суммарным воздействием волноэнэргетнческпх и экзодинамичеоких факторов на берега водохранилища в данных регионально-геологических', зонально-климатических и техногенных условиях". В модели выделены (¡акторы-процессы и факторы-условкя/по Е.П.Йлельяновой/. Первые обычно имеют стохастическую природу, вторнз - всегда'детермишфованную.

3 соответствии с выбранной геологической моделью математическая модель П5БВ импет следующий общий вид: ■

у(£) "РС/тй^/г^./зф JiabJ2(vJ /W

где У к Ур^ •. • >УП _ веяТ0р характеристик процесса; t - врсня; XjjXg.Xg - векторы характеристик геолого-дитолопгческих, геоморфологических и геодинамических факторов ПЗБЗ; Н - вектор характеристик уровекиого регзма; Ё - вектор характеристик волноэнерге-тнчзсяого режима>/1>/;?»/з ~ детерминированные функции; У^ и " стохастические функции.

Конкретный вид модели /14/, т.е. набор характеристик УДт для П5БЗ зависит от регионально-геологических, зокаль-пс-климатических и техногенных условий ПТС изучаемого водохранилища.■■ ^ '

Pesemie математической задачи, т.е. построение модели /14/ в г;е!-:с:л виде, осуществляется методом стохастических моделей, ба-.•зирушцялсл на использовал;:-,! аппарата математической статистики.

построении модели /14/ для ПГС конкретного водохракилз?! необ-хетемо предварительно оце;гить степень влияют характеристик факторов на П5БЗ,т.е. определить гаг^зр^ативкссть этих факторов по отавзонко к ПЗЕЗ. Г.чя ато! годами предлагаю пепол-тзевтгь в ксу-а&гхсэ два метода:

- метод экспертных сценок /метод Дольф^г/;

- метод мчеггаерного гсзррел.'щгтош-'с-рогрзссконнзго акгл;,?а.

ел - o'j —

Используя гетод Дельфи, автор составил общую классификацию ¿■акч-оров по степени их влияния на ШБВ. Корреляционный анализ дает возчоДность установить наличке, вид ^гесноту свяои между случай-iiLE.ni величинами, в нашем случае, между характеристиками факторов и Ш-ЕВ. Определяются и анализируются следующие вероятностно-статистические показатели:

- парше коэффициенты корреляции и критерии их значимости;

- частные коэффициенты корреляции и критерии их значимости;

- коэффициенты множественной корреляции;

- коэффициенты частной и множественной детерминации.

Регрессионный анализ позволяет решать те же задачи с помощью

анализа приведенных коэффициентов уравнений регрессии.

В работе приведены результаты применения корреляционно-регрессионного анализа и дана геологическая интерпретация этих результатов по следующим типам задач:

- Куйбышевское водохранилище:

а) для различных стадий ШБВ;

б) для различных литологических типов пород, слагающих берега;

- Саратовское водохранилище:

а) для различных литологических типов пород, слагающих берега;

- Волгоградское водохранилище:

а) в целом для всего водохранилища.

Для каждого водохранилища Волжского каскада, согласно постановке геологической задачи, получено путем расчетов на ЭВМ по соответствующим программам более сотки динамических стохастических моделей, из которых по показателю остаточной дисперсии и другим статистическим критериям выбраны наиболее точные в части аппроксимации ГЙЕВ и по ним составлены прогнозы на 1995-2005 гг.

Результаты проведенных исследований позволили .выявить следующие общие закономерности ШБВ:

- развитие ШЖВ во времени имеет неравномерно-замедленный характер;

-* кинемь^'ическая модель ШЕВ в явном виде может быть представлена полнномоы не ниже 2-го порядка;

- информативность факторов измелется в пространстве: от водохранилища к водохранилищу; внутри водохранилища - от левого берега к правому и т.д., что обусловлено регионально-геологическими, эонально-климатическиаи и техногенными условиями;

- информативность факторов изменяется во времени: от стадии-к следующей стадии процесса; внутри стадии и т.д.;

т наличие "кумулятивного эффекта запаздывания" /ЮЗ/ реакции 1ЭБВ на максимальное воздействие одного или нескольких факторов, - его обуславливающих.

2.3. Автоматизированная информационная система '"Берега водохранилищ".

Литомониторинг ВВК состоит из системы натурных режимных наблюдений за ГОБВ и АИС, в которую поступают результаты этих наблюдений. Основа литомониторинга ВВК была заложена еще в 1947 году при организации сети опорных наблюдательных створов за формированием берегов Рыбинского водохранилища. В настоящее время состав .наблюдательной Сети по всем_ ВВК достигает 2000 створов.

В середине 70-х годов начаты работы по внедрению математических методов и созданию АИС "Берега ВВК", которые базировались на теоретических разработках, излбженных в раэдете 1.2.. Так при создании АИС "Берега ВВК" были выполнены все требования принципа конкордантности.

На основе концептуальной модели, единой для ПГС и АИС, была разработана методика и построены структурные и функциональные модели ПГС водохранилища. Это позволило выявить основные факторы, обуславливающее П1ЕВ, которые и использовались при фор«фовании баз данных и массивов информации АИС. Структура функциональной и обеспечивающей частей АИС "Берега ВВК" полностью согласована с Футгсциональной структурой ПГС водохранилищ и обеспечивает-реяеняе всех поставленных перед ПГС и АИС задач.

Основной целью созданы АИС "Берега ВВК" являлась автоматизация' процесса расчетов, поиска, обработки и выдачи справочной, оценочной й прогнозной информации о ПЕВ и факторах, ого обуславливающих.

Исходя из целей,АИС "Берега ВВК" состоит из двух ф^фщя-мяльннх подсистем:

-.справочной;

- прогнозно-диагностической.

Перечень основных задач по каждой подсистема н информационная связи между итак представлены в таблице 2, а 'схема фглкцяОкя-рования системы - на рис. 5.

Таблица 2. Программное и информационное -обеспечение задач АИС "Берега ВВК*

■ -Подсистеме Задача. Исходные -данные Программное средство Выход еадачи

' I 2 3 . . 4 5

Справочная I. Ввод и хранение режимной инженерно-геологической и гидрометеорологической информации . ветка 2, 2,3,4,5 Табх.3- СУЗД ■ Вт (рис.5)

2. Выдача регамной инженерно■гее-' ■ логической и гидрометеорологической кнфермацик ' словари СУЦЦ . . выходные формы'

3. Получение характеристик . факторов и Л5БВ . % -словари ППП "Камеральная обработка" ,СЩ > '

■4. Хранение и выдача справочной и оценочной информации о факторах • и характеристик 13БВ % словари ■ СУВД ■ • выходные . . формы .

5. Выдача прогнозно-диагностической информации - словари. сщ выходные формы "

Продолжение таблицы 2.

I. ■ ' 9 3 . . 4\ . 5

' Прогкоэно- I. Построение прогнозно-диагно- % ШП "Прогноз" Б3

диагности- стических ыодзлей словари СУВД

. чзсаая 2. Изучение пространственных и

• V ■ - %

временных закономарностай измо- • . словари

нэния факторов и ШШ •л.

3. Составление прогнозов ШЕВ в* -»- % '

словари

л

ста

cm

/I

Gtaiyifr-

ttap uue

(JO<KUUUe<

мия

'ч

ста

IQ л

"Л

ащ

гО|

Слоаарв

Ч » i

au

•Каыеральаая обработка11

Гаадоп чаакая орада

KI1IIX {«РКП

сто

■их«»«««

$ 1 р к и

"B ; шз • Г 1 в »"

or«

s

С р oreo S new

диапоо-тачваклв ■одиц

>3

X

am

IIItKM

I« «.3 вин» 1)ихч»о»«ро»»«аа I fopiupuaiuui hlimi i';iwi tu; 'Sopar» 1Я*

* ЮШ1И »«apa nía подай f^tstm US 'Sût' I «аа«ц« j

Обеспечивающая часть включает Информационное, программное . обеспечение и комплекс технических средств. Структура информационного обеспечения АИС "Берега ВВК " приведена на рис.6.

Входная информация состоит,ид результатов ст&ционарннх ро-жгплагк наблюдений ( ветка 1-3 Уабл.З), информативно-справочной информации (ветка 4-5,Табл.3^ классификаторов и словарей (ветка 0-1-5. Тйвд.З), Схема формирования входных потоков информации приведена Л: «бЛЯ^в 3.

Выходная информация формируется на основании баз данных "Стационарные режимные наблюдения" 'и "Геологическая среда5* (рпс.5) в результате:

реяения прогнозно-диагностических задач (дагпиэ поступают в ЦДз "Прогнозно-диагностические модели");

- обработки запросов (данные выдаются и:. АЦПУ з Виде справок). " .

Запросы могут поступать по всем трем базам данных.

База данных "Прогнозно-диагностические модели" (ЕЩз) состоит из следующих массивов информации? кинематические модели; дпнауи-ческре модели; пространственные закономерности; временные закономерности. Массивы информации включгят конкретные показатели.

Контроль вводимой информации осуществляется на 3-х уровнях:

- проверяя рсголнчЧ информации;

- кочтррть правильности запотнэнип бланков символического

КОД1фОВ1!П!я;

- контроль подготочип даккп: (логачзсяий контроль п когггроль средствами СУБД).

Исходя из поставленных задач и цолоЯ•програямтао обослочсияп •г?" "Берега ВВК" вклячает СУЩ л пакеты пряяладгасс программ (ППП): Структура программного обесречения приведена на р.?с.8.

Основным цикля* в ретаме ввода в ЭВМ фактогоаФичесясЯ узд?и является годоэсТ, который согласуется о годоям цвктсм чс"п:л самого Кй. Задач;»' ксрректиро?ки, отработки, хрякганя* •негепепсктиого псиск* ? статисягтескйй обработки геенк^о^/.^гг^и злуе^отмяется в непрерывном роягаме работы ЛИС "Берега ЕБК". /йс-' енлг; ¡1рогнз?!»ых I га дело3, их корректировка л со'зтапп^ино по нкч гг.^гто-зрв 1РБВ та:- --.няется стегодчо пли опергтсткэ по ходу я«с-оглросор - л-х-.злпг^толе''. 'Л'Щ р->-

"пглз'чо сягла" подстсгсн гур!г>.т-г 1п\*|;Ад<п/нП

* АИС "Ворога ШН." з Ёунгцистороччи'ч лчтечепгерщг-?,.

_ -П -

ТЪЙлтггя 3.

Зориированив входных потоков АЯС "БББК"

: 9 ветки входного потока Наименование входного документ* Наименование массивов информации и словарей

I 2 . - 3

Ь Зурнах геодезических параметров Массив "Писанине профили'

2. " Таблица "Ежедневное отметки уровня" Насеет "Уровекной режим"

3. ТаблиЬа"Повторя«*оеть ветра" Наеси» "Ветер" '

4.' Атлас глубоководной•' еиетеяы ^Справочник "Волна-Ветер"':

э.'.' Помох^агяй! Калугина а Браелавского Справочная "Энергия — г^ота, продолжительность" ■

3. Перфокарта "Характеристики ПЕЕВ" 1!ассив " Архяв Евяшютх яабяг

7. Полегая япсга 1'аееяз "ЗГятологнчеекоа описание пород" -

3. Слстги'атэтзскпЛ каталог "Лятологпчеекоо .опйвапяе пород" . Слст^гдта^есппй каталог

9. Сяовар^Зодохрагашгр!" Словар»"Водохратл1тг^"

10. Словарь "Участка" Словарь "Участка"

II. • Слоэавь "Хагатгвряс-" тякп-ПЕБВ"- • . Словарь "Хараятетамякя - . ПКЗ . <

12. . Сяогарь "Во;-,споете" Словарь "Водопоета" •

13. Слога;- , ^Уетесетгп^ттт"* Словарь "¡.'гт^оетапттт"

и. 'створса ) '.^-гтг "Пр^г-тз^л ет-срез*"

- И -

- s

Влияние разультатов работы АИС "Берега ВВК" на функциоттро-вание подсистемы натурных режимных наблюдений ("обратные связи") проявляются: в постоянной корректировке сети режимных наблюдений за ГОБВ; изменении перечня показателей, определяемых в процессе : наблюдений и обработки материалов ц:т.д..

Кроме того функционирование ЛИС "Берега ВВК" потребовало унификации и стандартизации накопившегося многолетнего материала режимных наблюдений за ГОБВ и наложило жесткие требования на форму представления и качество новой режимной информации. (Введе:Е<' СТП 31-15.01-82 "Техническая документация на стационарное изучение формирования, берегов водохранилищ").

Однако основным методологическим результате;.! функциошрова-ния АИС "Берега ВВК", и в целсм литомониторинга ВВК, является возможность перманентного математического моде.лровшшя и прогнозирования П1БВ."

Выделяются четыре стадии выполнения перманентных прогнозов:

- стадия подготовки прогнозов;

- стадия производства прогнозов;

- стадия проверки сходимости прогнозов;

- стадия корректировки прогнозов.

На стадии подготовки црогнозоз П1ЕЗ заказчике« определится цели, сроки, объект и точность прогноза, которые по отношении у. АИС "Берега ВВК"являются входными параметрами (запросом). разработанная система прогнозирования ГОБВ на базе АИС позволяет перманентно изменять эти параметры.

Стадия_П20изводства прогнозов ЩЕЗ полносьз соответствует разработанной методологической схема перанентггого ыодалировання и прогнозирования ЭГП методом стохастических ■■здел£3. Результата выполнения отдельных этапоэ^гоЯ схемы рассмотрена в размах разделах работы.

Проверка сходимости прогнозов ПЙБЗ производится сие*г?лтйЧ тески а процессе получения новой режимной ин$ор«оция, но точности прогноза и точности метода прогизза проводится только пб истечении срока, на который прогноз был выполнен.

Оценка сходка ости прогнозов ДЙЗ ' «жского каскада показала, что порядка 2/3 всех прогнозов, вшо.т^тых с псаеззда стсхасгл-чеекнх динамических моделей, в В5 % ярэгнозез, состав"знда- Щ ' стохастическим кинематическим моделям, дают xspeqjr» * у^апстэо-рятвлы^я СХОДИМОСТЬ.'

Самой ватной стадией а лер*аньнтнон прогнозировании Г&БВ /[¡>л1«1'ся стация ксц^кти^о^ии щюгнозеь. Еке годно при поступлении навей рехимией информации с факторах и Ш(ВВ производится корректировка стохастьческих моделей к пересчет составленного по ним Иррпнизй. В работе приведены результаты перманентного моделирование и прогнозирования процесса формирования берегов Куйбышевского водохранилищ ыетодои стохастических моделей.

Как показывает опыт работ по изучению ШБВ, реализация концепции перманентного моделирование и прогнозирования ЭГП полет осуществляться только на базе АИС в чэтко функционирующей еис-тгые дитоиониторинга/"4?

ЧАСП. 3 ИЗУЧЕН}«; ИЗЫШИйЙ ГШЛОГИЧЬШЙ

СРЕда ПОД ВЛИЯНИЕМ ПОЛИГОНОВ ЗАХОРОНЕНИЯ

твнгшх штоык отходов иосш и иоскоташ

ОБЛАСТИ НА БАЗЕ АИС

Анализ согременного состояния проблемы отходов ь нашей страна и за рубежом указывает на три основных пути ее решения у. позиций охранг и рационального реподьеоеаиин природной среди: спадание безотходных (иадоотходных) технологий;

1 ьторичное испольвоьанк'.' отходов;

- создание контролируй).:их полигонов захоронения отходов.

Уровень технического обеспечения не позволяет, и как утьер« 5,1.ачт некоторые исследователи не цозьолит в ближайшем будущем, 1ш(>вв1!сти все виды проиьводотв на мачоотходнуи технологии), поэт о -ел> амуальной является задача организации контролируемых свалок. Последняя сопряжена с необходимостью строжайшего выполнения тре--боьаний iip.ii вцЭоре пест закорвнения, планировки, устройства и

гации полигонов захоронения отходов, и что не менее саано --¡иытййции текущего контроле за их роздействием на окружаюсь -."•рсл\ ь процессе ьксилуатации. '

Указанные проблемы решается путей создания мониторинг»-11'ории захоронения отходов" (ТЗО), как системы постоянного ¿»ли роли, паб/ыдещш, оценки, прогноза и управления Ш'С ¡юли-I1Ыоь лакороиения отходов, '

Ц'-ишя создании мониторинга " ТЙО п является: получение, ^ н окрдботкя, ннфс(к,ш;ии о современной состоянии и взме-

прирцдноЛ среда, Еизкантшх воздействием полигонов аахоро-Пммш сл'холсв; пияыюние тнррнто^Я, пригодных по геового-зко-

:логическим и соцяадьно-аконсмическим критерия».) для ргямезпчг'п чппшс полигонов; составление прогноза изменения природной ер'!дч и уч°т его при принятии упртвдялщих ре:пеш?Й на стадиях прос-тирорянкя, строительства и океплуатапии полигонов, и регеу.пьтп-чяцчи территории посла их закрчтия.

Исходя из целей основными задачами мониторинга " ТОО " педяптся следуптаге í

Т. Региональное изучение гсолого-эпОлогичоеких услоркй территории с пельп пояска наиболее благоприятных районов дтм разне.-у?-!г»'я ноянх пбяигснев захоронения отходов.

С.'. Летальное изучение геолого'-знологйческих условий онбрашг-п перспективных районов с гчксением перепектисннх угаотяов (пло-гддок) для проектирования полигонов захоронения отходов.

3. Изучение состоятся изнвнрний природной сред ' п зоне плияннл гупестпуггт-тх поякгткт захоронения отходов.

4. Составление й рцяачз сперативнкх, краткосрочных и долгосрочна"-' прогнозов состояния и кгмененлй основных компоненте?!! природной преды щ яоне влияния cymeo.tpyjonmtf и проектирует-" полигонов захоронения отходе?.

Технологическая схема созданчл ноиптортга " T3Q " прякэ-дечъ на рчс. 9.

3.1. Попели ШО полигонов захоронения отходен

А«ялиг»фуя пели и оснопше задачи ионитори!Тга " Г.;0 " но. что на ¡••■'дело с 1ГГС дчух уровне!?. Прргнэ две згдат.1 р?-даго с я га региональном уровне, т.е. з качестве J7ÜC выступает ро-гкон, например - Московская область. ГТГС ггордъчого урорн-j ят:ч-етоя непосредственно полигон захоронения отхепов, взу^-гяэ иор-•f-атогии ( О ), структурч ( Г J, функциеикровапм? г оволторш < ¡I ) кчтерего дает материал для рвения трчтмЯ л четвертей гадят, стоягзлт перед яениторянгеи " TÍO Структура и фушЩй0!ир0з?.н::0 ПГС регионального щзевня определяется стрсч>тем и созтояиггм пг--;-ргдноП гредн и Функциональной организацией территории. Цейс»! па.?!ич<?|>и5н Г!ТО регионального урездш яэ"нтся создана yc.*3r.-t1 очтяуачьного ррпродопоАьсованал.

Исходя, из этого моделирование ПТС лрегодктгя ;iy»?M оцененного типологического гурдогк-ляолэги'ч 1кого г-?Й01-:ирс>г2цп:п г; утаутгн cyrpcHsyrawfl и прогнозной фута-,ионмь»той оонмадаздгс; ритсрии по елелуг.гоЯ негодяческой сх-'.чч:

- Я1,-ГП1'«!ГГ10 учдекот. по !гг»»лл°гоу сег1иги1но-этоноу--гг»стгс

Тохничеоксо задшша

Созтр.г.тгггла проекта

¿3

£йор псрзпея-тиепого р^Г.опг.

■Сост&глепха проекта

Дзтальшэ иссл ^довалил

Тйполагячсекоо райокгровыке

I

Перечень псро-

пектпишх

участков

Е

сгкоксльтгль ксслгдоЕЕЖя

Тяга з с тая стоптзрпп

Пгрсчегз» ж.р-гаГюпэв

Техггачзггсоо ведаяо

Соэдскпз и ездс-кле с::стс:и каб-лгдстей на сутцб-стз>тц;з полигонах ____

-Р

Епбор перепев тикюго утаст--ка—

т

С0СТ62ЛС:г10 -ПрОО^ТД—•

Созд^ио и пз-диио сгетега и-бл»дскпл участках про-сктирус:пх полигонов

А II С

^аэр:Лотка проекта па строительство

X

Строительство

ТЮКЦТГПИ._

Зкепгуатг полигона

Рскультпи^гр'Л территории

Тсгполопгс'спгн схс:^. создался г^лзгого т-сг.пгор^гга

=э

¡критериев на основе анализа схемы функционального эотгров'анйя территории;

- проведение оценочного типологического районирования по критериям естественной защищенности;

- совокупный анализ территории по социально-экономичестм и геолого-экологичэским критериям я окончательное выделение перспективных участков (районов).

Проведенный анализ многолетних исследований и литературных данных показал, что при построении модели ПГС регионального уровня (применительно к масштабам 1:50000 - 1:200000) для обеспечения минимизации загрязнения геологической среды должны учитываться следующие критерии:

- отсутствие уклонов поверхности более 1,5°,- невозможность фильтрации вод первого с. поверхности водоносного комплекса, контактирующего непосредственно с полигоном,'

з поверхностные водотоки и водоемы за расчетное время;

- преимущественное распространение глинистых пород как в зоне аэрации, так к в составе водоносного компл^чса;

- наличие, мощность и состояние водоупорных глин, перекрывающих второй от поверхности водоносный комплекс (горизонт); •.-

- соотношение уровней в первом и втором от поверхностя водоносных комплексов (горизонтах). '

Такой критериальный'подход позволяет осуществить тплологй-тоскоё районирование Л с выдзлеиием территориальных'одопсщ, характеризующихся общностью тех или иных критериальных прязкак&э I* сценкой пригодности выделенных типов для раз.чещенпя полигонов захоронения твердых'бытовых отходов. Карта.районирования -строятел по принципу "светофора", где зеленый, келтый и красный цвета соответственно характеризуй^,-районы пригодные, отлоситеяьно пр$£* гедшэ и непригодные для размещения полигонов. .

Полученная карта совмещается о гратщами перспактиирп риториЯ, выделенных по социально-экономическим крятернлм^ п в. итоге дкпь участки ссвпадения пригодных и относительно П££годшйЕ па геолого-экояогнчеснкы критериям о перспективНЕт-гя по ооцяадь-ь'о-экономическкн прянимаптся как перспективные.

йспольэовзхт;9 такого мотодэтзскогэ подхода П0стрОТ1ПГГ> ПГС рзгквгального уровга позволяет: . > .'.-•■'

1. Ешгаить территории, пярсяэкэтгвныо для р&гуег.оплл погтс?лв

ьахоронышп твердых бытовых отходов.

2. Оценить существующую функциональною организацию территории по отношению к естественной защищенности геологической среды.

3. Оценить условия расположения существующих полигонов и степень ¡;х воздействия на компоненты природной среды.

При построении ГП'С Московской области в качестве классификационных признаков районирования территории в масштабе 1:100000 били выбраны следующие:

- уклон поверхности более 1,5°;

- литологический-состав иезокайнозойеких отложений;

- возможность Фильтрации загрязнения по первому от поверхности водоносному комплексу в поверхностные водоемы и водотоки;

- мощность глин юрского возраста;

- трещиноватость глин юрского возраста;

- наличие напора в верхних водоносных горизонтах каменноугольного возраста.

Вся территория исследований была типизирований по каждому классификационному признаку и составлен комплект критериальных карт. Путем сочленения карт друг с другом методом наложения составлена единая карта признаков, обуславливающих защищенность геологической среды. По территории Московской области было выделено 60 типов районов. Анализ геоэкологических условий позволил территорию в пределах распространения 52 типов отнести к непригодной для размещения полигонов захоронения отходов; территорию б пределах распространения 7 типов - ограниченно пригодной.

К пригодной для размещения полигонов захоронения отходов была отнесена территория только одного типа районирования со ели-* дующими значениями классификационных признаков: уклон поверхности менее 1,5°; литологический состав иезокайнозойеких отлриений преимущественно глинистый; фильтрация загрязнения в поверхностные водоемы не возможна; мощность юрских глин более 5 м и они ье тре-щиноьатые; отмечается напер в верхнем водоносном горизонте каменноугольных отложений.

Карта признаков и схема функциональной организации территории Московски! области (социально-экономические критерии) явились основой для создания модели 1ГГС Московской области применительно 'л задачам мониторинга "ТЗО", которая была реализована в ви,|,:; карты специального типологического районирования масатабй. 1:100000.

Задачи, связанные п изучением конкретных участков проекти-

- ы -

руемых или существующих полигонов захоронения отходов, реиэятся на локальном уровне, где в качестве объекта выступает непосредственно полигон и область природной среды в зоне его влияния. Структура ПЕС локального уровня формируется исходя из материала -( М ), морфологии ( 0 ), т.е. форм которые Принимает этот материал, я базируется на закономерностях взаимЬдействия отходов о компонентами природной среды. В общем виде структура ПГР Локального уровня приведена на рис. 10. Чтобы построить ПГС для конкретного полигона захоронения отходов необходимо изучить состав всех приведенных на рис. 10 компонентов, а также --иды и интенсивность тс взаимодействия. ПГС локального уровня представляется в виде вектора показателей указанных компонентов, изменяющихся во времени, или в виде комплекса карт изменчивости изучаемых показателей. Модели ПГС локального уровня постоянно корректируются по ходу поступления новой Информации. .

По многим существующим и проектируемым полигонам захоронения отходов, расположенным на территории Московской области составлены и составляются специаотс^ами ПГО Гидроспэцгеологии и Московского научно-производственного центра "Геоцентр Москва" ■ модели ПГС в виде карт оценки геоэкологических условий. Большинство классификационных признаков (критериев), используемых при построении моделей ПГС, являются количественными или хорошо ранжируются. Это определяет достижение главной задачи построения мо-делчЯ - создание гсоподосновн АИС " ТЗО ". В части реализации основного принципа разработки АИС в икж&нернзй геологии - принципа коякордантности, все полученные в процессе исследований элементы структуры ПГС обоих уровней включены в структуру инфор-матрзнного обеспечения АИС " ТЗО ".

3.2 Автоматизированная информационная система

"Территории захоронения отходов" '

АИС " ТЗО ", являясь частью целевого мониторинга, предназ-ндчяща для обеспечения справочной и прогнозной информацией управ-лгагэдх решений по охране и рацио!тьному использования природных р- '-урсо!} при выборе уест размещения, проектировании и эксплуатации погигонов захоронения твердых бытосих отходов г. Косквн. .

Основной цэдья ооздагип АИС "ТЗО Москвы" является обобщение и стандартизация маториелоз о состоянии и изченетлх !!}й<ред-нзй срода на торрпт^рич прсект.груяплс и в зон? вляягая суг.чстпу-пгппс полигонов зллсрокэдаит отходо?, зэяат гтрлгпгзл я зрс-

логически рационального управления природной средой на всех стадиях работ: от выбора мест для размещения полигонов захоронения отходов (перспективных районов и перспективных участков) до закрытия полигонов и проведения рекультиваципнно-восстановительных работ, а такасэ повышение эффективности природоохранных мероприятий, осуществляемых в пределах влияния полигонов захоронения отходов.

Следуя принципу конкордантности структура функциональной части АИС "ТЗО Москвы" исходя из ее целей включает две подсистемы: АСИС и АПДС, Перечень задач и информационные связи между ними показаны в таблице 4, а схема функционирования АИС "ТЗО Моркры" на рис. II. На»рис.12 представлена структура информационного обеспечения АИС* "ТЗО Москвы".

Входная информация содержит данные по скважинам, материалы режимных наблюдений, природно-хозяйсявенную характеристику перспективного района, перспективного участка и полигона, а также результаты'специальных исследований по изучении миграционных параметров водоносных горизонтов.

Все данные формируются в пяти массивах информации (рис.12). Массив информации "Скважина" включает показатели по входньы документам 1-16 (рнс.П), массив информации "Режим" - показатели по входным документам 17-36, массивы информации "Полигон", "Перспективный участок" и "Перспективный район" соответственно показатели из входных документов 38, 39. и 40 (рис.11). Показатели входного документа 37 включаются в зависимости от объекта, на котором проводились миграционные исследования в массив информации "Полигон", "Перспективный участок" или "Перспективный район".

Как показано на рис.II выходные документы в справочно-ин-фсрмационном редкме функционирования АИС "ТЗО Москвы" формируются средствами СУВД из баз данных "Полигоны", "Перспективные участки" и "Перспективные районы" (выходные документы I рис.11). Результаты решения прогнозно-диагностических задач(функционирование АЩС) поступают для хранения в базу данных "Прогноз" Запросы могут поступать по всем четырем базам данныз.

Контроль и отбраковка информации осуществляется на двух уровнях: предмаиннгкй и малинный. Предмашинный контроль данных осуществляется при внесении их во входные документы путем содержательного анализа последних. Машинный контроль исходной информации проводится в два этапа: контроль при вводе и логический контроль. Контроль данных при вводе осуществлялся средствами СУЭД.

g

»

й s

fi к

tï a

£ я

к r>

i I

ÍH

o el Сц n

с

о

Ц

со о

Ë-S

о fx,

i

ф

as

Is

■ш и

ч

й 1 V

tí «

1

6) H

о í>» H

> о

« tí

«.1

Pf £

Б

о

о ïi и

s &

CJ

tëfa «as

I

э

t1 H и

5СК Р<о g

>§•8*3

■s к

К КОЙ о по

ё Sis lí

yo о а и ocriti

о i; w к S;

tío С,

С Ort U".

g PP'

Ti " г.

« s: Ч ?!

fcî'gi ;■! --sí !

U 4,- f, о , о«--. К

ggÄP.

; í v; 4

¿I o i¿ á

g ts «J

ц £« к о е-; o

mpt

ООО t>

С « -, fe o

Eis

ri « £

о с о »f-^K tí ¿J о

Я«Ч< «soï:-

« „ г

о «: К ГьО G о о

¡Í

о

H Î.J

as

а ь! sa et

Ü «

g, t«

О

I

j.; Я

в

>1

хз О

ёГ

л

i

я

о

о

G

и

ж о «

ñ

и «

«•■» о

Kfí

к sí

&ÍI

í> ! -*) v'l

К í.'

!

*** Ci

Eis

о о &§•

п

Ь R

M

О M

" г

О sr.

Ей оЦ

Ci ÉJ it Р О

г : а в

«j V M о иг* О о с

п я

S

i) n

a,

и

l^'.ïi

!ïr«.;«.*:saHe: аасодаг» докушята: I.- сираао«- ,i -ая|0рмацясгаш11 yposevti

2 ~ прогдозда-даауностячеегай уроггаа

Рис.К. Структура ш^эрмагргоп-юго обеспечения ЛИС '430 Hockkj"

Фн предполагает проверку типа данного, формата и интервала изменений. Логический контроль осуществляется пакете»! сервисных программ. Под логическим.контролем понимается проверка наличия содержательной геологической взаимосвязи между характеристиками, данных (например, сумма всех характеристик гранулометрического состава песков должна равняться 100% и т.д.). Логическому контролю подвергаются не только числовые, но и символьные данные, которые проверяются путем сравнения знаков в классификаторах на совпадение.

Программное обеспечение АИС "ТЗО Москвы" кроме СУЦЦ, включает пакет сервисных программ, которые реализуют алгоритмы логического контроля данных, и пакет прикладных программ, предназначенных для моделирования и прогнозирования изменений природной среды в зоне.влияния существующих и проектируемых полигонов захоронения отходов.

Прогнозирование осуществляется двумя путями:

1) составлением прогнозных моделей функционирования ПГС по- . лигона (локальный уровень);

2) методом аналогий. .(

Первый путь базируется на положении, что каждый существующий и проектируемый полигон захоронения отходов представляет собой уникальную ПГС. Составление прогнозных моделей должно бап.гро-ваться на изучении механизма взаимодействия конкретных отходов с конкретными природными условиями. Для каждого полигона должна составляться своя постоянно-действующая прогноано-диагностичес.сал модель. Второй путь, основанный на методе аналогий, позволяет получить лишь качественный, предварительной прогноз изменений прир родной среды, но со значительно меньшими издержками времени и материальных средств. Кроме того этот метод позволяет создавать аналоги как универсальные модели, учитываищие весь спектр изменений природной среды. Конкретный полигон определяется как некоторая область в многомерном пространстве признаков, где .. параметры и характеристики геоэкологических условия, а У^,^» • •

- технологические характеристики и условия объекта..

Тогда воздействие объекта на прутроднуп среду можно представить в виде функции:

2 к • р(х1,х2,...,хп) "х,У2.....У«)

где к - показатель типа воздействия.

Отсюда вытекает, что тип возд®Яет""я определяется или тгш сочетание параметров X и У. Аналогом *удет являться объект

сиавестмшрядом Xj^,...,!,,; и ^• Характеристика

2 является прогнозной, а для аналога она определяется по результатам комплексного изучения изменений природшж услоиий п*д воздействием полигонов на фиксирований момент времена, •

Прогноз рсуцвствляетел путем сопоставления показателей природных условия участка ( объекта прогноза) с таховши на объектов аналоге. Для некоторых существую«^ и проектируемых полигонов захоронения твердых бытовых отходов г.Москвы был осуществлен прог-- ноз изменения природных условий по разработанной методическое схе-: ме. Оценка достоверности результатов прогноза, выполненного в частности для полигона "Июва'|, даяа удовлетворительные результаты. Поэтому данный метод и является базовш при создании АВДС как одной из основных подсистем АИС "ТЭО Москвы".

.W' "".V Заключение V ''"'•

Выподренные исследования позволяют сформулировать следующие основные выводы, определяющие теоретическую и практическую значимость работы. . v:

1. Разработанная классификация прогнозов ЭГД, выполняемых ыето- : . дами математического моделирования, отражает современное состоя. ние проблемы изучения и прогн озирования ЭГЦ и намечает пути ее

решения. ■■ ;

2. Введено понятие системы применительно к разработке АИС в инженерной геологии, на базе которого разработана методика построения моделей ПЕС, как геоподоснов АИС, которая включает: выбор способа фиксации и определения границ ПЕС; исследование и построение структуры ПГС; анализ и методы построения функциональных моделей ПГС как в пространственном (симфоническом), так и временном (диахроническом) срезе; изучение эволюции, охватывающей период развития геологической среды до возникновения ПЕС.

3. Разработана методология построения АИС в инженерной геологии, которая базируется на системном подходе. В качестве основного теоретического принципа создания АИС в инженерной геологии выдвинут принцип конкгрдантности.

Для успешного внедрения .АИС предлагается ввести в техноло- : гкю инженерно-геологических исследований новый этап - подготовка ' материалов для ввода в ЭШ, выполнение которого должны осуществит . непосредственные исполнители. •/ . '..••• 1

4. Предложена обобщенная структура функциональной и обеспечиваю-

.ЦвЙ частей АИС в инженерной геология. Показано как на основе анализа структуры изучаемой ПТС должно строится информационное обеспечение АИС. Даются методические и Практические рекомендации по созданию каждого из выделенных элементов информационного обеспечения. '

5. Концепция перманентного моделирования и прогнозирования ЭГП . на базе АИС заключается в периодической корректировке моделей и прогнозов по ним составленных по мере поступления новой информации о степени интенсивности" изучаемого процесса или изменении концептуальной его модели. В качестве теоретической основы концепции предложен метод стохастических моделей. Разработаны алгоритм построения стохастических моделей ЭГП и алгоритм выполнения прогнозных досчетов на заданный период. Как показал опыт использования при изучении ГЙБВ, метод стохастически:; моделей дает хорошую сходимость выполнения количественных прогнозов с фактическими характеристиками процесса. • _

6. Разработана методика оценки точности прогнозов. Выделены два "вида" оценки точности прогнозов ретроспективная и эмпирическая. Показана их научная и практичебкая значимость при изучении я прогнозировании ЭГП. . ' _

7. На основе выполненных научно-методических исследований разработаны принципы и методика построения: общих и специальных структурных моделей ПТС водохранилищ, являющихся геоподосновой А1!С ■ "Берега водохранилищ" и моделей П1С регионального и локальнаго уровней как геоподосновы АИС "Территории захоронения отходов". Приведены общая структурная модель ПГС водохранилищ Волжского каскада, специальные модели ПГС Волгоградского водохранилища, фрагменты модели ПЕС Московской области (региональный уровень) -

и модели ПГС для конкретных „.олигонов -захоронения зтходов.

8. Функционирование ПГС водохранилищ исходя из разработанной ые-г то дики их построения рассмотрено вдвух аспектах: ' диахроническем' и синхроническом. В качестве диахронической модели, функций ярова?-ния ПГС водохранилищ предложены кинематические модели; а в качестве синхронической - дйнамические. Рагработан алгоритм построек;;?* динамических моделей. ' ■"'...

9. Выявлены следующие основные заксн:->зрности ШЕВ Волжского яаэ-каса: '"'-''".

- по кинематически моделям: н орав нон едлетп^Г харак-

тер; стадийность,' цикличность и фаясвосг'> процесса; .

- бг

- по динамический моделям: изменение степени влияния факторов на-ШШ в пространстве (от водохранилищу к водохранилищу; внутри водохранилища от левого берега к правому и т.д.);' изменение'информативности факторов во времени (от стадии к следующей , стадии процесса; внутри стадии и т.д.); кумулятивный эффект запаздывания влияния фактора или группы факторов на ШБВ; рекимно-ре-вонансный эффект совпадения во времени экстремальных значений факторов.

10. Реализация выполненных научно-методических разработок пока-' зана на примере созданвд и эксплуатации АИС "Берега ВВК", как Основной подсистемы литомониторинга ВВК. Структура функциональной и обеспечивающей частой АИС "Берега ВВК" отражает особенности ШБВ Волжского каскада и применяемые методы изучения и прогнозирования этого процесса. На примере непкольких створов Куйбышеве-, кого водохранилища показано применение методики перманентного моделирования и прогнозирования ШЕВ на базе АИС.

11. Разработана технологическая схема создания целевого монито- -ринга "Территории захоронения отходов". Одной из основных чвотвй .мониторинга является АИС "ТЗО", разработка которой была проведена на основе выполненных научно-методических исследований для условий Московской области. В качестве метода прогноза изменений природной среды в зоне влияния полигонов захоронения отходов предложен метод аналогий, использование которого дало удовлетворительные результаты. "■--.•;' .. • ~

Основные'положения диссертации опубликованы в следующих -работах автора: • ••-.••

I. Прогноз переформирования берегов водохранилищ методом регрессионного анализа. Изв. ВУЗор, серия "Геология и разведка" И,,1972, » II. . - 1 .;■'■ .

Z. Количественная оценка роли повторяемости волн различной высоты в переработке берегов водохранилищ (на примере Волгоградского водохранилища). Труды ВСЕГИНГЮ вып. 78,Ы,,1974 /соавторы М.Ц.Адас, Д.]Р~Чукьянова/.

3. Некоторые закономерности процесса переформирования берегов Волгоградского водохранилища. Труды ВСЕГИНГЮ вып. 103,Нм 1975. , ; "-.. ■

4. Стохастические модели процесса переработки берегов водохранилищ. Труды ВСЕГИНГЮ вып. 86, М., 1974/соавторы М.М.Адас, В.К.Епииин/. ;

-5. Об эффективности кинзматических моделей для прогноза переработки берегов водохранилищ. Тезисы доклада 1У Всесошного совещания по изучении берегов Сибирских водохранилищ. Якутск,1975 / соавторы М.М.Адас, М.М.Злланский/.

6. Опыт прогнозирования переработки берегов сущестпута!?1х водохранилищ методом стохастических моделей. "Экспресс-информация", серия "Гидрогеология и инженерная геология" ВИЭМС 1г8, М., 1974 / соавтор В.К.Елияин/.

7. Методика прогноза переработки берегов существующих водохранилищ (на примере Волгоградского водохранилища). Тезисы докладов 1У Московской городской конференции молодых ученых и спеаиалис-тоа ВСЗПШГЮ (10-12 апреля 1974), М.,1974 /соавтор В.К.Очиеин/.

б. Оценка точности прогнозов переработки берегов водохранилищ. Труды ВСЕГИНГЕО вып. 118, М.,1976.

9. Анализ сходимости прогнозов переработки берегов водохранилищ, выполненных по кинематически.! моделям. Изв.ВУЗов, серия 'Теология и разведка" 1Г 7, М.,1977 /соавторы М.М.Дцас,М.М.Элланский/. ,

10.Прогнозы процесса переформирования берегов водохранилищ. Изд. "Энергия", М.,1979,с.148 /соавтор В.К.Епишин/.

11.Кинематические модели процесс переформирования берегов водохранилищ. Язв.ВУЗов, серия "Геология и разведка" ]р II, М., 1979.

12.Второй цикл инженерно-геодинамических прогнозов' по Волжскому каскаду водохранилищ и автоматизированная прогнозно-диагностическая система - "Волжский каскад водохранилищ". Труды !1еж-дународного симпозиума "Проблемы инженерной. геологии в гидротехническом строительстве" тем I, Изд. "Мецниереба", Тбилиси,1979 /соавторы М.М.Дцас, В. К. Отчин, В.И.Савченко/.

13.Основные закономерности формирования берегов Волжских водохранилищ. Изв.В^Зов, серия "Геология и разведка" )," 9,М., 1979 (депон. в ВИНИТИ) /соавтор М.М.Дцас/.

14.Основные этапы разработки АИПС "Инженерная геология Москвы" Бюл.МОИП, 1980, том 55, вып. 5.

15.Общие принципы разработки автомагизированных информационно-поисковых систем в геологии. Тезисы докладов 1У Мемэедомствен-ного совещания по мелиоративной гидрогеологии, инженерной геологии и мелиоративному почвоведению ( Ашхабад, 20-23 октября 1980-) "Регулирование режима подъемных вод на мелиорируемых землях", М., Й80 /соавтор И.С.Комаров/.

1К.Что такое АИПС "Ишьчшрная геология Ноский".Журнал "Городское хозяйство Москвы" № 5,Ц.,1981 /соавтор Г.Л.Кофф/.

1?.Описание системы получения и обработки информации по инженерной геологии г.Москвы. Изь.ВУЗов1 серия "Геология и разьед-ки", ),' 10,1901 (депн. в ВИНИТИ).

Задачи автоматизированной информационно-поисковой системы "Герата водохранилищ". Изв.ВУЗов, серия "Геология и разведка", )? К. ,1962 /соавтор К.Ц.Адас/.

1У.11етодика построения вероятностной динамико-кинематичвс-кой подели процесса формирования берегов существующих водохранилищ. Тезисы докладов к У'совещанию по изучении Сибирских водохранилищ. Ирктск, 1980. .

20.Инфоыационная база АШ1С "Инженерная геология Иоскеы" . "Разработка и создание АСУ-геология" вып. 4(36), ВИЭЫС, Ц.,1582.

21.Особенности разработки и структура автоматизированных т4«^ационно-поисковых систем в инженерной геологии.. Изв.ВУЗов, серия "Геология и разведка" № 3, И.,1903.

Системный подход и автоматизированные информационно-поисковые системы в инженерной геологии. Тезисы доклада Всесоюзной конференции "Сисчыньй подход в геологии" (17-Л9 мая 1983) , 1903.

23.Разработка АИПС "Инженерная геология Москвы" на базе " , конструктивной теории геосистем Тезисы доклада Всесоюзной конфе- [ ренции "Системный подход в гнологии" (17-19 мая 1903),М.,1983,

24.Перспективы развития автоматизированных систем обработки ¡;.,-янных ражим них наблюдений, В сборнике "Режимные инженерно-геологические и гидрогеологические наблюдения в город ах", 1!., Наука, 1903 /соавтор И,С.Комаров/.

2п.Некоторые аспекты разработки АИПС "Инженерная геология Иосквы", Бюлл.МОИП, отд. геологии, 1983,трм 58 вып.4 /соавтор И.С.Комаров/.

'¿6.функционирование АИПС "Берега водохранилищ Волжского к-* :када" в еправочно-инфорыационнсм режиме, Бюлл.и0Ш,0ТД. 1 ..а,-! 1983,том 58 вып.4./соавтор Н.И.Адас/.

¿7.Основные принципы и методика разработки автоматизированных инфорыациогчо-поисковых систем в инженерной геологии. Тезисы докладов У Всесоюзной конференции "Проблемы Инженерной геологии ь связи с прошщденно-гракданским строительством и разработкой иьсторождыний полезных ископаемых". Свердлрвск,1984 /соавтор И.С.Комаров/,

26.0собенности математического моделирования акаогеших

-ф -

геологических процессов. В книге "Долговременные прогнозы проявлю -, ния экзогенных геологических процессов", Ы.,Наука,19о5 /соавторы М.М.Адас, В.А.Коробейников/.

29.Математическое моделирование экзогенных геологических процессов и автоматизированные системы в инженерной геологии, lias. ВУЗов, серия "Геология и разведка" № 5, 1985.

30.Создание автоматизированных информационных систем и проблемы мониторинга экзогенных геологических процессов. IJrauire "Мониторинг экзогенных геологических процессов". Тезисы докладов научно-технического семинара (Ташкент, 1966),М.,1966.

31.Автоматизированные фактографические информационно-поисковые системы в инженерной геологии (современное состояние, пути развития и использование). Обзор "НТИ в реологии", М.,1965.

32.Использование системного подхода при создании автоматизированных информационно-поисковых систем в инженерной геологии. Тезисы докладов II Всесоюзной конференции "Системный подход в геологии", М.,1986. \

33.Изучение и прогноз переработки берегов водохранилищ. Журнал "Разведка и охрана недр", № II,M.,1966 /соавторы М.М.Адас, В.А.Коробейников/.

34.Проектирование и эксплуатация полигонов захоронения отходов. "Итоги науки и техники",серия "Общая геология", том 23, Ы.,ВИНИТИ,1987, 78 с. /соавторы Ю.Б.Осипов, Б.В.Графский/.

35.Изучение и методика перманентного прогнозирования изменений геологической среды городов на базе автоматизированных информационных систем. В книге "Современные проблемы инженерной геологии и гидрогеологии территорий городов и городских агломе-

,М.,Наука,1987.

35.Целевой мониторинг территории захоронения отходов. Изв. ВУЗов, серия "Геология и разведка" 10, Ы., 1968 /соавторы Н.В.Демин, С.В.Делятицкий/.

37.Автоматизированная информационная система для решения геолого-экологических задач. Обзор "Математические методы и автоматизированные системы в геологии" ВИЭМС, Ы.,1986 /соавторы О.Н. Iîa;,;',.;<?;ja/.

38.Охрана окружающей среды. Учебное пособие, ЫГРИ, 14-. ,19Ь9.

39.Пр;менение нятематических методов при решении задач охраны и рационального использования геологической среды. Часть I. Учебно-методическое пособие, ЫГРИ, К.,1992 /соавтор А.В.Мпхайло-

- Ь\ -