Прикладная гидрология Создание специализированных баз данных

Прикладная гидрология

Создание специализированных баз данных

Актуальность исследований n n n проблемы информационного обеспечения научных и практических задачи поиска новых приложений науки проблема доступности и распространения информации в условиях сокращения периода выполнения научно-прикладных работ

Наиболее перспективные области внедрения специализированных баз данных изучение малых рек n русловые процессы n устьевые процессы n все другие разделы гидрологии n

Особенности создания БД по состоянию малых рек

Требования к БД по состоянию рек n должна сочетаться с справочниками ГВК (коды) n n должна включать разноплановую гидрологическую, гидрографическую и водохозяйственную информацию предназначена для решения конечного числа практических задач оптимально ориентирована на водохозяйственные задачи субъектов федерации основана на использовании компьютерных технологий (MS Access)

Структура таблиц в БД n стандартные n специальные

Состав стандартных таблиц гидрографические характеристики n пункты наблюдений n осредненные данные о характерных расходах воды и наносов n гидрохимические данные n гидробиологические данные n

Состав специализированных таблиц n расчетные n служебные

Состав расчетных таблиц характерные расходы воды и наносов для устьевых створов рек n данные о геохимическом составе русловых отложений n информация о геохимическом составе почв n ……. n

Состав служебных таблиц n данные об объеме и составе водоотведения n информация о водопотреблении n таблица ПДК

Рабочее окно к БД по малым рекам Московской области

Состав БД и организация работы с ее блоками (таблицами)

Структура БД по водохранилищам России

Рабочее окно к базе данных по водохранилищам России

Информация о гидротехнических сооружениях

Рабочее окно к базе данных по устьям рек России

Математическое моделирование гидрологических процессов

Основные этапы создания моделей n n изучение механизмов гидрологических процессов выявление уравнений, соотношений для характеристики изменения составляющих речного стока при изменении определяющих факторов создание, верификация и валидация моделей численные эксперименты

Сопоставление расчетных и фактических расходов воды р. Луза (д. Объячево)

Валидация модели Гидрометцентра применительно к условиям бассейна р. Москва

Русловые деформаций в узле слиянии рр. Суда и Колпь а – условия неразмываемого дна, Q на р. Колпь – 42, 2, на р. Суда – 53, 8 м 3/с, б - Q на р. Колпь – 451, на р. Суда – 623 м 3/с, в – условия размываемого дна, Q на р. Колпь – 42, 2, на р. Суда – 53, 8 м 3/с

Проблемы математического моделирования n n в основном моделируются сток воды, русловые деформации, структура течений и распространение примесей «бесконечность» исследований создание программных средств, недоступных для других пользователей отсутствие удобного интерфейса

Пути решения проблем n n n разработка математических моделей для более широкого класса гидрологических процессов учет масштабных эффектов для распространения результатов моделирования для эталонной реки на неизученные объекты создание программных комплексов

Создание программных комплексов

Назначение ПК n n n упрощение гидрологических расчетов и прогнозов ускорение гидрологических расчетов и прогнозов решение проблемы соответствия исключительных прав разработчика метода и распространения создаваемого продукта в среде пользователей

Особенности современного периода исследований в области прикладной гидрологии n n упор на подготовку распространяемых продуктов подготовка удобного для пользователя интерфейс конкурентная борьба за пользователя, а не за исключительное право разработчика на созданный программный продукт требуется не только создавать, но и продавать свой научный товар

Алгоритм создания ПК Постановка задачи Алгоритм задачи Создание программы решения задачи и интерфейса

Роль гидролога в реализации проекта по созданию ПК n постановка задачи n определяющая n основная подготовка программы n незначительная подготовка интерфейса n существенная n создание алгоритма n n

Специфика подготовки интерфейса ПК n подготовка на все варианты возможного использования результатов расчета (прогноза) n разработка практически удобных n средств анализа и представления расчетных данных создание привлекательного образа ПК

Примеры программных комплексов

Рабочее окно программного комплекса для оптимизации пропуска половодья через Белорецкое водохранилище

Заставка к программному комплексу для оценки изменения расхода и качества воды ниже москворецких водохранилищ

Визуализация результатов расчета изменения мутности по длине р. Москва ниже Можайского водохранилища

ПК для определения гидрологических характеристик для неизученных рек

Рабочее окно программного комплекса для расчета максимальных расходов воды в бассейне Волги

Рабочее окно интерфейса к расчету минимальных меженных расходов воды неизученных рек волжского бассейна

Компьютерный учет пространственной неоднородности параметров расчетных уравнений

Перспективные направления создания ПК разбавление сточных вод и самоочищение рек n русловые деформации n затопление местности n …… n

Входные данные к разрабатываемому ПК «СТРИМС» для оценки изменения концентрации загрязняющих веществ по длине древовидной русловой сети

Рабочее окно ПК для оценки затопления поймы Оки

Создание экспертных систем

Структура экспертных систем базы знаний n базы данных n имитационные модели n средства накопления результатов сценарных расчетов n средства визуализации анализа результатов расчетов n

Базы знаний – систематизированные сведения о закономерном изменении гидрологических характеристик, состояния водных объектов при изменении определяющих факторов (предикторов)

Примеры баз знаний n глобальные, зональные, региональные, n n бассейновые, районные и местные закономерности изменения составляющих геостока аналитические соотношения и корреляционные зависимости между характеристиками водного объекта и предикторами логические связи между состоянием водных объектов и определяющими процессами

Предикторы и их вероятностное влияние на заторные уровни р. Малая Северная Двина

Экспертные оценки площади и глубины затопления местности в районе г. Великий Устюг

Разрабатываемые на кафедре экспертные системы n сценарная оценка гидрологических последствий возможного изменения климата n оценка последствий колебания уровня Каспийского моря

ГИС-проекты в гидрологии

Преимущества ГИС-проектов n n n исключительно полезны при изучении пространственно распределенных объектов и характеристик объединяют БД, БЗ и пространственновременные распределения гидрологической информации обеспечивают привлекательность результатов исследования и возможность быстрого повторного обращения к решенным задачам и обследованным объектам

Пример использования раздела БД в ГИСпроекте по малым рекам Московской области

Учет разнообразия типов водного режима рек по бурятскому варианту трассы нефтепровода Россия-Китай

Характеристика опасных русловых и гравитационных процессов на участках переходов СЕГ через реки Вологодской области

Легенда 1 к ситуационной карте

Легенда 2 к ситуационной карте

Опасности ГИС-проектирования n «выпячивание» методического аспекта исследований n снижение внимания к научной «начинке» работы, к анализу результатов применения ГИСпроектирования

Итоги учебного курса

Результаты совместной работы общие представления о научных подходах к организации научной работы n возможность их использование в дальнейшей работе n возможность применения для организации работы над дипломным проектом n

Отчетный материал по курсу – текст с приложением полученных сведений к характеристике дипломной работы

Содержание текста название дипломной работы n основные задачи проекта n географическая привязка задач проекта n характеристика масштаба временной изменчивости изучаемых процессов, изменения состояния водных объектов n

Содержание текста n n график для характеристики оптимального выбора пространственных и временных масштабов изучения гидрологического явления, водного объекта определение раздела гидрологии, в котором разрабатывается тема работы определение видов геостока, которые будут изучены характеристика методов исследований, которые могут быть полезны для реализации задач проекта