Введение к работе
Актуальность телеи. Морские месторождения нефти обычно расположены в зоне достаточно интенсивного антропогенного воздействия на окружающую среду, а поэтому задачи проектирования и создания 'системы экологического мониторинга соответствующей акватории решаются с учетом состояния атмосферы и водной среда в прилегающих акваториях. Опыт решения подобных задач связан с внедрением ГИМС-технологии, которая обеспечивает комплексный подход к решению задачи построения системы экологического мониторинга, рассматривая любую подсистему окружающей среды как элемент природы, взаимодействующий через биосферные, климатические и социально-экономические связи с глобальной системой биосфера-климат-общество.
В результате соединения системы сбора данных об окружающей среде, модели функционирования аквагеосистемы данной территории, системы компьютерного картографирования и средств передачи данных, синтезируется единая-ГИМС территории, обеспечивающая измерение характеристик окружающей среды, их комплексную оценку с учетом имеющейся априорной информации и передачу в единый центр принятия решений.
Для акватории моря в зоне нефтяного месторождения практическое воплощение идеологии ГШС-технологии требует тщательного анализа гидрофизических и синоптических характеристик, выбора технических средств для измерения параметров окружающей среды в условиях местного климата (пониженных или повышенных температур, обледенения или сильного волнения, и т.п.), удаленности от материка. Здесь также важны обстоятельства смены внутригодовых климатических режимов, связанных с изменением физического состояния водной поверхности и освещенности.
В связи с климатическими условиями функционирования будущей системы экологического мониторинга нефтяного месторождения, отсутствием возможностей свободного размещения измерительной и передающей аппаратуры в любой точке акватории, важными оказываются задачи планирования измерений и выбора эффективных алгоритмов их обработки.
Цель работы. Целью данной диссертации является разработка обоснованного алгоритмического обеспечения системы экологического мониторинга (СЭМ) зоны моря в районе добычи нефти (газо - конден-сатного месторовдения - ГКМ).
Степень новизна результатов:
-
Впервые разработана имитационная система для вычислительного эксперимента в гидрофизических исследованиях при наличии загрязнения водной среды углеводородами нефти. Структура системы включает измерительно-информационный, обрабатывающий и прогнозирующий блоки.
-
Разработана новая типовая математическая модель транспорта углеводородов нефти в водной среде за счет реализации гидродинамических процессов и по пищевым цепям экосистемы. Модель описывается системой уравнений в частных производных параболического типа с начальными и краевыми условиями.
-
При дополнительных предположениях об используемых модельных параметрах и структуре модели впервые получены теоретические оценки единственности решения системы уравнений, описывающей динамику загрязнения в квазиоднородной водной среде.
-
Впервые на основе данных натурных измерений содержания нефти в водоемах южной части СРВ и в Южно-Китайском море даны оценки эффективности имитационной системы при мониторинге водных объектов различных масштабов. Показано, что разработанное программное обеспечение имитационной системы обеспечивает получение динамических оценок содержания нефти на поверхности и в глубоких слоях водоемов.
Практическая значилостъ резильтатов работы. Диссертация выполнялась в рамках договора о н/т сотрудничестве между ИРЭ РАН и Центром космической .физики и технологии дистанционного зондирования НЦНИ СРВ (г.ХоПШин), в соответствии с программой "Экологическая безопасность России" и по заказу ВНИПИморнефтегаз (г.Москва). Построенная система использована для вычислительных экспериментов по оценке значимости различных параметров окружающей среды в формировании и динамике пространственных распределений нефтяных загрязнений водной среды на территории России в зоне Штокмановско-го ГКМ (Баренцево море) и на территории СРВ в Южно-Китайском море.
Положения выносимые на защиту. , '
-
Комплекс взаимосвязанных иерархических моделей трансформации углеводородов нефти в водной среде позволяет автоматизировать процесс обработки информации в режиме гидрофизического мониторинга и обеспечивает возможность проведения исследований по оценке пространственных распределений параметров аквагеосистем различного пространственного масштаба.
-
Пакет компьютерных программ, адекватно реализующих алгоритмическое обеспечение имитационной системы для вычислительного эксперимента в гидрофизике нефтяного загрязнения, автоматизирует процедуры анализа данных в системе экологического мониторинга акватории в зоне влияния газо-конденсатного месторождения.
-
Методика теоретического анализа системы балансовых уравнений имитационной системы позволяет оценить единственность решения этой системы и в зависимости от соотношения ее параметров установить наличие периодических решений.
-
Результаты применения разработанной имитационной системы для оценки уровня нефтяного загрязнения водных систем различного пространственного масштаба показывают ее эффективность при комплексной оценке их динамических экологических и гидрофизических параметров. Имитационная система обеспечивает проведение вычислительных экспериментов с оценкой последствий антропогенного воздействия на аквагеосистему в рамках рассмотрения гипотетических ситуаций.
Апробация работы. Результаты диссертации обсуждались на российско-вьетнамских научных семинарах в г.Хошимине в ноябре 1992г., в апреле и ноябре 1994г., а также на научных семинарах секции кибернетики НТОРиЭС им.А.С.Попова в мае 1994г. и отдела информатики МРЭ РАН в октябре 1994г.
Публикации. По теме диссертации опубликовано 12 работ.
Стринтира и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на страницах машинописного текста, содержит 14 рисунков, 14 таблиц и список использованных источников.
