Научно-исследовательская работа по гидрологии

2012-08-08 17:58 Анализ данных 3D Реконструкция

В период с апреля 2011 по ноябрь 2012 гг. сотрудники компании выполняли при поддержке Минобрнауки НИР на тему «Решение обратных задач на основе математических моделей формирования пространственно-временных характеристик русел рек для оперативных краткосрочных прогнозов паводков и половодья с использованием многоядерных суперЭВМ».

Проект был выполнен совместно с российскими учеными – сотрудниками Гидрометцентра России. Научный руководитель работы – Романов Алексей Викторович, к. г. н., ведущий научный сотрудник отдела речных гидрологических прогнозов ФГУБ «Гидрометцентр России».

В результате выполнения НИР был создан новый метод точного прогнозирования наводнений по редкой сети гидропостов — HQ FORECAST

Описание

Автоматизированный комплекс программных средств HQ FORECAST определяет пространственно-временные характеристики русел рек по данным наблюдений за водным режимом с целью прогнозирования уровней и расходов воды, а также позволяет визуализировать зону затопления на основании цифровой модели рельефа. Программное обеспечение HQ FORECAST объединяет в себе решение обратной и прямой задачи гидромоделирования.

Сравнение тестового прогноза, выданного HQ FORECAST с периодом заблаговременности в 3 дня с фактическими данными

Цифровой рельеф поймы реки, построенный по данным лазерного сканирования с помощью HQ FORECAST

Визуализация зоны затопления с помощью HQ FORECAST

Решение обратной задачи

Программное обеспечение HQ FORECAST с помощью решения обратных задач гидродинамики восстанавливает такие характеристики русел рек как ширина, площадь сечения, коэффициент шероховатости и пропускная способность.

Основные преимущества и область применения метода HQ FORECAST

На текущий момент в мире не существует аналогов HQ FORECAST — программного обеспечения, комплексно использующего решение обратных и прямых задач, основанных на одномерной модели неустановившегося движения воды. HQ FORECAST позволяет качественно решать задачу прогнозирования наводнений с использованием стандартных данных наблюдений за водным режимом.

Решение этой задачи особенно актуально для Российской Федерации, где ввиду значительного числа рек и большой территории существует серьезная проблема со сбором подробных гидрологических данных.

Ожидаемый эффект от внедрения HQ FORECAST

Значительное повышение точности прогнозов благодаря совместному применению решения обратных и прямых задач основанных на одномерной модели неустановившегося движения воды;
Многократное увеличение скорости выдачи прогнозов вследствие использования современных методов работы с высокопроизводительными ЭВМ;
Более оперативное и эффективное реагирование на прогнозы за счет одновременного предсказания наводнений и моделирования зон затоплений;
Возможность изменения системы организации наблюдений за водным режимом с упором на создание большего количества автоматизированных водопостов (измеряющих только уровни воды) и сокращение гидростворов (измеряющих расходов воды). Переход к такой системе организации режимных наблюдений может дать многократный экономический эффект при сохранении достоверности прогнозов.

По данным Росгидромета:

наводнениям в Российской Федерации периодически подвержены территории около 500 тыс. км2;
наводнениям с катастрофическими последствиями – 150 тыс. км2 территории, на которой расположено более 300 городов, десятки тысяч поселков и сел (поселений), более 7 млн. га сельскохозяйственных угодий.
среднемноголетний ущерб от наводнений в России оценивается в более чем 50 млрд. рублей в год
ущерб от наводнения на Кубани, произошедшем в 2011 году оценивается в 2 млрд. руб.
ущерб от наводнения 7 июля 2012 года составил около 20 миллиардов рублей. Паводок затопил тысячи жилых домов в городах Геленджик, Крымск и Новороссийск, а также в ряде поселков Краснодарского края. Были нарушены системы энерго-, газо- и водоснабжения, автомобильное и железнодорожное движение. По данным прокуратуры, погибли 168 человек, еще двое пропали без вести. Большинство погибших — в Крымске, на который пришелся самый сильный удар стихии. В этом городе погибли 153 человека, более 60 тысяч человек были признаны пострадавшими. Полностью разрушенными признаны в Крымском районе 1,69 тысячи домов. Было повреждено около 6,1 тысячи домов.