|
184
4-ШЎЪБА
АҚЛЛИ ҚИШЛОҚ ХЎЖАЛИГИ УЧУН
ТЕХНОЛОГИЯЛАР ВА ВОСИТАЛАР
185
АНАЛИЗ МОДЕЛИ ДЛЯ БАЛАНСА ПОТОКА ИНФОРМАЦИИ
(на примере подземных вод)
Ж.Х. Джуманов (профессор (д.т.н), ТУИТ им. Мухаммада ал-Хоразмий)
Р.Э. Яхшибоев (магистрант, ТУИТ им. Мухаммада ал-Хоразмий)
Ш.И.Холдоров (магистрант, ТУИТ им. Мухаммада ал-Хоразмий)
Анализ баланса потоков (АМП) (англ. flux balance analysis, FBA), — метод
математического моделирования метаболизма, позволяющий определить
скорость реакций в метаболической сети (одном пути или наборе путей). Метод
применяется в моделировании разных воздействий на клетку или оптимизации
условий её роста. Ключевыми особенностями метода являются использование
стационарного приближения (допущения, при котором концентрация каждого
вещества считается постоянной) и малая потребность в вычислительной
мощности.
Потоки могут быть разными:
- транспортные
- интернет
- информационные
- водные
- программные
- тепловые
- энергии и т.д
В данном статье рассмотрена водные (подземных) поток.
Расчеты водного баланса по совокупности приходных и расходных
потоков влаги в их динамике и взаимосвязи весьма сложны и трудоемки.
Составляющие компоненты водного баланса выступают как случайные
переменные величины, и могут быть как непрерывными функциями, так и
дискретными, и их взаимозависимость не выражается однозначно в явном виде
и является малоизученной, например, взаимосвязь между приходящими и
уходящими потоками влаги на границах зоны аэрации и поверхностью
грунтовых вод.
Основные положения моделирования в области водопользования в
настоящее время составляют основу принятия решений. Современный
инструментарий моделирования включает в себя развитый математический
аппарат и средства вычислительной техники. Отличительной чертой данного
инструментария является переход к современным персональным компьютерам,
совершенствование программного обеспечения, использование новейших
информационных компьютерных технологий, таких как технологии
геоинформационных систем (ГИС) и интернет-технологии. Все это позволяет
утверждать о создании принципиально нового подхода при компьютерном
моделировании в области водных проблем.
186
Математические модели мелиоративных систем, базирующихся на
гидродинамических дифференциальных уравнениях, имеют существенные
особенности, не способствующие построению единой методологии управления
режимом увлажнения корнеобитаемого слоя почвы.
При выборе математической модели необходимо учитывать следующее:
1.
Цели моделирования;
2.
Концептуальная модель;
3.
Сложность моделирования;
4.
Доступны инструменты моделирования;
5.
Ограничения моделирования.
Факторы, влияющие на выбор математической модели:
1. Цели моделирования:
Тип прогнозируемого(ых) параметра(ов);
Требуемая точность прогноза модели.
2.
Сложность моделирования:
Размер потока (1D, 2D или 3D) ;
Устойчивый переход;
Эквивалентная пористая среда или дискретная сеть трещин;
Насыщенный и переменно насыщенный поток;
Модель переноса растворенных веществ против отслеживания частиц.
3. Концептуальная модель:
Домен модели;
Водоносные горизонты;
Поле потока грунтовых вод;
Перезарядка / разрядка;
Подземная вода;
Взаимодействие с поверхностью воды.
4. Доступные инструменты моделирования:
Аналитические модели;
Код численного моделирования;
Платформы моделирования (GUI).
5.
Ограничения моделирования:
Временные ограничения;
Ограничения по стоимости;
Опыт моделирования.
В Узбекистане моделирование гидрогеологических процессов на ЭВМ
использовались для обработки данных по месторождениям подземных вод.
Ф.Б.Абуталиевым, Н.Н.Ходжибаевым, У.У.Умаровым разработаны численно-
аналитические методы решения для геофильтрационных расчетов откачек в
слоистых системах и программа расчета геофильтрационных параметров в
однослойных водоносных горизонтах.
187
В дальнейшем с развитием вычислительной техники при решении задач
математического
моделирования
стали
использоваться
электронно-
вычислительные машины (ЭВМ), а затем и персональные компьютеры
(ПЭВМ). Ф.Б.Абуталиевым, У.У.Умаровым, И.Хабибуллаевым и др. (1976)
разработана методика и пакет прикладных программ расчета элементов баланса
подземных вод, которые использованы для оценки эксплуатационных запасов
подземных вод.
Для
решения
гидродинамических
задач
и
моделирования
фильтрационного массопереноса используются относительно сложные
уравнения, вытекающие из «основного закона фильтрации Дарси»
Переход от дифференциальной записи к разностной может быть
выполнен после разбивки области фильтрации на сеть элементарных блоков
и записи для каждого блока уравнения баланса воды (рис.1).
Тогда частный дифференциал напора по направлению X может быть
приближенно аппроксимирован "левой" или "правой" разностями (по другим
осям координат аналогично)
Рис1. Схема баланса расходов элементарного блока в плане
1 – узел, 2 – расчетная сетка, 3 – расчетный блок дифференциал напора по
времени
где Δτ
k-1
и Δτ
k
– интервалы времени между моментами k-1 и k, k и k+1.
188
Изменение водопроводимости учтем как :
где – средняя проводимость между узлами.
может быть аппроксимирован в виде двойной разности
Поставляя в уравнение и упрощая с введением удельной межблочной
проводимости
и удельной (по мощности) емкости
где * относится к размерам блока, а также учитывая, что (Δx
j
+Δx
j-1
)/2=Δx
j
*
получаем для каждого блока в k-ый момент времени систему уравнений:
Левая
разность:
Правая разность
С помощью резюмируемого логического хода, можно проводить
качественного
анализа
современного
состояния
моделирования
гидродинамических процессов. Разработанные математические модели
ориентированы на изучение локальных месторождений подземных вод.
С разработанным комплексным математическим моделям можно
использовать в гидрогеологических объектов. На основе интегрированных
математических методов и моделей прогноза проанализированы особенности
формирования и изменения гидродинамического режима грунтовых и
подземных вод в условиях техногенного воздействия на гидрогеологическую
среду. Внедрение математических моделей для отдельных регионов
Республики Узбекистан, это решения народно-хозяйственных задач.
Литература:
1.
Закон Республики Узбекистан «О телекоммуникациях» 20.08.1999 г. №822-I. -Ташкент.
2.
Андрианов В. Тенденции развития ПО ГИС на примере продуктов ESRI // ArcReview. N2
(37), 2006. с.1-3.
3.
Джуманов Ж.Х., Р.А.Юсупов, Ш.C.Ахралов, О.Ишанходжаев. Геоахборот тизимларини
телекоммуникация технологиялари соҳасида қўлланилиши. Мухамад ал-Хоразмий
авлодлари илмий-амалий ва ахборот -тахлилий журнали. Ташкент. ТАТУ. №1(10)2020.
Do'stlaringiz bilan baham: | 
