Концептуальные модели, являясь наиболее простыми из класса детерминированных моделей, занимают как бы промежуточное положение между эмпирическими и более сложными физико-математическими моделями. Концептуальные модели, как и эмпирические, основываются на методах идентификации, т. е. математического описания физической системы по данным наблюдений на ее входе и выходе. Но в концептуальные модели уже на этапе их разработки закладывается априорная информация об определенной структуре изучаемой системы. Как правило, концептуальная модель физической системы включает относительно небольшое число структурных элементов, которые схематизируют отдельные процессы, протекающие в природной системе. Связь между разными элементами модели устанавливается в общем случае нелинейной, чтобы попытаться отразить характер гидролого-геохимических систем, который нельзя адекватно представить линейной моделью (например, в гидрологической подсистеме источником нелинейности могут быть условия увлажненности почв, определяющие питание подземных вод и соотношение величин поверхностного и подземного стоков [Андерсен, Берт, 1988], в геохимической подсистеме процессы химических превращений).[ ...]
В совершенствовании научных знаний о гидролого-геохимических системах ведущая роль принадлежит физико-математическим моделям. Априорные знания о природной системе являются той базой, на которой исследователь возводит физическую модель. Взаимодействия между различными компонентами этой модельной системы (причинно-следственные связи) описываются с помощью математических уравнений.[ ...]
Физико-математические модели могут обеспечивать получение прогнозов по многим выходным параметрам, что дает принципиальную возможность оценивать с их помощью последствия изменений, происходящих на водосборном бассейне, и что является важным для перспективного планирования экологически разумного водопользования. Последовательная физическая теория и математический аппарат, используемые в этих моделях, в некоторых случаях позволяют обосновывать структуру более простых моделей, давая, например, физическое толкование параметрам, заложенным в концептуальных моделях. Так, для задач гидрологии, связанных с неустановившимся движением воды в речных руслах и на поверхности водосбора, достаточно хорошо изучены возможности перехода от гидродинамических к концептуальным моделям, которые в этом случае называют инженерными или гидравлическими [Кучмент, 1981].[ ...]
Не следует думать, однако, что разработка физико-математических моделей требуется только для развития теории нередко такие модели позволяют решать и целый ряд задач управления водными ресурсами (см., например, [Кучмент и др., 1983]).[ ...]
При создании гидрологических подмоделей очень важно располагать информацией о метеорологических параметрах, особенно о количестве атмосферных осадков, недостатке насыщения грунтов, химическом составе воды, данными о природных условиях смежных водосборных бассейнов. Поэтому наличие гидрометрической информации и ее полнота являются необходимыми условиями для разработки физико-математической модели водосборного бассейна. Однако, даже в том случае, когда гидрометрические наблюдения на изучаемой территории ведутся, их продолжительность и точность могут препятствовать созданию моделей определенного класса. И причина здесь в том, что для калибровки и верификации сложных детерминированных моделей может потребоваться слишком большой объем информации, который часто оказывается просто недоступным.[ ...]
Ясно, что реализация подобной модели требует оценить предварительно величины, входящие в выписанное уравнение, что осуществить довольно сложно ввиду огромного множества природных и антропогенных факторов, оказывающих на них существенное влияние. Поэтому часто эти параметры оцениваются путем калибровки балансовой модели, что делает ее мало чем отличающейся от эмпирической модели. А это означает, что использующие био-геоценотический подход балансовые модели, не давая представления о динамике основных компонентов системы, обладают малой прогностической ценностью [Сысуев, 1986; Хрисанов и Осипов, 1993].[ ...]
Здесь, видимо, будет уместным сделать несколько замечаний о самой процедуре калибровки моделей неточечных источников, поскольку эта процедура в некоторых случаях может быть одним из этапов создания экологической модели [Jorgensen, 1986].[ ...]
Вернуться к оглавлению