Отчет ИВМ СО РАН за 2004 год

Интеграционные, целевые, экспедиционные проекты, гранты СО РАН

• Комплексные интеграционные проекты
• Междисциплинарные интеграционные проекты
• Экспедиционные проекты
• Целевая программа СО РАН «СуперЭВМ»
• Целевая программа СО РАН «Информационно-телекоммуникационные ресурсы СО РАН»
• Гранты сибирского отделения РАН

Комплексные интеграционные проекты

Организации-исполнители:
ИВМ СО РАН, ИВТ СО РАН, ИФТПС СО РАН

Координатор:
д.т.н., проф. В. В. Москвичев

Исполнитель от ИВМ СО РАН:
д.т.н. А. М. Лепихин

Для решения задачи оперативного прогноза цунамиопасности территории Тихоокеанского побережья по потокам данных предложено использовать автоматизированные системы поддержки принятия решений, которые позволяют заблаговременно оценить параметры волны в различных пунктах от реального очага цунами. При этом возникает проблема выявления закономерностей в наборах исторических и расчетных данных от модельных очагов. Применение традиционных статистических методов в этом случае не дает удовлетворительных результатов, вследствие априорной неясности вида искомых закономерностей. Для решения задачи предлагается использовать регрессионные (нейросетевые) алгоритмы на основе оптимизационных принципах. Реализация алгоритмов осуществлена в программном комплексе «Модели», выполняющем оперативный синтез аналитических моделей по большим массивам эмпирических и экспериментальных данных. Синтезируемые аналитические модели приближенно воспроизводят характерные для исходного объекта причинно-следственные связи, в той мере, в какой эти связи проявили себя в исходном наборе данных.

Выполнено моделирования исследуемых очагов цунами. В качестве первого варианта для прогноза местоположения очага реального цунами 1996 г. были взяты линейные комбинации прогнозируемых координат, полученные по каждой нейросетевой модели. В итоге, очаг цунами расположился между модельными очагами В3 и В4 (рис. 1).

Рис. 1. Оценки местоположения очага цунами 1996 года вдоль Алеутских островов.

по четырем регрессионным моделям.

Выполнена систематизация данных по природным и техногенным источникам опасности Республики Саха (Якутия). Приведенный анализ физико-географических условий развития республики показал, что основными источниками возникновения ЧС являются природные риск-факторы, связанные с воздействием весенних паводковых наводнений, а также лесными пожарами и землетрясениями, особенно в северных районах. Определены зоны сейсмической опасности в 6 — 9 баллов. Выполнены методические разработки для совершенствования информационной системы (ИС) «Паводки», функционирующей в органах управления по делам ГО и ЧС краевого и регионального уровней.

Выделены основные техногенные источники опасности. К ним относятся объекты нефтегазовой промышленности и предприятий энергетического комплекса (газопроводы, хранилища газового конденсата, нефти и нефтепродуктов), предприятия химического комплекса (Якутск, Мирный, Нерюнгри, Удачный, Хандыга, Покровск, Айхал), плотины водохранилищ (Вилюйская, Бердигестяхская).

Обобщены и систематизированы данные по техногенным источникам чрезвычайных ситуаций Красноярского края. Показано, что снижение экономического потенциала промышленных предприятий и старение основных производственных фондов в условиях экономического кризиса создает предпосылки для роста числа чрезвычайных происшествий. В связи с этим предложена структура системы управления безопасностью, основанная на элементах декларирования и диагностирования технического состояния объектов. Структура включает блоки: статистического анализа, моделирования и мультиобъектного риск-анализа. Статистический анализ заключается в обработке разнородных потоков данных (данные декларирования и экспертизы проектов, результаты технического диагностирования, статистика аварий и т.п.) и распознавании критических ситуаций на промышленных объектах с оценкой вероятностей критических событий. Моделирования состоит в формировании модели оперативной ситуации на рассматриваемой территории и визуализации этой ситуации на карте. Мультиобъектный риск-анализ содержит оценки возможных последствий техногенных аварий на рассматриваемом предприятии для соседних объектов и жилого сектора. Здесь строится мультиобъектное дерево последствий с количественными оценками ущербов и потерь, расчетом необходимых сил и средств для локализации и ликвидации последствий чрезвычайной ситуации.

Проведен сравнительный анализ методик оценки последствий аварий взрывопожароопасных и химически опасных объектов. Показано, что, не смотря на различия в подходах, приближенность и ограниченность исходных данных нивелирует результаты оценок. Поэтому при решении практических задач следует применять те методики, которые соответствуют исходным данным.

Для территории Красноярского края создан Паводковый атлас региона на основе топографических карт масштаба 1:1000000. В настоящее время ведутся работы по переносу информации на цифровые карты масштаба 1:20000 и крупнее, что позволяет более детально оценить обстановку на конкретной территории. Для прогнозирования паводков разрабатывается ЭГИС-2007. Данная система решает следующие задачи:

Отображение паводковой обстановки на территории Красноярского края.

Оценка паводковой обстановки в административном (гидрологическом) районе края.

Поддержка принятия решений при затоплении населенного пункта (на примере трех населенных пунктов Минусинского района).

Планирование взрывных работ для ликвидации заторов льда при вскрытии рек.

В качестве картографического материала используется лоция реки М1:50000 и карта территории, базы данных по промерам льда в створах, а также ретроспективный материал по проведенным взрывным работам.

Проведены комплексные исследования сейсмоопасности участка, включающего 300 -километровую зону вокруг Красноярской агломерации. Согласно зависимости интенсивность-расстояние-магнитуда для Северной Евразии (рис. 2), землетрясения с эпицентрами на данном участке полностью определяют сейсмическую опасность выше 5 баллов по шкале MSK 64 (сотрясение от события с М = 7 затухает до 5 баллов на расстоянии около 300 км). Выполнена корректировка карты зон возможных очагов землетрясений в районе Красноярской агломерации.

Рис. 2. Зоны землетрясений и места расположения сейсмостанций.

Основные публикации:

1. Сибгатулин В. Г., Симонов К. В., Перетокин С. А.
   Оценка сейсмической опасности юга Центральной Сибири // Красноярск: КНИИГиМС, 2004. — 190 с.

2. Надежность резервуаров и газопроводов в условиях Крайнего Севера // Учеб. пособие / Зырянов И. А., Левин А. И., Лепихин А. М., Прохоров В. А., Черняев А. П.
   - Якутск: Изд-во Якутского ун-та, 2004. — 102 с.

3. Шокин Ю. И., Чубаров Л. Б., Симонов К. В., Федотова З. И.
   Вычислительный эксперимент в проблеме моделирования и оценки риска природных катастроф // Вычислительные технологии. — 2004. — Т. 9. — Вестник КазНУ им. аль-Фараби. Сер. Математика, механика, информатика. — № 3 (42). — (Совм. выпуск. — Ч. 4). — С. 335–345.

4. Шокин Ю. И., Чубаров Л. Б., Симонов К. В.
   Вычислительный эксперимент: моделирование Андриановского цунами (1996) в Тихом океане // Вычислительные технологии. — (Спец. выпуск). — 2004. — С. 111–122.

5. Ларионов В. П., Махутов Н. А., Москвичев В. В., Слепцов О. И., Черняев А. П.
   Проблемы создания и эксплуатации технических систем для регионов Сибири и Крайнего Севера // Тр. II Евразийского симп. по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. — Пленарные доклады. — Якутск: ЯФ ГУ «Изд. СО РАН». — 2004. — С. 5-9.

6. Слепцов О. И., Левин А. И., Большаков А. М., Лыглаев А. В.
   Основы обеспечения техногенной безопасности крупногабаритных металлоконструкций Севера // Тр. II Евразийского симп. по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. — Пленарные доклады. — Якутск: ЯФ ГУ «Изд. СО РАН». — 2004. — С. 107–117.

7. Слепцов О. И., Аковецкий В. Г., Стручкова Г. П.
   К вопросу управления безопасностью магистральных трубопроводов // Тр. II Евразийского симп. по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. — Пленарные доклады. — Якутск: ЯФ ГУ «Изд. СО РАН». — 2004. — С. 348–352.

8. Слепцов О. И., Аковецкий В. Г., Стручкова Г. П. Шиманский А. А.
   Геоинформационное обеспечение мониторинга природно-технических систем // Тр. II Евразийского симп. по проблемам прочности материалов и машин для регионов холодного климата. — Пленарные доклады. — Якутск: ЯФ ГУ «Изд. СО РАН». — 2004. — С. 336–348.

9. Аковецкий В. Г., Слепцов О. И., Стручкова Г. П.
   Кибернетическая система управления природно-техногенной безопасностью на территории Республики Саха (Якутия) // Наука производству. — 2003. — № 8. — С. 44-47.

10. Слепцов О. И., Левин А. И., Аковецкий В. Г., Стручкова Г. П.
    Информационные технологии управления безопасностью магистральных трубопроводов // Наука производству. — 2003. — № 9. — С. 62-65.

(Отдел машиноведения)