Имитационное моделирование динамики экосистем искусственных водоемов

• Автор: Комилов, Файзали Саъдуллоевич
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Душанбе
• Количество страниц: 220 с. : ил.

Введение
Глава I ОБЗОР МАТЕМАТИЧЕСКИХ МОДЕЛЕЙ ИСКУССТВЕННЫХ ПРЕСНОВОДНЫХ ЭКОСИСТЕМ 1. Водохранилища и их математическое

МОДЕЛИРОВАНИЕ

1 Моделирование пресноводных экосистем водохранилищ.

2 Особенности экосистем водохранилищ

3 Модели трофического состояния водохранилищ

4 Модели динамики популяций экосистем водохранилищ

2 Биологические основы математического моделирования высокопродуктивной экосистемы .

РЫБОВОДНОГО ПРУДА

5 Роль микробиологических процессов в экосистеме рыбоводного пруда

6 Биогены, органические вещества и газовый режим рыбоводного пруда

7 Особенности прудового выращивания рыб в поликультуре
Глава II ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭКОСИСТЕМЫ ГОРНОГО ГЛУБОКОВОДНОГО ОЛИГОТРОФНОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
1 Введение
2 Экогидролотческая характеристика Нурекского водохранилища
3 Общая структура модели
4 Экологический блок модели биогидрохимические круговороты веществ .
5 Гидрологический блок модели сегментация водоема, процессы водного обмена, седиментация, перенос веществ
6 Проверка модели на чувствительность. Идентификация и верификация модели
7 Расчеты сценарных вариантов развития экосистемы. Долгосрочное прогнозирование экодинамики водоема
Глава III ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИНАМИКИ ЭКОСИТЕМЫ РАВНИННОГО МЕЛКОВОДНОГО ЭВТРОФНОГО ВОДОХРАНИЛИЩА
1 Введение
2 Краткое описание экосистемы Кайраккумского водохранилища
3 Структура модели. Сегментация водоема
4 Экологический блок модели1
5 Гидродинамический блок
6 Блок перемешивания
7 Идентификация и верификация модели. Эксперименты с
моделью
Глава IV ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УПРАВЛЯЕМОЙ НАГУЛЬНОЙ ЭКОСИСТЕМЫ РЫБОВОДНОГО ПРУДА
1 Введение
2 Гидрологическая и физикохимическая характеристика
опытного рыбоводного пруда и водоподающего канала
3 Микрофлора и химический состав донных отложений
опытного рыбоводного пруда
4 Рыбоводные результаты по опытному пруду
5 Концептуальная модель экосистемы рыбоводного пруда
6 Анализ концептуальной модели экосистемы рыбоводного
пруда на качественную устойчивость
7 Описание основных функциональных зависимостей
8 Идентификация модели. Компьютерные эксперименты с
моделью экосистемы рыбоводного пруда
Заключение
Выводы
Литература


Существующие попытки классификации с точки зрения биологических или экологических признаков (Айзатуллин, Шамардина, ) не предлагают какой-либо дихотомии моделей и скорей являются лишь систематизированным описанием самих моделей. При. Сильные пространственные неоднородности, с которыми приходится сталкиваться при анализе водохранилищ, делают малоприемлемыми «точечные» описания экосистем. В то же время недостаток экспериментальной информации не позволяет строить «непрерывные» модели. Сегментный подход является разумным компромиссом между детальностью непрерывного описания и агрегированностью точечного. Он позволяет максимизировать использование экспериментальных данных об экосистеме, которые, как правило, измеряются на нескольких станциях, т. Есть много общего между озерами и водохранилищами, поскольку и те и другие представляют собой большие массы пресной воды, образующие специфические экосистемы, по-своему изолированные от непосредственного своего окружения. Тем не менее водохранилища имеют целый ряд, порой принципиальных, отличий от своих естественных аналогов. Эти отличия в первую очередь связаны с тепловым бюджетом (Одум, ), который определяется конструкцией плотины. Если из водохранилища сбрасывается придонная вода, как, например, на гидроэлектростанциях, то в русло ниже плотины поступает холодная вода, богатая питательными веществами;, но бедная кислородом. Теплая вода остается в водохранилище. Такие водоемы становятся аккумуляторами тепла и экспортерами биогенных веществ в противоположность озерам, которые теряют воду с поверхности и функционируют, следовательно, как аккумуляторы биогенных веществ и экспортеры тепла. Характер сброса воды значительно влияет на условия в русле ниже плотины. Следует отметить, что в результате ре1улирования и аккумуляции стока реки, в водохранилищах происходит изменение не только количественных, но и качественных характеристик водных масс. Происходит замедление скорости течения, что в свою очередь приводит к перестройке структуры потоков. Процессы седиментации способствуют обогащению водохранилищ биогенными и органическими веществами, и, следовательно, могут создавать благоприятные условия для развития фитоценозов и. В начальных стадиях развития экосистемы водохранилища качество воды также сильно зависит от состояния затопляемой местности. Если при постройке водохранилища затопляются плодородные земли, то в начальном этапе формирования водоем может характеризоваться достаточно высокой продуктивностью. Если же водохранилище создается на стерильных почвах, то такой высокопродуктивный этап отсутствует. Другой важной особенностью экосистем водохранилищ являются сильные и резкие колебания уровня, не свойственные естественным водоемам. Так, например; Кайраккумское водохранилище (см. Подытоживая, можно сказать, что экосистемы водохранилищ находятся в далеком от климаксного, неустойчивом состоянии. Это естественно затрудняет их анализ, прогнозирование динамики их развития. Время жизни водохранилищ в основном исчисляется десятками лет. В то же время, характерное время жизни других водных экосистем на порядке больше. Следовательно, работать приходится с экосистемами на стадии их формирования, когда порой приходится сталкиваться не только с количественными, но и со структурными изменениями. Положение усугубляется непостоянством физических условий экосистем, что, как уже было отмечено, делает малоприемлемым использование методов; «точечного» моделирования. В то же время и тем более полноценные математические модели экосистем водохранилищ нужны нам на возможно более ранних стадиях их развития, и более того на стадии их проектирования. Проблемы, охватывающие математическое моделирование экосистем водохранилищ, в некотором смысле, совпадают с теми проблемами, которые решаются при моделировании экосистем рек и озер: качество воды, кислородный режим, самоочищение, загрязнение, поток энергии и продуктивность, эвтрофикация и т. Имеются также и свои проблемы, например, влияние периодического затопления берегов на водоем, процессы заиливания, оценка перспектив рыбохозяйственной значимости и др.