The object of research, development or design (in Russian) : Водоёмы Республики Казахстан

The object of research, development or design (in Kazakh) : Қазақстан Республикасының су айдындары

Aim of work (in Russian) : Цель проекта заключается в разработке алгоритмов, математических моделей и программно-аппаратных комплексов, обеспечивающих мониторинг заполняемости водоемов в реальном времени.

Aim of work (in Kazakh) : Жобаның мақсаты су объектілерінің нақты уақыт режимінде толуын бақылауды қамтамасыз ететін алгоритмдерді, математикалық модельдерді және бағдарламалық-аппараттық кешендерді әзірлеу болып табылады.

Методы исследования (на русском) : Описание научных методов, используемых в проекте как обоснование способов достижения поставленных целей, обоснование выбранного подхода. В исследовании будут использованы методы из следующих областей знаний: математическое моделирование, дифференциальные уравнения, операционное исчисление, методы оптимизации, методы вычислений, интервальная математика, нечеткая математика, вейвлет-анализ, теория обработки сигналов, теория распознавания образов, теория принятия решений, прикладное и системное программирование. Научно-исследовательская группа имеет опыт применения интервальной математики для решения различных прикладных задач. В проекте будут использованы следующие научные методы: теоретические (анализ и изучение исследуемой проблемы в научной литературе); эмпирические (организация и проведение экспериментов), метод экспертных оценок; статистические (математическая и статистическая обработка результатов, полученных в ходе исследования).

Методы исследования (на казахском) : Жобада мақсатқа жету жолдарын негіздеу, таңдалған тәсілді негіздеу ретінде қолданылатын ғылыми әдістердің сипаттамасы берілген. Зерттеу келесі білім салаларындағы әдістерді пайдаланады: математикалық модельдеу, дифференциалдық теңдеулер, операциялық есептеу, оңтайландыру әдістері, есептеу әдістері, интервалдық математика, анық емес математика, толқындық талдау, сигналдарды өңдеу теориясы, үлгіні тану теориясы, шешім теориясы, қолданбалы және жүйелік бағдарламалау. Ғылыми-зерттеу тобының әртүрлі қолданбалы есептерді шешу үшін интервалдық математиканы қолдану тәжірибесі бар. Жобада мынадай ғылыми әдістер пайдаланылады: теориялық (ғылыми әдебиеттегі зерттелетін проблеманы талдау және зерделеу); эмпирикалық (эксперименттерді ұйымдастыру және жүргізу), сараптамалық бағалау әдісі; статистикалық (зерттеу барысында алынған нәтижелерді математикалық және статистикалық өңдеу).

Obtained results and novelty (in Russian) : 4. Выделены четыре зоны катастрофического затопления при прорыве плотины в зависимости от скорости объема водоема, высоты плотины, перепада рельефа местности. Рассмотрены одномерные математические модели. Сделан анализ, показаны недостатки. Построена математическая модель, исследована трехмерная задача, ориентированная на высоту волны прорыва, ширину зоны прорыва и ограничена рельефом местности. Показано применение на примере реки Есик. Проведена аппроксимация уравнения Навье-Стокса с помощью системы нелинейных дифференциальных уравнений. Создана гибридная модель, которая состоит из двух частей: первая описывает значение высоты волны прорыва; вторая описывает динамику на плоскости. Реализована программная часть алгоритма. 5. Решены задачи параметрической идентификации математической моделью. Она – актуальна. Для решения краевых задач нелинейных дифференциальных уравнений методом квазилинеаризации впервые ввели Беллман и Калаба. Он применяется для решения задачи параметрической идентификации, что идентифицируемые параметры постоянны. Метод имеет высокую степень сходимости. Решена система линейных алгебраических уравнений методом Гаусса. Подход, основанный на методе функции Лагранжа доказана теоремой, выполнены все условия теоремы Куна-Такера. 6. Проведены вычислительные эксперименты. Для предложенной гибридной модели разработан программный комплекс трехмерного моделирования. Эксперименты на основе Кызылагашского прорыва показали эффективность и реальность предложенной модели.

Obtained results and novelty (in Kazakh) : 4. Судың жылдамдығына, бөгет биіктігіне, жер бедерінің төмендеуіне байланысты бөгет бұзылғанда су басудың төрт аймағы бөлінді. Бір өлшемді математикалық модельге талдау жасалды. Су тасқынын есептеуге үш өлшемді математикалық модель құрылды. Есік өзенінің серпіліс толқынының биіктігі, ені бойынша рельефпен шектелген серпіліс бағыты есептелді. Сызықтық емес дифференциалдық теңдеулер жүйесі қолданылып, ол Навье-Стокс теңдеуімен шешілді. Екі бөліктен тұратын гибридті модель құрылды: біріншісі бөгеттен қашықта орналасқан нүктеде толқын биіктігінің барынша максималды мәнін сипаттайды; екіншісі толқынның жазықтықтағы динамикасын сипаттайды. Ұсынылған алгоритм программаланды, қазір эксперименттік есептеулер жүргізілуде. 5. Математикалық әдістерді қолданып сәйкестендіру есебі шешілді. Гидротехникалық процестердің математикалық моделі таңдалды. Белгілі кіріс және шығыс деректерді ескере отырып, параметрлердің сандық мәнін анықтау үшін сәйкестендіруді қолдану өзекті. Квазилинеаризация арқылы сәйкестендіруді алғаш рет Беллман мен Калаба сызықтық емес дифференциалдық теңдеулерді шешу үшін енгізді. Әдіс жинақтылықтың жоғары дәрежесіне ие. Сызықтық алгебралық теңдеулер жүйесі Гаусс әдісімен шешілді. Кун-Таккер теоремасымен Лагранж функциясы дәлелденді. 6. Есептеу эксперименттері жүргізілді. Ұсынылған гибридті модельге ағын серпілісін үш өлшемді модельдеудің бағдарламалық кешені жасалды. Қызылағаштағы апатқа жүргізілген эксперименттер ұсынылған модельдің тиімділігі мен шынайылығын көрсетті.

The main constructive and technical economic indicators (in Russian) : Положительный экономический эффект заключается в том, что программно-аппаратный комплекс обеспечит постоянный мониторинг гидротехнической ситуации и позволит снизить затраты на ликвидацию последствий чрезвычайных ситуации. Социальный эффект выражается в оперативности предупреждения органов государственного управления, которая позволит своевременно эвакуировать людей и предпринять предупреждающие меры. Результаты исследования будут использованы также в других системах мониторинга состояния окружающей среды.

The main constructive and technical economic indicators (in Kazakh) : Оң экономикалық нәтиже бағдарламалық-аппараттық кешен гидротехникалық ахуалдың тұрақты мониторингін қамтамасыз етеді және төтенше жағдайлардың салдарын жоюға арналған шығындарды азайтуға мүмкіндік береді. Әлеуметтік әсер адамдарды уақтылы эвакуациялауға және ескерту шараларын қабылдауға мүмкіндік беретін мемлекеттік басқару органдарының ескертуінің жеделдігінде көрінеді. Зерттеу нәтижелері қоршаған орта жағдайын бақылаудың басқа жүйелерінде де қолданылады.

Level of implementation (in Russian) : не внедрено

Level of implementation (in Kazakh) : енгізілген жоқ

Efficiency (in Russian) : Предложены алгоритмы, математические модели и разработанные на их основе программно-аппаратные комплексы (ПАК). Предлагаемые ПАК обеспечат пользователя необходимой информацией о гидротехнической ситуации в регионах Казахстана в реальном времени. Разрабатываемое математическое и программное обеспечение повысит качество мониторинга и прогнозирования угроз прорыва дамбы и обеспечит: - оперативное управление ликвидацией чрезвычайных ситуаций; - оперативный мониторинг и визуализацию последствий чрезвычайных ситуаций; - предварительное моделирование возможных вариантов динамики чрезвычайных ситуаций; - информацией, необходимой при принятии управленческих решений по ликвидации чрезвычайной ситуации. Применение программно-аппаратного комплекса и методики применения позволит предпринять меры по эвакуации населения и другие меры для уменьшения последствий прорыва дамбы. По результатам проведенных исследований подготовка и подача научной статьи в журналы, рекомендованные КОКСНВО и участие в Международные конференции выполнены.

Efficiency (in Kazakh) : Алгоритмдер, математикалық модельдер және олардың негізінде жасалған бағдарламалық-аппараттық кешен (БАК) ұсынылған. Ұсынылатын БАК пайдаланушыны нақты уақыттағы Қазақстан өңірлеріндегі гидротехникалық жағдай туралы қажетті ақпаратпен қамтамасыз етуге көмектеседі. Математикалық және бағдарламалық қамтама бөгеттің бұзылу қатерлерін мониторингтеу мен болжау сапасын арттырады және мыналарды қамтамасыз етеді: - төтенше жағдайларды жоюды жедел басқару; - төтенше жағдайлардың салдарын жедел мониторингтеу және визуализациялау; - төтенше жағдайлар динамикасының ықтимал нұсқаларын алдын ала модельдеу; - төтенше жағдайды жою жөніндегі басқарушылық шешімдерді қабылдау кезінде қажетті ақпаратпен қамту. Бағдарламалық-аппараттық кешенді және қолдану әдістемесін пайдалану халықты эвакуациялау жөніндегі шараларды және бөгеттің жарылуының салдарын азайту үшін басқа да шараларды қабылдауға мүмкіндік береді. Жүргізілген зерттеулердің нәтижелері бойынша КОКСНВО ұсынған журналдарға ғылыми мақала дайындау және ұсыну, сондай-ақ халықаралық конференцияларға қатысу орындалды.

Field of application (in Russian) : Область применения: математическое моделирование и программно-аппаратная реализация средств мониторинга состояния гидротехнических сооружений.

Field of application (in Kazakh) : Қолдану саласы: гидротехникалық құрылыстардың жай-күйін бақылау құралдарын математикалық модельдеу және бағдарламалық-аппараттық іске асыру.