4.11. Водогосподарські системи (вгс)
Водогосподарська система (ВГС) – це сукупність гідравлічно пов'язаних водних об'єктів і водогосподарських споруд, сумісне функціонування яких спрямоване на оптимальне задоволення запитів водокористувачів. Порівняно з РВГК водогосподарська система охоплює меншу кількість галузей або навіть одну, тобто це простіше водогосподарське утворення. Прикладами ВГС є канали Дніпро-Донбас, Сіверський Донець-Донбас, Північно-Кримський та інші, зрошувальні, обводнювальні та осушувальні системи, а також сукупність Дніпровських гідровузлів (ВГС Дніпра) тощо.
Народногосподарська ефективність складних водонос-подарських систем пов’язана зі всебічним обліком корисних ефектів і від’ємних наслідків. Подібна проблема мало вивчена через ряд причин. В першу чергу, це пов’язано з великим числом корисних ефектів і від’ємних наслідків, а також з неоднорідністю їх просторово-часового проявлення. По-друге, схоже технічне рішення торкається інтересів майже всіх галузей народного господарства. По-третє, припустимий комплекс заходів після їх здійснення діє на численні екологічні системи, поведінка котрих не піддається прогнозу навіть при всебічному обліку наявної вихідної інформації.
Тому необхідний більш загальний метод для оцінки досягнення сукупності цілей: економічної, соціальної, охорони і покращення природи і т. д. Такий метод названий методом багатоцільової (багатокритеріальної) оптимізації і дозволяє врахувати не тільки кількісні, але і якісні фактори.
Отримати одночасно максимальний ефект за всіма методами неможливо внаслідок суперечливого їх характеру. Потрібно прагнути найбільшого водогосподарського, в даному випадку комплексного ефекту, тобто найкращого поєднання показників ефективності всіх методів. Ця умова є основою метода багатоцільової (багатокритеріальної) оптимізації. Показник багатоцільової ефективності можна представити в наступному вигляді.
,
де
– інтегральний показник багатоцільової
(багатокритеріальної) ефективності
варіанта
-ї
системи;
– коефіцієнт
вагомості або оцінка значимості мети
і;
– оцінка
ефекту варіанта
у відношенні забезпечення мети і.
Коефіцієнт
вагомості визначають в долях одиниці:
.
Оцінка ефекту е є безрозмірною величиною і її характеризує індекс досягнення мети. Чисельне збільшення свідчить про покращення рішення і навпаки. Найкращим буде варіант, який має максимальне значення .
Для
ідеального варіанта, в якому повністю
задовольняються всі цілі,
.
Для реальних варіантів
.
Найбільше значення величини
визначає оптимальний варіант використання
водних ресурсів, в якому найбільш повно
задовольняється сукупність поставлених
цілей.
Для варіанта значення визначається порівнянням ступеня досягнення цілі і з максимальним або мінімальним його значенням.
В найпростішому випадку для мінімальних показників розрахункових затрат значення:
,
а для максимальних показників якості води
.
Значення коефіцієнтів вагомості , тобто оцінку значимості цілей, знаходять експертним шляхом.
Процедура аналізу. Процедура техніко-економічного аналізу при вирішенні будь-яких задач проектування багатофункціональних систем включає ряд послідовних типових етапів. Розглянемо ці етапи на прикладі задач проектування водогосподарського комплексу багатоцільового призначення.
постановка задачі і уточнення цілей;
розробка альтернативних варіантів, які відрізняються способами досягнення поставленої задачі;
встановлення критерію оптимізації, який представляє собою співвідношення між корисним ефектом, котрий оцінюється комплексним показником якості функціонування і приведеними затратами;
розрахунки капітальних вкладень, експлуатаційних витрат і можливих наслідків від збитків;
економіко-математичне моделювання і розробка алгоритмів рішення;
вишукування оптимального варіанта технічного рішення системи на основі аналізу отриманих результатів.