Анотація до роботи:

Заводник В. В. Системний аналіз екологічно небезпечних процесів. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.04 – Системний аналіз і теорія оптимальних рішень. – ННК “Інститут прикладного системного аналізу” НТУУ «КПІ», Київ, 2005.

У дисертаційній роботі на основі методів та підходів системного аналізу досліджуються різнотипні екологічно небезпечні процеси різної природи. Запропоновано класифікацію цих процесів, побудовано ієрархічну структуру системи інформаційного забезпечення управління та контролю екологічного становища. Особливу увагу приділено процесам, що відбуваються у суттєвих для життєдіяльності людства середовищах: атмосфері, ґрунтових водонасичених шарах, зсуві активних схилів. Розроблено математичні моделі: обробки та відновлення недостатньої первинної вимірювальної інформації; розповсюдження шкідливих газоподібних домішок в атмосфері, що виникають в результаті хімічних перетворень, вперше; очистки водонасичених шарів від шкідливих речовин; напружено-деформованих станів зсувних масивів під впливом обводнювального чинника. Уперше запропоновано модифікований алгоритм рішення матричних рівнянь з великою розрідженістю коефіцієнтів, модель після чисельної дискретизації, на основі використання схеми упорядкування вузлів дискретної просторової сітки з чередуючими діагональними площинами D4, у тому числі з можливістю використання багатопроцесорної обчислювальної техніки з кластерною архітектурою. Виконано чисельні розрахунки термінів очистки водонасиченого ґрунтового шару від хлористого вуглеводню методом відкачування, а також динаміки напружено-деформованих станів Центральної Лівадійскої зсувної системи за різних ступенів обводнення зсувного масиву. На основі розроблених моделей, методів та алгоритмів реалізовано програмне забезпечення. Зроблено загальні висновки.

У роботі отримано такі наукові та практичні результати.

1. Проведено системний аналіз екологічно небезпечних процесів різної природи, виявлено взаємодії і взаємозалежності однотипних і різнотипний процесів. Запропоновано класифікацію цих процесів, побудовано ієрархічну структуру системи інформаційного забезпечення управління та контролю екологічного становища.

2. Розроблено математичну модель процесу розповсюдження шкідливих газоподібних домішок в атмосфері в умовах їх хімічних трансформацій.

3. Створено модифікований алгоритм розв’язання системи лінійних рівнянь великої розмірності з розрідженою матрицею коефіцієнтів, отриманою в результаті редукції моделі процесу розповсюдження у тривимірній постановці, що описано диференціальним рівнянням у часткових похідних параболічного типу з використанням схеми упорядкування вузлів дискретної просторової сітки - D4, зокрема на основі використання багатопроцесорної обчислювальної техніки з кластерною архітектурою, метод розщеплення тривимірної просторової області початкової задачі на множини плоских (двовимірних ) та лінійних (одновимірних ) задач.

4. Розроблено математичну модель розповсюдження шкідливих речовин в водонасичених ґрунтових шарах та їх очистки. Виконано чисельні розрахунки термінів очистки (зведення існуючою концентрації до меж гранично допустимої концентрації) водонасиченого ґрунтового шару від хлористого вуглеводню методом відкачування.

5. Запропоновано систему і специфіку формування первинної інформації про динаміку літодинамічних процесів на основі системи моніторингу ЦЛЗС.

6. Розроблено базову модель обробки первинної інформаційна підставі вирішеної задачі про відновлення функціональної залежності і виявлення закономірностей екологічних процесів за даними дискретних спостережень за визначений період. На підставі розробленого підходу до оцінювання екологічних процесів та даних сонячної активності, проведено аналіз і прогноз сонячної активності (числа Вольфа), від якої спостерігається велика залежність природно-геологічних негативних явищ на Землі.

7. Розроблено математичні моделі та прикладні алгоритми напружено-деформованого стану зсувних схилів на основі методів Маслова–Берера та Шахунянца, що базуються на використанні первинної інформації про динаміку літодинамічних процесів.

8. Проведено математичне моделювання напружено-деформованого стану зсувних масивів для випадку, характерного ЦЛЗС. Отримано епюри зсувних тисків і коефіцієнтів стійкості; квазістатично описано процес нагромадження напруженості в зсувному масиві зі збільшенням ступеня його обводнення (в “язиковій” частині) і розвантаження напруженості, що призводить до його руху.

9. На основі розроблених моделей, методів та алгоритмів реалізовано програмне забезпечення. Зокрема розроблено програмний модуль «Екологія атмосфери» для моделювання розповсюдження шкідливих домішок, які виникають у результаті хімічних реакцій перетворення, та первинних домішок з відомими джерелами викидів в атмосферу.

Публікації автора:

1. Заводник В. В. Системный анализ процессов распространения вредных примесей в атмосфере // Системні дослідження та інформаційні технології. –2004. – №4. – С. 110-123.

2. Панкратова Н. Д., Заводник В. В. Системный анализ и оценивание экологических процессов // Системні дослідження та інформаційні технології. –2004. – №2. – С. 47-59.

Здобувачем запропоновано: алгоритмічна та програмна реалізація задачі формування наближених функцій, наведено приклад.

3. Заводник В. В. Анализ активизации оползневых процессов при обводнении склонов // Міжвідомчий наук.-тех. зб. наук. пр. “Будівельні конструкції”. Вип. 61. – К.: НДІБК, 2004. – Т. 2. – С. 312-318.

4. Панкратова Н. Д., Заводник В. В., Калюх Ю. И Оценка воздействий природных и экологических процессов на строительные конструкции // Міжвідомчий наук.-тех. зб. наук. пр. “Будівельні конструкції”. Вип. 60. – К.: НДІБК, 2004. – С. 429-436.

Здобувачем запропоновано: опис структури оболонки системи, та функціональне призначення її підсистем.

5. Новиков А. Н., Заводник В. В. Моделирование процессов загрязнения атмосферы в условиях химической трансформации примесей // Зб. наук. пр. Ін-та Кібернетики ім. В. М. Глушкова НАНУ «Оценка состояния и развития эколого-экономических систем Украины». – К.: ІК НАНУ, 1996. – С. 67-73.

Здобувачем запропоновано математична модель процесу розповсюдження шкідливих домішок в виникаючих в наслідку хімічних перетворень (трансформація та бінарний синтез).

6. Математическое моделирование процессов диффузии в органических средах / Н. Д. Панкратова, В. В. Заводник, А. В. Козакул, В. П. Кравченко // Системні дослідження та інформаційні технології. – 2002. – №4. – С.43-51.

Здобувачем запропоновано дослідження процесу перенесення маси речовини через шкіру.

7. Заводник В. В. Моделирование, идентификация параметров и оптимизация процесса очистки грунтовых вод // International conference VI^th school geomechanics. – Gliwice-Ustron, 2003. – czesc II. – P. 81-88.

8. Заводник В.В. Математическое моделирование и анализ напряженно-деформированного состояния оползневых массивов // 11^th International Symposium GEOTECHNICS-2004. – Gliwice-Ustron, 2004. – czesc II. – P. 153-161.

9. Заводник В. В. Системный анализ процесса очистки грунтовых вод // Матеріали 12 Міжнар. конф. по автоматичному управлению «Автоматика–2005» (Харків, 2005). – Х.: НТУ “ХПІ”, 2005. – Т. 2. – C. 183-184.

10. Заводник В. В. Алгоритм численного решения экологических задач с применением параллельных вычислений на многопроцессорных компьютерных системах // Матеріали VII Міжн. наук.-тех. конф. «Системний аналіз та інформаційні технології» (Київ, 2005). – К.: ПП “ЕКМО”, 2005.– С. 34.

11. Панкратова Н. Д., Заводник В. В. Исследование воздействия солнечной активности в глобальной экологии // Міжнар. наук.-практ. конф. «Інтелектуальні системи прийняття рішень та інформаційні технології» (Чернівці, 2004): Тези доп. – Чернівці: Рута, 2004. – С. 7-8.

Здобувачем запропоновано розрахунки сонячної активності на прогнозний період часу, що базуються на числах Вольфа.

12. Панкратова Н. Д., Заводник В. В. Автоматизированная система информационного обеспечения контроля экологических процессов // Матеріали 11 Міжнар. конф. по автоматичному управлению «Автоматика–2004» (Київ, 2004). – К.: НУПТ, 2004. – Т. 3. – C. 62.

Здобувачем запропоновано: реалізація динаміко-чисельних підходів для моделювання процесів різнотипної природи, алгоритмізація та розробка програмного забезпечення.

13. Заводник В. В. Химические аспекты в проблеме моделирования процессов загрязнения окружающей среды // Пр. II Укр. конф. з автоматичного управління «Автоматика–95» (Львів, 1995). – Л., 1995. – Т. 1. – С. 73-74.

14. Заводник В. В., Левак А. В. Алгоритм выбора оптимального метода решения матричной модели процесса распространения примесей в атмосфере // Міжнар. конф. «Моделирование и исследование устойчивости систем» (Моделирование систем) (Київ, 2004): Тези доп. – К., 1997. – С. 45.

Здобувачем запропонована ідея застосування різних методів розв’язку чисельної моделі в залежності від жорсткості матриці коефіцієнтів.

15. Заводник В. В. Прогнозирование состояния загрязнения атмосферы больших городов и промышленных регионов // Пр. III Укр. конф. з автоматичного управління «Автоматика–96» (Севастополь, 1996). – Севастополь, 1996. – Т. 3. – С. 195.

16. Заводник В. В. Оптимальное и субоптимальное размещение измерительных датчиков в задачах управления атмосферными процессами // Пр. IV Укр. конф. з автомат. управлення «Автоматика–97» (Черкаси, 1997): – Черкаси: ЧІТІ, 1997. – Т. 5. – С. 39.

17. Новиков А. Н., Заводник В. В. Алгоритм оптимального размещения промышленных предприятий влияющих на состояние окружающей cреды региона // Зб. статей за матеріалами I Міжнар. наук.-прак. конф. «Математика и психология в педагогической системе “Технический университет”». (Одеса, 1996). – О.: ОДПУ, 1996. – Ч. I. – С. 78-80.

Здобувачем запропоновані: опис алгоритму розрахунку та чисельна реалізація деяких прикладних задач.

18. Заводник В. В. Схемы упорядочения в проблеме численного решения задач прогнозирования // I Укр. конф. з автомат. управлення «Автоматика–94» (Київ, 1994): Тези доп. – К.: ІК НАНУ, 1994. – С. 140.

19. Заводник В. В. Решение трехмерных уравнений Навье-Стокса в задачах прогнозирования состояния атмосферы используя многосеточный метод // Матеріали III наук.-техн. конф. СНД «Контроль и управление в технических системах» (Вінниця, 1995). – Вінниця: ВТУ, 1995.– С. 27.