Висвітлено термінологію з нової галузі гідротехнічної науки - надійності та безпеки гідротехнічних об'єктів.

Освещена терминология новой области терминологической науки - надежности и безопасности гидротехнических объектов.

Розглянуто оригінальні прикладні задачі оцінки ризику та прийтяння рішень за умов стохастичної невизначенності, зокрема, під час оцінки надійності та безпеки об'єктів водного господарства, гідротехнічного будівництва та гідроенергетики. Увагу приділено оцінці ризику та прийняття рішень на основі варіаційних рядів даних, динамічних рядів і порівняння варіантів.

Рассмотрены оригинальные прикладные задачи оценки и принятия решений в условиях стохастической неопределенности, в частности, при оценке надежности и безопасности объектов водного хозяйства, гидротехнического строительства и гидроэнергетики. Уделено внимание оценке риска и принятия решений на основе вариационных рядов данных, динамических рядов и сравнения вариантов.

Наведено результати оцінки ризику збитків від аварійного виливу води з басейну добового регулювання Зарамагської ГЕС-1, що будується в Росії на ріці Ардон. Розглянуто три можливі сценарії аварійного виливу води з басейну з різними очікуваними збитками. Під час оцінки ймовірності аварії на гідроспоруді за модельними сценаріями використано логіко-імовірнісний метод дерев відмов та статистично-експериментальні дані щодо відмов і несправностей обладнання та пошкодження гідроспоруд у процесі експлуатації. Оцінка узагальненого ризику збитків від аварії проводилася у межах класичної моделі ризику у вигляді добутку збитку та ймовірності його реалізації з використанням байєсівського перетворення ймовірностей. Встановлено найбільш ризикований сценарій можливої аварії, який слід брати до уваги під час розробки заходів щодо підвищення безпеки гідроспоруд.

Запропоновано метод подолання невизначеності довгострокових прогнозів, виконаних у формі екстраполяцій на основі даних спостережень, що представлені варіаційними рядами або однорідними, монотонними рядами динаміки, з використанням нечіткої міри. Для варіаційних рядів в якості апроксимуючих моделей-екстраполяцій використовуються функції розподілу ймовірності, для рядів динаміки - тренди. Різні варіанти моделей-екстраполяцій розглядаються як експертні оцінки. Результати прогнозування обробляються за допомогою методів теорії нечітких множин та нечіткої логіки. Показано, що для подолання лінгвістичної невизначеності результатів прогнозування, одержаних за допомогою різних моделей-екстраполяцій, можуть використовуватися нечіткі змінні, функції належності яких встановлюються за значеннями достовірностей гіпотез щодо функцій розподілу ймовірності або коефіцієнтів детермінації для трендів.

Наведено результати рішення задач параметричної ідентифікації математичних моделей процесів у гідроспорудах з використанням різних методів - "прямих методів" (методів звернення прямої задачі), методів "підстановки", що зводилися до розв'язання серії прямих задач за варіювання значень шуканих параметрів, та екстремальних методів, що базувалися на мінімізації нев'язки між розрахунковими даними та даними, одержаниит під час натурних спостережень.

Given are some results of solution of parametric identification problems of mathematical models of hydraulic structures with using different methods, namely: direct methods (methods of inversing of direct problem), method of substitution, which have been reduced to solution of series of direct problems under varying of values of parameters to be searched, and extreme methods grounded on minimization of discrepancy between design and in-situ data.

Запропоновано метод оцінювання та управління ризиками аварій в складних системах з використанням байєсівського перетворення ймовірностей в межах системної теорії надійності. Метод дозволяє оцінювати повний ризик аварій в складній системі як суму ризиків від відмов окремих підсистем з врахуванням особливостей структурної функції надійності системи, та ідентифікувати події, з якими пов'язуються визначальні ризики як складові повного ризику системних аварій. Поставлено задачу оптимізації структури системи й мінімізації сумарного ризику аварій в системі за умов дефіциту ресурсів, що направляються на цілі забезпечення її надійності та безпеки.

A method of assessment and control of accident risks at complicated systems with using of Bayes' transformation of probabilities in the frame of system theory of reliability has been proposed. The method gives possibilities to estimate total accident risk at a complicated system as a sum of failure risks bound of subsystems with taking into account of peculiarities of structural function of reliability of the system and identify productive events in regard to risks as components of total accident risk. A problem of optimization of system structure and minimization of total accident risk at the system in condition of resources deficit intended to support system reliability and safety has been stated.

Запропоновано метод порівняння варіантів рішень в природокористуванні на основі зіставлення сукупних ризиків альтернатив. Сукупні ризики оцінюються у вигляді сум компонент: ризиків збитків (шкоди, втрат), якими може бути обтяжений варіант (в економічній, екологічній, соціальній сферах), та ризиків невикористаних можливостей, які характеризуються потенційними доходами, вигодами, перевагами тощо, що супроводжують альтернативи.

A method of comparison of decision variants in natural resources use based on matching total risks of alternatives has been proposed. Total risks have been estimated as sums of components: risks of losses, which aggravate concrete variant in economic,ecological and social sphere, and risks of lost opportunities, defined by potential incomes, benefits and advantages which related to alternatives.

Геоінформаційна система "Гідровузли України", призначена для реалізації можливостей моніторингу, обробки та аналізу геопросторової інформації у сфері експлуатації гідротехнічних споруд і прилеглих до них територіій. Запропонований інструмент можна використовувати як допоміжний інформаційний ресурс для прийнятті управлінських рішень у контексті забезпечення сталого розвитку складних природно-техногенних комплексів, що сформувалися або формуються на базі гідровузлів.

У межах сценарного підходу до прогнозування техногенних аварій застосовано метод Байєса для оцінювання ризиків системних аварій на гідровузлах. Сформульовано означення і твердження щодо оцінювання ризиків техногенних аварій та здійснено загальну постановку задачі кількісної оцінки ризиків аварій на гідровузлах у межах сценарного підходу з використанням байєсівського перетворення ймовірностей аварійних подій. Показано, що сценарний підхід з використанням байєсівського перетворення ймовірностей дозволяє оцінити повний (сумарний) ризик системної аварії на гідровузлі, яка може відбутися з довільних, у тому числі і сумісних, аварійних подій з різними наслідками, за деякими модельними, несумісними сценаріями її виникнення й перебігу, що формують повну групу подій.

Обгрунтовано необхідність урахування ризику невикористаних можливостей як складової повного ризику під час прийняття рішень у природокористуванні в умовах ризику. Сформульовано загальні положення і правила та наведено принципові узагальнення - означення і твердження, що стосуються прийняття рішень у природокористуванні з урахуванням ризику невикористаних можливостей. Запропоновано функції повного ризику альтернатив у вигляді лінійних комбінацій, які поєднують системні (власні) ризики альтернатив та ризики невикористаних можливостей, де останні трактуються як виграшні ефекти альтернатив, що відкидаються. Сформульовано твердження про те, що множина оптимальних альтернатив за критерієм мінімального ризику як результат розв'язання задачі прийняття рішень з урахуванням ризику невикористаних можливостей збігається з множиною оптимальних альтернатив за критерієм максимальної корисності. Наведено способи визначення компонент повного ризику для заповнення таблиць рішень на підставі попарного порівняння альтернатив і запропоновано алгоритми вибору оптимальної альтернативи з урахуванням ризику невикористаних можливостей.

Запропоновано підхід до екстраполяційного прогнозування явищ та процесів за даними моніторингу, що грунтується на ідеї ситуаційно-індуктивного моделювання. Згідно з цим підходом результати ситуаційного моделювання в межах вибіркових рядів динаміки, яким властива монотонність трендів або квазістаціонарність поведінки змінних моделей на відповідних часових інтервалах, формують підгрунтя для наступної побудови індуктивних моделей. Індуктивні моделі виконуються як моделі "рівнів" за результатами ситуаційного моделювання. На основі ситуаційних моделей в межах інтервалів часу, де ситуаційні моделі вважаються адекватними, здійснюється оперативне прогнозування (в режимі реального часу), а на основі індуктивних моделей, за допомогою яких у межах спостережених даних відслідковується еволюція ситуаційних моделей, виконується строкове прогнозування зі встановленням ситуаційних моделей для майбутніх часових періодів.

Запропоновано метод формування множини ефективних портфелів та вибору оптимальної структури інвестиційного портфеля за критерієм мінімального ризику на підставі попарного порівняння альтернатив з урахуванням ризику невикористаних можливостей. Задача розв'язується на прикладі порівняння за ризиком структур інвестиційних портфелів, які названо базовими, що поєднують в собі три напрями інвестування у природокористуванні та враховують три різні типи ставлення носія рішення до ризику: несхильність, схильність і байдужість до ризику. Показано, що у випадку трьох напрямів інвестування з урахуванням ризику невикористаних можливостей різними способами в контексті врахування психологічної позиції носія рішення щодо ризику загалом і ризику невикористаних можливостей зокрема може бути сформована скінченна множина альтернативних структур ефективних портфелів (альтернатив), серед яких існує оптимальна на підставі попарного порівняння за критерієм мінімального ризику альтернатива.

Розглянуто завдання обгрунтування оптимального сценарію введення нових потужностей гідрогенерації на гідроакумулювальних електростанціях (ГАЕС) в Україні згідно з прийнятою урядом Програмою розвитку гідроенергетики на період до 2026 р., у якій передбачено добудову і прийняття в експлуатацію чергових агрегатів на Дністровській і Ташлицькій ГАЕС, а також будівництво Канівської ГАЕС. Запропоновано вирішення поставленого завдання на підставі попарного порівняння альтернатив за критерієм мінімального сукупного ризику з урахуванням ризику невикористаних можливостей, де як розрахункові характеристики, за якими формувалися складові сукупних ризиків альтернатив, приймалися енергетичні показники різних варіантів уведення агрегатів та їх вартість. Показано принципову можливість вибору оптимального сценарію введення нових агрегатів на ГАЕС в Україні з меншим сукупним ризиком порівняно з іншими можливими сценаріями.

Проаналізовано план будівництва каскаду з шести нових гідроелектростанцій на Дністрі, яке передбачено в Програмі розвитку гідроенергетики України до 2026 р. і має здійснюватися в межах Дністровського каньйону. Розглянуто передумови будівництва, що склалися у соціальній сфері, у сферах сільського господарства, туризму, рекреації та охорони природи. Наголошено на основних ризиках будівництва каскаду, серед яких виділено і проаналізовано ризик, пов'язаний з повеневою небезпекою. Вказано на можливість зростання повеневого ризику для розташованих вище за течією прирічкових територій Дністра і його приток. Обгрунтовано необхідність детального аналізу всіх ризиків гідроенергетики, як системних, серед яких ризики, що пов'язані зі шкодою, яка завдається населенню та довкіллю, так і ризиків втрачених можливостей.

Висвітлено та проаналізовано ключові соціально-екологічні й економіко-правові проблеми вітчизняної малої гідроенергетики. Оцінено її перспективи у світлі реалізації чинної Енергетичної стратегії України, де серед основних пріоритетів виділено розвиток відновлюваної енергетики як однієї з умов модернізації енергетичної галузі країни та успішної інтеграції її об'єднаної енергосистеми (ОЕС) з ОЕС Європейського Союзу. Відмічено фактори, які поряд з тим, що сприяють інвестиційній привабливості малої гідроенергетики в країні, можуть призводити до екологічно-конфліктних ситуацій. Сформульовано практичні рекомендації, спрямовані на мінімізацію негативних впливів малих гідроелектростанцій (МГЕС) на навколишнє середовище та забезпечення сталого розвитку прирічкових територій.

Наведено результати порівняльного аналізу водноенергетичних характеристик малих і великих гідроелектростанцій України, розміщених у складі гідровузлів з водосховищами. Як розрахункові характеристики під час аналізу розглянуто: встановлену потужність гідроелектростанцій і виробіток електроенергії на них, площа водосховищ і розрахунковий напір, та різні співвідношення між ними. Серед об'єктів представлено 10 великих і 40 малих гідроелектростанцій. Проаналізовано залежності абсолютних і питомих значень площ водосховищ та розрахункових напорів від встановленої потужності й очікуваного виробітку електроенергії на гідроелектростанціях в контексті їх можливого впливу на довкілля.

Проаналізовано сучасний стан, проблеми та перспективи гідроакумуляції у світовій та вітчизняній електроенергетиці. Відмічено особливості розвитку відновлюваної електроенергетики, що використовує альтернативні джерела енергії (сонячної, вітрової), та традиційної гідроенергетики в країні за рахунок будівництва нових гідроелектростанцій. Обгрунтовано роль гідроакумуляції як одного зі стратегічних напрямків розвитку вітчизняної електроенергетики, зокрема, гідроенергетики, в контексті її екологізації та раціонального природокористування.

Проаналізовано фактори, які визначають трансформації мінімального стоку р. Случ, що мають негативний вплив на стан Новоград-Волинського водосховища як об'єкта критичної інфраструктури, зокрема випаровування з водних поверхонь штучних водойм (ставків, водосховищ), розташованих в басейні річки вище за течією. За даними дистанційного зондування Землі виконано загальну оцінку умов формування мінімального стоку р. Случ у створі Новоград-Волинського водосховища та побудовано геоінформаційну гідрологічну модель водозбору річки з поділом території на локальні водозбори. Ідентифікацію водних дзеркал здійснено за допомогою модифікованого нормалізованого водного індексу. Одержано наближену оцінку можливих втрат мінімального стоку внаслідок випаровування.

На основі даних гідрологічних спостережень виявлено сучасні тенденції мінливості стоку річки Случ в контексті виснаження її водних ресурсів внаслідок кліматичних змін та антропогенної діяльності на водозборі. Оцінювання проводилось на основі рядів динаміки середньорічних, мінімальних (для двох періодів межені - теплого і холодного) та максимальних витрат води, заміряних на трьох гідрологічних постах, розміщених на річці на різних ділянках її течії: "Громада" - у верховій частині річкового басейну, "Новоград-Волинський" - в межах середньої течії, "Сарни" - в нижній течії. Загальна тривалість періоду спостережень за витратами, за яким встановлювалися сучасні тенденції мінливості стоку річки, складала 27 років: з 1989 р. по 2015 р.

Стаття є другою частиною комплексної роботи, присвяченої моделюванню і прогнозуванню гіпотетичних аварій, з оцінюванням ймовірностей їх виникнення, на гідроспорудах, що формують напірний фронт Дністровського гідровузла. В попередній статті було обгрунтовано актуальність проблеми, розглянуто загальну постановку задачі досліджень, викладено методологію досліджень та сформульовано їх мету, окреслено прийняті гіпотези і припущення, дано коротку характеристику моделей, методів і підходів, що використовувалися при вирішенні поставленої задачі. В статті наведено результати досліджень. Розв'язання поставленої задачі здійснювалося за допомогою графоаналітичного, логіко-імовірнісного методу дерев відмов і несправностей. В результаті проведених досліджень було отримано верхні граничні оцінки ймовірностей виникнення аварій на окремих гідроспорудах і узагальнену оцінку ймовірності аварії на гідровузлі в цілому. Встановлено, що ці ймовірності не перевищують допустимого значення ймовірності аварії на напірних гідроспорудах відповідного класу відповідальності за наслідками. На основі цього було зроблено висновок про достатню надійність і безпеку Дністровського гідровузла як об'єкта національної критичної інфраструктури і потенційно небезпечного об'єкта.