Анотація до роботи:

Янчук В.М. Розробка засобів математичного моделювання міграції радіонуклідів в лісових екосистемах. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за спеціальністю 01.05.02 – “Математичне моделювання та обчислювальні методи”. – Інститут проблем моделювання в енергетиці ім. Г.Є. Пухова НАН України, Київ, 2002.

В дисертаційній роботі розроблено формалізовані описи компартментів лісових екосистем, які дозволяють представити лісову екосистему у вигляді ієрархічної структури. В процесі побудови формалізованих описів компартментів було удосконалено процедуру створення формалізованих описів, шляхом доповнення описів природних екосистем складовими, що характеризують фактори забруднення.

На основі побудованих формалізованих описів та побудованої концептуальної схеми міграції радіонуклідів в лісових екосистемах побудовано процедуру формування математичних моделей міграції радіонуклідів в лісових екосистемах. Дана процедура дозволяє досліджувати як внутрішні процеси міграції радінуклідів в компартментах лісових екосистем, не змінюючи загальної схеми екосистеми, так і досліджувати міграцію радіонуклідів між компартментами екосистеми.

На основі побудованих формалізованих описів та розробленої методики формування математичних моделей міграції радіонуклідів в лісових екосистемах спроектовано та побудовано інформаційно-довідникову систему “Полинь”, яку інтегровано з системою чисельного аналізу математичних задач “DSR Open Lab 1.0” для автоматизації побудови математичних моделей та аналізу відповідності результатів математичного моделювання міграції радіонуклідів реальним даним радіоекологічного моніторингу; прогнозування накопичення радіонуклідів окремими компартментами лісових екосистем.

1. На сьогоднішній день відсутня чітка систематизація математичних моделей в екології, на основі якої можна проаналізувати існуючі підходи до побудови математичних моделей лісових екосистем. Побудована в даній роботі систематизація частково вирішує дану проблему, дозволяючи виділити спільні риси у формуванні та дослідженні математичних моделей радіоекологічних процесів.

2. Існуючі інформаційні системи для моделювання екологічних процесів не вирішують проблему автоматизації побудови математичної моделі лісової екосистеми та незадовільно вирішують проблему дослідження динаміки міграції радіонуклідів в складових лісових екосистем:

• через відсутність інтеграції з пакетами чисельного аналізу існуючі інформаційні системи здатні проводити обмежене, вузьке коло видів аналізу, що не дає можливості розширити коло вирішуваних задач;

• преважна більшість інформаційних систем використовують лише той набір даних, який необхідний для проведення задекларованих видів аналізу, тому застосування нових видів аналізу вимагає суттєвої модифікації структури бази даних та модифікації алгоритмів їх обробки;

• існуючі інформаційні системи не є відкритими для модифікації з огляду вищезазначених недоліків.

3. Запропонована систематизація задач математичного моделювання в екології та радіоекології дозволяє визначити ряд задач, які необхідно вирішити при побудові математичної моделі лісової екосистеми.

4. На основі удосконалення існуючої методики побудови формалізованих описів компартментів лісових екосистем, з урахуванням проведеної систематизації, побудовано формалізовані описи компартментів лісових екосистем та лісової екосистеми в цілому. Відмінність побудованих формалізованих описів від існуючих полягає в:

• підвищенні ступеню деталізації описів складових екосистем;

• узагальненні двох класифікацій (типологічної сітки Алексєєва-Погребняка та Воробйова при описі лісових екосистем України).

5. Застосування розробленого багатоетапного підходу до побудови математичних моделей лісових екосистем розширює коло лісових екосистем, які можна досліджувати за допомогою інформаційної системи, та дозволяє більш детально проаналізувати процеси перерозподілу радіонуклідів в компартментах лісової екосистеми.

6. На основі удосконаленої методики побудови математичної моделі лісової екосистеми побудовано математичну модель лісової екосистеми сосняка чорнично-зеленомошного, що дозволяє:

досліджувати міграцію радіонуклідів в недостатньо досліджених досі компартментах (трав’янисто-чагарничковому ярусі, грибах), притаманних Поліссю;

досліджувати міграцію в окремих частинах рослинних організмів.

7. Удосконалена методика побудови формалізованих описів була покладена в основу проектування бази даних інформаційної системи “Полинь”, що базується на реальних даних моніторингу забрудненості радіонуклідами Поліського регіону. Дана методика дозволила:

• розробити предметно-орієнтований інтерфейс системи;

• запровадити процес поступової деталізації параметрів досліджуваної моделі.

8. Побудована та реалізована модель інтеграції інформаційної системи з програмною системою чисельного аналізу надає можливість:

• проводити автоматизований підбір параметрів математичних моделей компартментів лісових екосистем;

• проводити чисельний аналіз динаміки міграції радіонуклідів в лісових екосистемах;

• порівнювати результати математичного моделювання з результатами радіоекологічного моніторингу лісових екосистем, оцінити адекватність побудованої математичної моделі на основі фактографічних даних.

9. Використання даної математичної моделі міграції радіонуклідів в лісових екосистемах дозволяє прогнозувати накопичення радіонуклідів в продуктах лісового господарства, що дозволить планувати ведення лісового господарства в умовах радіоактивного забруднення.

Публікації автора:

1. Янчук В.М. Проблема комп’ютерної оцінки впливу катастрофи на ЧАЕС на захворюваність людини // Вісник ЖІТІ, 1998. – № 8 / Технічні науки. – С. 271–276.

2. Колодницький М.М., Янчук В.М. “Полинь” – інформаційно-довідникова система оцінки радіоактивної забрудненості населених пунктів Житомирської області після Чорнобильської катастрофи // Вісник ЖІТІ, 1998. – № 9 / Технічні науки. – С. 271–278.

3. Колодницький М.М., Орлов О.О., Янчук В.М., Прищепа О.Л., Каліш О.Б. Багатоетапний процес побудови математичної моделі міграції радіонуклідів в лісових екосистемах українського Полісся після аварії на Чорнобильській АЕС // Вісник ЖІТІ, 2000. – № 12 / Технічні науки. – С. 221–225.

4. Янчук В.М. Підходи до розробки інформаційної системи: формалізація опису наземних екосистем, грунтів та моделювання грунтових процесів // Вісник ЖІТІ, 2000. – № 13 / Технічні науки. – С. 210–216.

5. Янчук В.М. Застосування прикладних пакетів моделювання у навчанні та при дослідженні екологічних процесів // Вісник ЖІТІ, 2000. – № 15 / Технічні науки. – С. 208–216.

6. Колодницький М.М., Орлов О.О., Янчук В.М. Формалізовані описи компартментів лісового біогеоценозу B3 типу для побудови бази даних інформаційної системи // Вісник ЖІТІ, 2000. – № 16 / Технічні науки. – С. 128 – 136.

7. Колодницький М.М, Янчук В.М. Системний аналіз задач математичного моделювання в науках про навколишнє середовище // Вісник Східноукраїнського державного університету, 2000. – № 3 (25). – С. 126–134.

8. Янчук В.М. Проектування інформаційної системи математичного моделювання процесів міграції радіонуклідів в лісових екосистемах // Вісник ЖІТІ, 2002. – № 20 / Технічні науки. – С. 125 – 130.

9. Янчук В.М., Колодницький М.М., Ковальчук А.М., Левицький В.Г., Орлов О.О. Методи та засоби математичного моделювання міграції радіонуклідів у природних екосистемах: Том 1. Від аналізу до математичної моделі. – Житомир: ЖІТІ, 2002. – 142 с.

10. Янчук В.М., Колодницький М.М., Ковальчук А.М., Левицький В.Г., Орлов О.О. Методи та засоби математичного моделювання міграції радіонуклідів у природних екосистемах: Том 2. Міждисциплінарний аналіз проблеми. – Житомир: ЖІТІ, 2002. – 224 с.

11. Ковальчук А.М., Левицький В.Г., Янчук В.М. Вивчення математичних моделей міграції радіонуклідів у лісових екосистемах // Вестник Херсонского Государственного Технического Университета, 2002. – № 14. – C. 82–87.