Ūdens kvalitātes modelēšanas sistēmas izstrāde un tās ieviešana (Līgums 2005/ /0002) Izpildītājs SIA “PAIC” & SIA “Carl Bro” Modeļu izvēle Uldis Bethers SIA “Procesu analīzes un izpētes centrs”

Darbu bloki (soļi) 1. Prasību izvirzīšana modeļiem 2. Modeļu izvēle un iegāde 3. Modeļu kalibrēšana Lielupes baseinam 4. Informācijas sistēmas projektēšana 5. Informācijas sistēmas izstrāde 6. IS ieviešana Lielupes UBA 8. IS rekalibrācija 7. Informācijas sistēmas ieviešanas plāna izstrāde 9. APMĀCĪBA

SATURS 1.IZVĒLES PROBLĒMA 2.MODELĒŠANAS FILOZOFIJA 3.IZVĒLES PRINCIPI 4.IZDARĪTĀ IZVĒLE 5.SPECIFIKĀCIJĀS UZDOTIE MODEĻI 6. IZVĒLĒTĀ SISTĒMA 7. KOPSAVILKUMS

1.IZVĒLES PROBLĒMA IS / Modeļi Ģeotelpiskā informācija Meteo informācija Specifiskā informācija SCENĀRIJI H/Q novērojumi H/Q kalibrācija H/Q novērtējums H/Q prognozes

1.IZVĒLES PROBLĒMA APLŪKOTAS 4 ATŠĶIRĪGAS PIEEJAS KOMERCIĀLI MODEĻI AKADĒMISKI MODEĻI FREEWARE/SHAREWARE PAIC MODEĻI KĀPĒC TAS IR SAREŽĢĪTI – VIENKĀRŠI ŅEMAM LABĀKO 7 lapiņas no UB TWINNING Workshop 4-Sep-06

New players have entered the scene... and production starts Object/process in [nature]KnowledgeModelMore knowledge? YES! AcademiaConsultantsSoftware industryDecision makers: governmental, municipal, industrialGeneral publicIndustryPublic agencies Academia has lost dominance in modelling business. Is it jealous? Do the new players know what is models/modelling? (Should we care?) Do the new players know their roles?

Set of equations? Piece of software? What do I get when somebody claims he is selling (presenting) me model? Data set? Zillion of numbers? Couple of nice figures? All of above ! (How often smthg is missing ) - Principles (equations, their solving method) - Software as interface to do modelling - Input data. Model customisation for MY process/object - Post processing. Visualisation, decision support tools

What the model will do for me? PROCESS STUDY. Investigation of functioning rules of particular part of the complex [environmental] system. Forcing data – representative (typicla/critical) conditions. Modelling – the tool of gaining knowledge. CASE STUDY. Assessment of impact of particular change in system (antropogenic or natural). Forcing data – representative (typical/critical) conditions. Modelling – the tool of evaluation. OPERATIONAL MODELLING. Real time modelling of the system. Assimilation of the observation data to produce the state-of-art and limited forecast. Forcing data – actual conditions. Modelling – the tool of representing actual conditions and trends. PROGNOSTIC STUDY. Assessment of the complex change (trend) in the system and/or the forcing conditions. Forcing data – scenarious of change in the representative (typical/critical) conditions. Modelling – the tool of prediction.

We have models. May we reduce/stop monitoring? No. - We must understand which part of our measurements are model input (forcing) data and which part matches the model output (results) - The models may require the assimilation of data. Both nature and models contain uncertainties. - The models contain our knowledge and as such will always be limited. Development and subsequent calibration/verification will need field data. - Comparison of model/observation data is great for quality control of measurements and development of monitoring strategy. - Disagreement of model/observation results may indicate the unknown changes in the system (eg. In land use)

We have the best model. Is it forever? No. - “The best” is relative... the one which suits our needs and possibilities better. Changes in our reponsibilities/capacities will change the model. - The better process understanding/description may appear. - The uncertainty in input data may reduce. The new sources of input data may appear. - The number crunching power will certainly rise.

NEW CHALLENGE The above considerations were OK 5-10 years ago around the turn of millenium – in “information society”. What shall we expect stepping into “knowledge society”? Models and modelling nowadays transform into plug-ins of the information technology systems (ITS) managing information flows and producing decision support. ITS comprises data collection (observations), data mining (in databanks), data interfacing and routing (betwen varios models), transforming (via modelling), visualising and delivery to the desktop in end-user-friendly fashion via end-user- specific interface. Let us be proud - modelling of catchment hydrology and water quality issues is at the frontier of this transition of understanding about the role of models

3. IZVĒLES PRINCIPI PRINCIPSCOMFREEACADPAIC Labākais procesu apraksts00+0 Stabilitāte, robustums+0-0 Atsauces (precedenti, zīmols)+00- Dokumentācija+0-0 Savietojamība0--+ Uzturēšana / pārjaunošana+--0 Lietotāja saskarne+0-0 Attīstība+0+0 Cena-++0 Lietotāja kvalifikācijas prasības+0-+ Atbilstība ES prasībām (tsk WFD)+--0

4. IZDARĪTĀ IZVĒLE Izvēle izdarīta: Principiālie modeļi būs “KOMERCIĀLIE MODEĻI” Aplūkotās firmas Environmental Modelling Systems (ASV) Deltares – Delft Hydraulics (Nīderlande) Wallingford Software (Lielbritānija) DHI group – Danish Hydraulic Institute (Dānija) Izvēle: “DHI” produktu svīta. Izvēle izdarīta, bet ir dažas konsekvences

5. SPECIFIKĀCIJĀS UZDOTĀ MODEĻU SISTĒMA Hidroloģija (HBV) Difūzais piesārņojums (SOILNDIM) Receptortipa modelēšana (TRK) Ūdens kvalitāte (HBV-N) Ūdens kvalitāte (SWAT) Scenāriju modelēšana (WATSHMAN) Hidrodinamiskā modelēšana (MIKE)

6. IZVĒLĒTĀ MODEĻU SISTĒMA Hidroloģija Difūzais piesārņojums Ūdens kvalitāte Hidrodinamiskā modelēšana Scenāriju modelēšana

6. IZVĒLĒTĀ MODEĻU SISTĒMA Hidroloģija (MIKE SHE) Difūzais piesārņojums (MIKE SHE) Receptortipa modelēšana (MIKE SHE) Ūdens kvalitāte (MIKE SHE, MIKE 11, MIKE AD, MIKE ECO) Scenāriju modelēšana (MIKE BASIN, ArcView, PAIC IS) Hidrodinamiskā modelēšana (MIKE 11, MIKE FLOOD / PAIC IS)

6. IZVĒLĒTĀ MODEĻU SISTĒMA MIKE SHE (Enterprise) Augsnes modelis, virszemes un gruntsūdeņu notece, biogēnu notece MIKE 11 (Unlimited) + MIKE GIS Upju notece, hidrodinamika MIKE BASIN (WQ), PAIC IS, ARCVIEW Scenāriju modelēšana, vizualizācija, saskarne MIKE 11 + PAIC IS Plūdu scenāriju modelēšana MIKE ECO, ECO Lab Upju ūdens kvalitāte

7. KOPSAVILKUMS: ATŠĶIRĪBAS NO SPECIFIKĀCIJĀM Atšķirība+- Cita modeļu struktūraNovērsta dublēšanās Nav “visi 7” modeļi Vienkāršots augsnes modelisProcesus var aprakstīt bez papildus pētījumiem Zinātnē ir precīzāks apraksts Nav scenāriju modeļaScenāriju redaktors tiks iebūvēts IS Atkarība no PAIC Papildus piegādāts MIKE BASIN Atbilstība ES prasībām Paredzama attīstība ArcView licences Nav