C2.04. Социально-гидрологическое моделирование

Социально-гидрологические модели помогают выявить различные человеческие и природные элементы и то, как они взаимосвязаны в системе. Они могут использоваться для анализа функционирования системы, поиска путей ее улучшения и прогнозирования будущего поведения системы. В данном инструменте рассматриваются преимущества и проблемы, связанные с социально-гидрологическим моделированием, а также представлены две основные социально-гидрологические методики, которые широко используются: агентно-ориентированное моделирование, системная динамика и сопряженные ГИС-модели.

Необходимость социально-гидрологического моделирования

Наиболее актуальные проблемы, связанные с водными ресурсами во всем мире, могут быть должным образом решены только в том случае, если мы сможем понять различные элементы, составляющие наши сложные социально-гидрологические системы. Традиционно методы моделирования рассматривали водные проблемы с чисто физической/гидравлической точки зрения, игнорируя социальные аспекты. Социально-гидрологическое моделирование — это сочетание социальных наук и технического или традиционного гидрологического моделирования, целью которого является описание взаимодействия и обратной связи между социальными и гидрологическими системами. При разработке социально-гидрологических моделей в гидрологические модели включаются реакции человека (включая поведенческие реакции правительства и отдельных лиц) на гидрологические экстремальные явления (засухи и наводнения). Учет этих социальных факторов позволил специалистам по водным ресурсам учесть множество элементов, влияющих на управление водными ресурсами, которые не были бы учтены традиционным моделированием.

Ключевые аспекты социально-гидрологического моделирования

Социально-гидрологическое моделирование может использоваться для: понимания системы; прогнозирования и предсказания; разработки политики и принятия решений. Типология социально-гидрологических исследований (историческая, сравнительная и процессная) полезна для понимания того, как системы развивались с течением времени, сравнения того, как разные места реагировали на изменения, и исследования взаимосвязей между различными параметрами — все это ценно для создания общего понимания системы. Природные и антропогенные воздействия на гидрологическую систему, такие как переброска воды между бассейнами, засуха или использование воды в сельском хозяйстве, оказывают значительное влияние на экосистему, а также на потребности и спрос человека на воду.

Социально-гидрологические исследования используют междисциплинарный подход для сбора данных из различных источников, особенно для исторических исследований. Эти гидрологические данные собираются традиционными методами, в то время как сбор социальных данных может быть трудоемким и занимать много времени. Более глубокое понимание того, как взаимодействие человека и воды влияет на общее поведение системы, приводит к более точному прогнозированию системы в будущем. Необходимость включения изменяющихся норм и ценностей в социально-гидрологию усугубляет неопределенность, связанную с изменением социальных, экономических и политических систем, поскольку временные рамки и способы изменения норм в обществах крайне непредсказуемы и часто неожиданны.

Одной из существенных проблем социально-гидрологического моделирования является то, что особенности человеческих факторов делают их особенно сложными для учета в моделях. Из-за особенностей данных социальных наук проведение формальной калибровки и валидации социально-гидрологического моделирования также затруднено. Таким образом, для понимания взаимосвязи между различными системами необходимы обширный опыт и знания. Устойчивое управление водными ресурсами может быть достигнуто путем понимания механики всей системы, а не только путем решения отдельных проблем.

Избранные методы социально-гидрологического моделирования

К основным методам моделирования в социально-гидрологической сфере относятся агентные модели, системная динамика и модели, сопряженные с ГИС.

• Агентные модели (АМ) представляют собой полезный методологический подход для работы с большими сложными системами, обусловленными множеством факторов. АМ особенно полезны для моделирования спроса и потребления воды, сочетая в себе как водосберегающие технологии (например, наличие у участников системы водосберегающих устройств), так и поведение агентов (например, использование агентами своих систем для повышения эффективности использования воды). Таким образом, АМ используются для прогнозирования, а также для проверки различных потенциальных альтернатив при принятии решений, связанных с водой.
• Динамика системы (ДС) также является подходящей основой для принятия решений при разработке политики в области водных ресурсов, способствующей успешной практике комплексного управления водными ресурсами. Она начинается с концептуализации системы, обычно посредством определения основных элементов, составляющих систему. Затем устанавливаются связи между элементами, образуя так называемые диаграммы причинно-следственных связей (ДПС). ДПС можно нарисовать или представить графически, наклеив стикеры на большие листы бумаги. Эти ДПС можно перенести в программное обеспечение, такое как Venism, которое позволяет количественно оценить силу взаимосвязи между этими элементами. Таким образом, ДС позволяет разработчику модели визуализировать потенциальные обратные связи и взаимосвязи, которые могут приводить к поведению на системном уровне.
• Сопряженные ГИС-модели используются для иллюстрации различных проблем управления водными ресурсами в пространственном измерении. Чаще всего они встречаются в секторе управления водными ресурсами в сельском хозяйстве, а также в борьбе с наводнениями и их смягчении. Подмножество таких сопряженных ГИС-моделей было разработано для изучения вопросов, связанных с качеством поверхностных и подземных вод и режимами водозабора. В сопряженные ГИС-модели могут быть интегрированы как агентное моделирование, так и системная динамика.