Методологія і застосування стохастичної екогідрології у постчорнобильський період

Размещено на http://www.allbest.ru/

Київський національний університет імені Тараса Шевченка

УДК 556.11:504.4.064+613.648

МЕТОДОЛОГІЯ І ЗАСТОСУВАННЯ СТОХАСТИЧНОЇ ЕКОГІДРОЛОГІЇ У ПОСТЧОРНОБИЛЬСЬКИЙ ПЕРІОД

11.00.07 - гідрологія суші, водні ресурси, гідрохімія

Автореферат

дисертації на здобуття наукового ступеня доктора географічних наук

Самойленко Віктор Миколайович

Київ 2000

Дисертацією є рукопис

Робота виконана у Науково-інформаційному центрі водогосподарсько-екологічного моніторингу та оптимізації водокористування (екологічному центрі "НІЦ ВЕМОВ") Української екологічної асоціації "Зелений світ"

Науковий консультант

доктор географічних наук Хільчевський Валентин Кирилович, Київський національний університет імені Тараса Шевченка, географічний факультет, завідувач кафедрою гідрології і гідрохімії

Офіційні опоненти:

доктор географічних наук, професор Журавльова Лідія Олексіївна, Інститут гідробіології НАН України, відділ екотоксикології і гідрохімії, провідний науковий співробітник

доктор географічних наук, професор Мольчак Ярослав Олександрович Луцький державний технічний університет, завідувач кафедрою екології і безпеки життєдіяльності

доктор географічних наук, професор Некос Володимир Юхимович, Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна. завідувач кафедрою геоекології і конструктивної географії

Провідна установа

Одеський гідрометеорологічний інститут Міністерства освіти і науки України, м. Одеса

Захист відбудеться "30" листопада 2000 р. о 10 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д 26.001.22 Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01022, Київ-22, вул. Васильківська, 90, географічний факультет

З дисертацією можна ознайомитись у бібліотеці Київського національного університету імені Тараса Шевченка за адресою: 01033, Київ-33, вул. Володимирська, 64

Автореферат розісланий "27" жовтня 2000 р.

Вчений секретар спеціалізованої вченої ради Д 26.001.22, кандидат географічних наук В.В. Гребінь.

екогідрологія стохастична методологія пост чорнобильський

ЗАГАЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА РОБОТИ

Актуальність теми. Гіркий досвід відносно недавніх катастроф та аварій різного мірила (Чорнобильська, вихід з ладу очисних споруд у Києві та Харкові, повені у Закарпатті та ін.) засвідчив низьку ефективність роботи відповідних моніторингових і управлінських систем з позицій адекватного реагування на надзвичайні техногенно-екологічні ситуації на об'єктах гідросфери та їх наслідки для населення, що не в останню чергу обумовлене недостатньою науково-методологічною базою оцінювання і прогнозування подібних невивчених раніше ситуацій. Об'єктивними причинами останнього є те, що багатофакторність техногенних і природних джерел та процесів первинного і вторинного забруднення водних об'єктів і річкових басейнів речовинами різного походження вельми ускладнює на даному етапі традиційне конкретне їх визначення та чисельну характеристику для кожного окремого об'єкта або ділянки водозбору, зважаючи як на їх кількість, так і на те, що деякі досить вагомі джерела забруднення слабко або невкеровні з огляду на можливість обмеження їх негативної дії (наприклад, атмосферне транскордонне перенесення токсикантів, надходження забруднювальних речовин з макротериторіальних сільгоспугідь тощо). Тому саме коректне полікритеріальне побасейнове оперативне стохастичне моделювання і тестування власне стану водних об'єктів може істотно просторово конкретизувати і обгрунтувати способи управління водними екосистемами для екологічно безпечного водо- і ресурсокористування та реабілітації забруднених водозборів.

Отже, множинність чинників техногенезу, зважаючи і на нове за сутністю постчорнобильське радіоактивне забруднення аква-територіальних комплексів України, обумовили необхідність створення сучасних оригінальних прагматичних метасистемних підходів у царині природничих дисциплін, що стосується у першу чергу розвитку чинних теоретичних засад географічних гідрологічно-гідрохімічних і гідроекологічних досліджень та їх прикладних застосувань, які покликані обґрунтовувати забезпечення належного рівня екологічної безпеки для населення, що користується ресурсами водних об'єктів та їх водозборів. Розробці таких підходів з урахуванням існуючих здобутків у сфері розв'язання гідрорадіоекологічних проблем і присвячена ця робота.

Зв'язок роботи з науковими програмами. Дослідження за проблемою дисертації були виконані згідно з планами екоцентру "НІЦ ВЕМОВ" під науковим керівництвом і за одночасної участі автора як безпосереднього виконавця за держбюджетними науково-дослідними роботами, які входили до складу: державної науково-технічної програми "Ресурсозбереження" (1991-1997 р.р.), комплексу державних програм з проблем подолання наслідків Чорнобильської катастрофи (1993-1999 р.р.), Національної програми з екологічного оздоровлення ріки Дніпро та поліпшення якості питної води (1993 р.), Національної програми досліджень ресурсів Азово-Чорноморського басейну (1994-1995 р.р.), державної Комплексної програми протипаводкових заходів (1995-1997 р.р.).

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є обґрунтування, розробка, апробація та реалізація методології і застосувань стохастичної екогідрології як нового наукового напряму у гідрорадіоекологічних дослідженнях постчорнобильського періоду. Згідно з метою вирішувались такі завдання:

обґрунтування та формулювання загальнометодологічних підвалин використання нового, запропонованого автором, еколого-стохастичного методу моделювання стану водних екосистем та їх водозборів для формування двох взаємопов'язаних складників стохастичної екогідрології (СЕГ), а саме: СЕГ водойм з їх береговими зонами та СЕГ річкових басейнів;

вибір і загальна тематична характеристика обраного для досліджень регіону та натурних об'єктів і процесів тестування та реалізації положень стохастичної екогідрології зі створенням відповідних комп'ютерних інформаційних базисів;

обґрунтування та реалізація методологічно-прикладних застосувань стохастичної екогідрології водойм, включаючи розробку моделей стану екосистем водойм, методики оцінювання достовірності гідрорадіоекологічної інформації, принципів і способів оптимізації моніторингу і управління станом водойм;

обґрунтування проблеми вивчання та розробка способів моделювання дозоутворення і радіоекологічного ризику внаслідок місцевого водокористування;

обґрунтування та реалізація методологічно-прикладних застосувань стохастичної екогідрології річкових басейнів, включаючи розробку засад комплексного районування територій за гідрологічно-ландшафтними умовами та можливими радіоекологічними наслідками місцевого водо- і ресурсокористування та комп'ютерно-картографічне втілення таких засад;

розробка і апробація способів синтезу рішень стохастичної екогідрології водойм і річкових басейнів з проведенням тестового моделювання гідроекологічного стану найбільш радіоекологічно ризикових поліських та лісостепових районів регіону досліджень;

апробація принципових положень стохастичної екогідрології на створених інформаційних базисах з супутніми узагальнювальними рішеннями.

Об'єкт і предмет дослідження. Об'єктом дослідження є, по-перше, великі водосховища на прикладі шести дніпровських та, по-друге, місцеві водні об'єкти, насамперед водойми місцевого водокористування (малі та середні водосховища, ставки, озера з об'ємом < 100 млн.м³), з населеними пунктами, до яких вони тяжіють, та їх локальні водозбори і річкові басейни на прикладі тих, що розташовані у Поліссі та на півночі Лісостепу в межах найбільш радіоактивно забруднених Волинської, Рівненської, Житомирської, Київської, Чернігівської і деяких суміжних адміністративних областей. Предметом досліджень є методологія стохастичного моделювання рівнів радіогідроекологічного стану об'єкта досліджень та можливих наслідків місцевого водокористування і місцевого загального ресурсокористування (спільно "місцевого водо- і ресурсокористування") з цього об'єкта, а також способи оптимізації моніторингу і управління його станом.

Методи дослідження. Розроблена у роботі методологія стохастичної екогідрології базується на оригінальному еколого-стохастичному комп'ютерно-модельному методі автора, який використовує і розвиває концептуальні підвалини і підходи географо-гідрологічного методу В.Г.Глушкова та гідроекології (В.К. Хільчевський, В.І. Пелешенко, М.Д.Гродзинський, 1995) із додатковим залученням положень теорій випадкових функцій, систем та інформації, математичного планування експерименту, ландшафтознавства, економіки природокористування, токсикологічної гідроекології, радіогеоекології, радіобіології і радіаційної медицини. При польових та лабораторних дослідженнях застосовувалися стандартні способи відбору, підготовки і вимірювання проб згідно з чинними методиками радіохімічного, радіоспектрометричного, іхтіологічного, гідрохімічного, статистичного аналізів тощо, а безпосередній регламент таких досліджень визначався відповідно розробленими автором технологічними картами та умовами. Для завдань районування у роботі був використаний метод стохастичного системного синтезувально-модельного комп'ютерного тематичного картографування, створений автором на основі ГІС-технологій.

Вихідними матеріалами для узагальнень і апробації роботи були результати власних досліджень автора у створеній під його науково-організаційним керівництвом системі комплексного радіоекологічного моніторингу водойм (1993-1999 р.р.), матеріали Мінчорнобилю/МНС України, а також інших організацій, що були накопичені і систематизовані при науково-дослідних роботах (1991-1999 р.р.), в яких ці організації були співвиконавцями, а автор - науковим керівником.

Наукова новизна одержаних результатів полягає у тому, що методологія стохастичної екогідрології як нового наукового напряму, створеного автором, містить:

вперше запропонований принцип формалізації екосистеми водойми з її береговою зоною або екосистеми річкового басейну як складної динамічної вкеровної природно-технічної ("водогосподарсько-екологічної", ЕСВГ, за автором) системи, що задається обраними як географічно-детермінованими, так і випадковими (детерміновано-стохастичними) процесами і полями за основними чинниками і умовами, що визначають стан екосистеми, а також комбінаціями таких процесів і полів;

вперше розроблені базові положення стохастичного моделювання просторово-часових параметричних збурень ЕСВГ водойми або річкового басейну із зниженням від груп показників (макрорівень формалізації) до наборів компонентів і елементів цих груп (мезо- і мікрорівні), використовуючи досліджені і подані в універсальному виді закономірності стохастичної структури ЕСВГ;

удосконалені підходи до районування і зонування екосистеми водойми з коректно просторово і структурно-функціонально побудованими її таксонами, просуваючись від головних першорівневих (водних мас, ложа, берегової зони тощо) до більш низьких структур шляхом детермінованого і стохастичного контролю однорідності таких таксонів на адекватність процесів взаємодії певних визначальних природних та антропогенних чинників;

вперше запропонований принцип моделювання стійкості ЕСВГ водойми як поєднання фазової стійкості за саморегуляційним рівнем розвитку, параметричної стійкості (поліваріантної відповідності детерміновано-стохастично заданим екологічним нормативам) та надійності, яка визначається вперше чисельно означеною ймовірнісною мірою здатності екосистеми виконувати вимогові соціально-економічні функції;

удосконалені підходи до тлумачення понять "екологічний стан екосистеми водойми і його рівень", "екологонегативні та екологопозитивні соціально-економічні функції ЕСВГ", "потенціал цих функцій та екосистеми загалом", "ефективність еколого-економічно збалансованої або незбалансованої експлуатації ЕСВГ", "тарифікація як визначення кількості та якості природних ресурсів ЕСВГ водойми для їх платного використання і відтворення" тощо;

вперше методологічно обґрунтований принцип оптимізації "ефективність еколого-економічно збалансованого управління елементами екосистем водойм (експлуатації їх ресурсів) за доцільними соціально-економічними функціями для видів ресурсів певних таксонів на базі сучасних моніторингових систем з відображенням в оптимальних режимах функціонування водойм" із введенням автором терміну "оптимальна забезпеченість реcурcовидатності", що трактується як забезпеченість доцільного (оптимального) для використання об'єму ресурсного потенціалу екосистеми за умов заданої (потрібної, вимогової) її надійності;

удосконалений і вперше доведений до чисельних рішень принцип оптимізації моніторингу водойм, за яким його регламент моделюється за величинами заданих припустимих сумарних помилок натурних замірів параметрів стану головних субструктур екосистем водних об'єктів згідно з дослідженою структурою цих помилок;

вперше встановлені і підтверджені спеціальними дослідженнями і удосконаленими модельними розрахунками (за відсотком чинного ліміту дози опромінення населення) існування та значущість проблеми дозоутворення водними шляхами та можливого радіоекологічного ризику внаслідок користування ресурсами місцевого водного фонду, враховуючи розвинені автором підходи до формалізації і оцінювання таких шляхів та вирізнення мешканців аграрного сектора як критичної групи населення;

вперше запропоновані підходи до комплексного радіоекологічного районування як головного складника стохастичної екогідрології річкових басейнів, які принципово базуються на картографічно-модельному синтезі полів і субполів категорованого автором можливого радіоекологічного ризику внаслідок місцевого водо- і ресурсокористування, квазістаціонарність у часі та квазіоднорідність за простором яких досягається поєднанням координатно реалізованих діапазонів зазначених категорій ризику з генетично та природно-функціонально однорідними гідрологічно-ландшафтними (або навпаки) комплексами потрібного рівня, що власне і імітує зафіксовані і прогнозні результати інтенсивності надходження радіонуклідів до організму як наслідок режимів ресурсокористування населенням аграрного сектора та динаміки і особливостей субполів первинного та вторинного радіоактивного забруднення (агрегатного стану чорнобильських випадів, їх фізико-хімічних властивостей на тлі стокових і інших процесів міграції і накопичення радіоактивності у певних ландшафтних та ландшафтно-геохімічних виділах тощо);

вперше сформульовані змістовні визнаки і принципи моделювання таксонів районування за радіоекологічними наслідками місцевого водокористування (за схемою "тестовий річковий басейн - його район - локальний максимум ризику") та місцевого водо- і ресурсокористування [за схемою "зона - провінція - область - район (басейнова ділянка) - локальний контур високого ризику"] як відносно однорідних гідрологічно-ландшафтних або ландшафтно-гідрологічних систем (чи їх поєднань) визначених рангів із певними головними рисами прояву процесів вторинного радіо-активного забруднення на тлі особливостей первинної радіозабрудненості, що можуть зумовити зазначені наслідки відповідного порядку;

запроваджені комплексні характеристики репрезентативних таксонів районування, нові за змістом, а саме індекси ризику "районо-ландшафтів", які спільно з частками площ конкретних "ландшафто-субполів ризику" стосовно площі їх таксону, що тестувався, і розглядалися як характеристика "критичності" ландшафтних комплексів обраного таксону з причинно-наслідкових позицій, тобто з точки зору вивчання загальних закономірностей ландшафтно-гідрологічної обумовленості міри біологічної доступності основних дозотворних радіонуклідів чорнобильського походження, а також загальні "таксонні" індекси ризику, які є більш застосовними для планування контрзаходів з екологічної безпеки тощо, зважаючи і на запропоновані нові повні назви модельно вирізнених одиниць районування, що містили як гідрологічно і фізико-географічно обумовлені найменування, так і визнаку за радіоекологічною (а інколи додатково і ландшафтною) ознакою;

вперше запропоновані підходи до повномірильного спільного оцінювання як радіоекологічного, так і гідроекологічного стану ландшафтно-гідрологічних районів комплексного районування, які базуються на багатофакторній природно-техногенній однорідності цих районів, що дозволяє визначеним чином розповсюджувати її умови на мезосистемні особливості міграції забруднювальних речовин не лише радіоактивного, а й іншого генезису;

поглиблені погляди на закономірності розподілу і співвідношення радіоактивної забрудненості між субструктурами екосистем водойм, різних за морфогенетичними та функціонально-експлуатаційними ознаками і басейновою належністю, включаючи досліджену обумовленість певними показниками стану водного середовища і водозборів інтенсивності накопичення радіонуклідів у протестованих гідробіонтах, які є вихідними ланками дозоутворення водними шляхами.

Практичне значення одержаних результатів полягає, по-перше, у створеному взаємопов'язаному наборі методологічно-прикладних та суто прикладних застосувань стохастичної екогідрології, який містить:

сукупність детерміновано-стохастичних моделей репрезентативних характеристик стану водогосподарсько-екологічних систем водойм і річкових басейнів;

методику (з тестовими прикладами) оцінювання достовірності та відновлення гідрорадіоекологічної інформації і оптимізації моніторингових досліджень, зважаючи на розроблені концептуальні засади та архітектуру системи водогосподарсько-екологічного моніторингу водойм;

загальну алгоритмічну схему еколого-економічної оптимізації довготермінових і оперативних режимів управління екосистемами водойм, враховуючи і їх районування або типізацію;

способи і результати моделювання дозоутворення і радіоекологічного ризику внаслідок місцевого водокористування, у т.ч. дослідження опорних водних об'єктів тестових дозооцінювань;

методику і базу даних проведених стохастично-рейтингових порайонних і побасейново-ландшафтних оцінювань доз опромінення населення за рахунок місцевого водокористування;

методику і результати визначення найбільш потенційно радіоекологічно ризикових водних об'єктів у населених пунктах;

створений комп'ютерно-картографічний тематичний інформаційний базис і кореляційну матрицю на основі досліджених регіональних просторово-пооб'єктних особливостей мінливості параметрів радіогідроекологічного стану та радіоекологічного статусу водойм і обумовленості цих параметрів характеристиками водного середовища і водозборів;

загальні алгоритмічні схеми комплексного районування територій за гідрологічно-ландшафтними умовами та можливими радіоекологічними наслідками місцевих водокористування та водо- і ресурсокористування з комп'ютерними картами оцінки стану вирізнених у річкових басейнах і ландшафтних комплексах Полісся та півночі Лісостепу таксонів такого районування;

методику моделювання рівнів гідроекологічного та радіогідроекологічного стану ландшафтно-гідрологічних районів з її реалізацією стосовно найбільш радіоекологічно ризикових районів, що належать одному з екстремально екологічно неблагополучних регіонів держави;

кадастр радіоактивного забруднення водних об'єктів України місцевого водокористування як комп'ютерно-картографічну інформаційно-пошукову систему радіогідроекологічного стану понад 3 тисяч цих об'єктів і їх водозборів з супровідними узагальненнями у вигляді монографій.

Наукові і прикладні надбання роботи можуть бути використані державними органами керування надзвичайними ситуаціями та захисту населення від наслідків Чорнобильської катастрофи і охорони навколишнього середовища в процесі реалізації заходів із запобігання виникненню та обмеження довго- і короткотермінових наслідків надзвичайних техногенно-екологічних ситуацій і визначення міри екологічної безпеки селитебних територій, а також фахівцями, викладачами і студентами природничих дисциплін, пов'язаних із вивчанням та збереженням гідросфери.

По-друге, теоретично-прикладні рішення дисертації були отримані і реалізовані в процесі виконання держбюджетних науково-дослідних робіт і проектів (всі - під науковим керівництвом і за одночасної участі автора як виконавця): державної програми "Ресурсозбереження" - "Розробити та впровадити технологію еколого-економічної оптимізації експлуатації дніпровських водосховищ" (проект за конкурсом комісії Президії РМ України, 1991-1997 р.р., № держреєстрації UA 01011149р); Чорнобильських програм (замовник Мінчорнобиль/МНС України) - "Удосконалення та ведення кадастру радіоактивного забруднення водних об'єктів України місцевого господарського використання" (1993-1994 р.р., № д.р. 0193U025822), "Комплексні радіоекологічні дослідження водосховищ Дніпра та малих водойм господарського використання" (1995р., № д.р. 0195U019173), "Комплексні радіоекологічні дослідження водосховищ Дніпра, малих водойм господарського використання та водних полігонів зони відчуження, вивчення ролі гідробіонтів в процесах трансформації і міграції радіонуклідів та впливу екологічних факторів на накопичення радіонуклідів у риб" (1996-1998 р.р., № д.р. 0196U012454), "Відбір, підготовка до аналізу, визначення вмісту радіонуклідів, мікроелементів та токсичних речовин у водних об'єктах, обробка та аналіз результатів" (1995-1999 р.р., № д.р. 0195U019174 і 0196U12455), "Створення бази даних гідрологічних характеристик річок та водойм України" (1997-1998 р.р., № д.р. 0197U019389); Національної програми по Дніпру (замовник Мінприроди України) - "Розробити пропозиції щодо удосконалення моніторингу екологічного стану басейну Дніпра у складі єдиної геоінформаційної системи" (1993 р., № д.р. 0193U037763); Національної морської програми (замовник НАМДіТ України) - "Проведення інвентаризації водокористувачів з метою оцінки внеску річок у забруднення Азово-Чорноморського басейну та розробка пропозицій щодо створення єдиної системи ідентифікації порушників регламенту скидів у континентальні водні об'єкти" (1994-95 р.р., № д.р. 0194U034095 і 0195U024233); державної протипаводкової програми (замовник Держводгосп України) - "Наукове обґрунтування і розробка плану оперативних та довготермінових комплексних заходів щодо усунення причин виникнення катастрофічних паводків в басейнах річок різних регіонів і способів його реалізації" (1995-1997 р.р., № д.р. 0195U011493). Окремі положення роботи були реалізовані при підготовці проектів: концепції Національної програми екологічного оздоровлення басейну Дніпра (1993 р.), міждержавної угоди з питань використання та охорони вод у цьому басейні (1993 р., № д.р. 0193U006164) і програми з поліпшення стану Полісся (1993 р., № д.р. 0193U025823).

Особистий внесок автора у роботу. Методологія і головні застосування стохастичної екогідрології обґрунтовані, розроблені та реалізовані автором самостійно. Гідрологічно-морфологічна частина загальної методики таксономізації ЕСВГ водойми розроблена і реалізована для дніпровських водосховищ під науковим керівництвом автора спільно з О.В.Кулачинським. Комп'ютерна обробка і систематизація даних досліджень в системі комплексного екологічного моніторингу водойм та на базових і опорних водних об'єктах тестових дозооцінювань проведені за методиками і алгоритмами автора Ю.С.Тавровим і М.І.Буяновим. Увесь цикл експедиційних досліджень водних об'єктів здійснювався співробітниками екоцентру "НІЦ ВЕМОВ" та співвиконавцями відповідних договірних тематик під керівництвом та за безпосередньої участі автора. Крім наукового консультанта, автор користувався консультаціями академіка НАН України Д.М.Гродзинського, доктора географічних наук Л.Л.Малишевої, доктора біологічних наук, професора Л.П.Брагінського, доктора фізико-математичних наук, професора В.А.Троценка, канд.геогр.наук М.М.Паламарчука, канд.біол.наук В.Б.Берковського.

Апробація результатів дисертації. Результати досліджень були оприлюднені на науково-практичному семінарі "Сучасний стан якості води водосховищ і заходи із запобігання їх забрудненню" (Перм, 1989); науковій конференції "Підвищення ефективності використання водних ресурсів у сільському господарстві" (Новочеркаськ, 1989); науково-технічних нарадах Надзвичайної комісії з проблем екологічного стану ріки Дніпро (Київ, 1992-1993); науково-практичному семінарі Національного комітету України з Міжнародної гідрологічної програми ЮНЕСКО "Стан і завдання наукової і практичної гідрології в Україні" (Київ, 1994); міжнародній науково-практичній конференції "Проблеми ефективного використання водних ресурсів та меліорації земель" (Київ, 1996); науково-практичній нараді МНС України з питань комплексного радіоекологічного моніторингу (Київ, 1997); Міжнародній конференції з районування у гідрології (Брауншвейг, Німеччина, 1997); міжнародному симпозіумі "Забруднення прісних вод" П'ятої наукової асамблеї Міжнародної асоціації гідрологічних наук (IAHS, Рабат, Марокко, 1997); Третій міжнародній конференції "Регіональна гідрологія: концепції і моделі сталого управління водними ресурсами" (Постойна, Словенія, 1997); 7-му Стокгольмському Водному Симпозіумі та 3-й міжнародній конференції з управління довкіллям (Стокгольм, 1997); Другому з'їзді Гідроекологічного товариства України (Київ, 1997); міжнародному симпозіумі МАГН і ЮНЕСКО "Моделювання ерозії грунтів, транспорту наносів та пов'язаних з ними гідрологічних процесів" (Відень, 1998); 17-й, 18-й та 19-й міжнародних конференціях Дунайських країн з гідрологічного прогнозування та гідрологічних основ водного господарства (Будапешт, 1994; Грац, Австрія, 1996; Осієк, Хорватія, 1998); науково-практичних конференціях "Наука. Чорнобиль-97" та "Наука. Чорнобиль-98" (Київ, 1998, 1999); ювілейній міжнародній конференції "Гідрологія і гідрохімія на межі XX-XXI сторіч" (Київ, 1999); VIII з'їзді Українського географічного товариства (Луцьк, 2000).

Публікації. Результати дисертації опубліковані у 4 монографіях та 24 статтях.

Структура та обсяг дисертації. Робота складається із вступу, п'яти розділів і висновків основної частини та окремої книги додатків, у якій наведені проміжні методичні і алгоритмічні рішення, допоміжні узагальнення інформаційного базису досліджень та більш деталізовані результати реалізації методик основної частини. Дисертація, загальним обсягом 1022 стор., містить 300 стор. основного тексту, 73 рисунки, 18 таблиць, перелік умовних позначень на 16 стор. та книгу із 20 додатків на 562 стор. Список використаних літературних джерел налічує 301 найменування.

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

У першому розділі роботи викладені загальна методологія і особливості стохастичної екогідрології в системі природничих дисциплін у постчорнобильський період з огляду на те, що стохастична екогідрологія (похідний термін від повної визнаки автора "стохастична екологічна гідрологія" або абревіатурно "СЕГ", англ. "Stochastic Environmental Hydrology") обгрунтовувалась у роботі як новий науковий напрям, який розвиває положення географо-гідрологічного методу В.Г.Глушкова та гідроекології за В.К.Хільчевським, В.І.Пелешенком і М.Д.Гродзинським (1995, найближчий еквівалент англійською, на погляд автора, "Hydro-Environmental Studies").

Стохастична екогідрологія підтримується оригінальним, названим "еколого-стохастичним методом, ЕСМ" автора, що оперує із стохастичним (математичним) моделюванням заданих характеристик динаміки водних об'єктів та їх водозборів шляхом залучення апарату теорій випадкових функцій та систем, зважаючи на те, що просторово-часова мінливість таких характеристик є реальною і необхідною умовою існування і розвитку гідроекосистем різного рангу, зумовленою результатом ситуаційного і суперпозиційного сполучення та добутку (перетину) істотної кількості чинників, серед яких превалюють випадкові. СЕГ враховує комплексування факторів радіоактивного і нерадіоактивного (загальнохімічного) забруднення довкілля, причім власне вивчання впливу радіаційного чинника на суспільно корисні властивості гідроекосистем з оцінюванням міри такого впливу є самостійним пріоритетним завданням.

Отже, стохастична екогідрологія як прагматичний метасистемний поліфункціональний науковий напрям постчорнобильського періоду зорієнтована, по-перше, на оцінювання екологічного стану (радіогідроекологічного або гідрорадіоекологічного в залежності від акцентів тестування) складних динамічних природно-технічних систем ("водогосподарсько-екологічних систем, ЕСВГ") водойм з їх береговими зонами або річкових басейнів певного рівня. Це визначає і поділ стохастичної екогідрології на два взаємопов'язаних складники: СЕГ водойм (як індикаторних за найгіршим варіантом об'єктів різногенезисного техногенного забруднення) і СЕГ річкових басейнів (як ландшафтно-гідрологічних структур і сукупності локальних комплексів місцевого водо- і ресурсокористування). Вибір саме зазначених об'єктів обумовлений тим, що стохастична екогідрологія, по-друге, спрямована згідно з ад'єктивом-визнакою у назві ("екологічна" як еквівалент англ. "Environmental" у значенні охорони від забруднення об'єктів довкілля, у даному випадку водних) на тестування і оцінювання міри можливого екологічного, у першу чергу радіоекологічного, ризику для здоров'я населення внаслідок користування водними і іншими місцевими природ-ними ресурсами, що передбачає використання у СЕГ і положень таких дисциплін, як радіобіологія, радіаційна медицина, ландшафтознавство, економіка природокористування тощо. Тобто стохастична екогідрологія безпосередньо не вивчає зв'язки і відгуки на антропогенне навантаження у гідробіоценозах, що є предметом комплексу складників гідробіології екологічного спрямування (еквівалент англ. "Hydroecology"), у т.ч. токсикологічної гідроекології (Л.П.Брагінський, 1995, англ. "Toxicological Hydroecology") і ін., або - при врахуванні впливу гідрологічних умов на водні екосистеми - екологічної гідрології (В.М.Тімченко, 1993, англ. "Ecological Hydrology"), а моделює за протестованим рівнем стану ЕСВГ водних об'єктів та їх водозборів ймовірні гідрорадіоекологічні наслідки ресурсокористування для мешканців аграрного сектора, як критичної групи населення через найнижчу її захищеність заходами з екологічної безпеки, що відносить прикладні аспекти стохастичної екогідрології до тих, що підтримують методи управління довкіллям. Через усе це підходи стохастичної екогідрології закономірно є наслідком розвитку і використання під новим кутом зору теоретичних і регіональних надбань у царині природничих та пов'язаних з ними наукових дисциплін, зумовлених комплексом відповідних досліджень гідрорадіоекологічних проблем, стислий огляд яких за працями вітчизняних і зарубіжних вчених і наведений у роботі.

Принципові засади використання ЕСМ у СЕГ водойм базуються на тому, що у чотиримірній вкеровній динамічній ЕСВГ водойми розрізняють 2 головних класи структурно-функціональної організації: клас природно-технічних таксонів різного рівня та клас ресурсів екоcиcтеми з реалізацією обох класів через різного виду cоціально-економічні функції (СЕФ). При цьому удосконалені підходи до класифікації як СЕФ, що тлумачаться як характеристики виконання екосистемою цільових запитів та вимог ресурсокористувачів та розподілені на два головних типи - екологопозитивні (ресурсо- і середовищевідтворювальні, ресурсо- і середовищеохоронні тощо) та екологонегативні (ресурсо- і середовищередукційні, "екоризикові" і т.ін.), так і природних ресурсів.

Стабілізація та поліпшення стану трактуються як цільові функції, що припускають два етапи нормування для управління екоcиcтемою водойми (режимом її роботи) - екологічне та еколого-економічне, - з переходом до тарифікації природних ресурсів екоcиcтеми та її елементів з можливістю застосування механізму платного водо- і ресурсокористування. Головним критерієм еколого-економічно оптимального (збалансованого) управління (експлуатації ресурсів) ЕСВГ водойми (її екологічним станом) і вибору оптимального режиму функціонування різних водойм з безумовним пріоритетом екологічних нормативів є мінімізація необхідних витрат (видатків) на ліквідацію чи обмеження екологонегативних і на максимізацію відтворення екологопозитивних СЕФ ЕСВГ.

Оцінка і оптимізація стану водойм базуються, по-перше, на такcономізації (районуванні, включаючи зонування) їх ЕСВГ, яка проводиться на основі синтезованого набору класифікаційних даних та детерміновано-стохастичних критеріїв, що відображають цілі (фактичні та бажані) існування ЕСВГ і взаємообумовленість структур ЕСВГ, починаючи з структур першого (водних мас, ложа, берегової зони) і більш низьких порядків у заданій системі координат з вирізненням гіперпідсистеми 2 рівня "біота". Послідовно застосовуються морфологічні, гідрологічні, гідроморфодинамічні, фізико-хімічні, гідробіологічні, токсикологічні та інші критерії, a також комплекс техногенних показників з урахуванням встановлення усереднених меж між усіма адекватними таксонами ЕСВГ водойми та ймовірнісних коливань цих меж при заданих рівнях навантажень на ЕСВГ. По-друге, зважають на результати структурно-функціональної тарифікації як на визначення кількості та бонітету (якості) видів ресурсів ЕСВГ водойми (або певних таксонів) для їх платного використання і відтворення за розрахунковим рівнем середовища, нормативами екологічної стабільності і, відповідним їм, оптимальним режимом функціонування водойми.

Потенціал СЕФ визначають як добуток розрахункового бонітованого об'єму залучного (залученого) до експлуатації ресурсного потенціалу та питомих витрат на відтворення екологопозитивних aбо обмеження екологонегативних СЕФ. Певним чином підсумовані (скомплексовані з врахуванням різноспрямованих ефектів поєднання) СЕФ утворюють природно-cоціально-економічний потенціал ЕСВГ водойми, що диференціюється на реальний, можливий і доцільний. Принципом балансування динаміки стану ЕСВГ водойми є досягнення за заданими параметрами екоcиcтеми, зважаючи на зниження (ліквідацію) еколого-економічного збитку, оптимального потенціалу цієї ЕСВГ, який у цілому трактується як міра можливостей виконання системою її СЕФ і чисельно моделюється через надійність ЕСВГ. Останні терміни пов'язані вже не тільки із структурно-функціональною, а й з модельно-параметричною формалізацією ЕСВГ водойми.

Така формалізація здійснюється шляхом задавання (фіксації) водогосподарсько-екологічної системи водойми на різних рівнях за допомогою наборів груп ознак, показників і параметрів стану (екопараметрів) ЕСВГ за основними процесами у ній та її субструктурах (макрорівень), системами компонентів за групами показників та екопараметрів (мезорівень) та системами елементів (n-го порядку) за зазначеними компонентами. Динаміка ЕСВГ водойми (параметричні збурення, викликані природними чинниками та техногенним навантаженням) подається як сукупність випадкових функцій (випадкових процесів aбо полів), що, наприклад, для вихідного макрорівня та екопараметрів (тобто вже унормованих через оператор Ф показників стану ЕСВГ) має вигляд

D(ЕСВГ)=[Ф(ВГ)(,R,t);Ф(ГМ)(,R,t);Ф(РЕ)(,R,t);Ф(ГФХ)(,R,t);Ф(ГБ)(,R,t);Ф(ЕТ)(,R,t);Ф(ГМЛ)(,R,t);Ф(ІГ)(,R,t);Ф(СГ)(,R,t);Ф(ГГ)(,R,t);Ф(МЕ)(,R,t);Ф(ГІСП)(,R,t)] , (1)

де Ф(ВГ)(,R,t)...Ф(ГІСП)(,R,t) - унормовані випадкові функції (ВФ) екопараметрів (а далі - і компонентів та елементів, які їх складають) за групами ознак ЕСВГ водойми: (ВГ) - водогосподарською, (ГМ) - гідрометеорологічною, (РЕ) - радіоекологічною, (ГФХ) - гідрофізикохімічною, (ГБ) - гідробіологічною, (ЕТ) - екотоксикологічною, (ГМЛ) - гідроморфолітодинамічною; (ІГ) - інженерно-геологічною, (СГ) - седиментогенезовою, (ГГ) - гідрогеологічною, (МЕ) - медично-екологічною і групою (ГІСП) - інтегральних та спільних (для різних груп чи їх більш низьких елементів) і інших ознак; - число елементарних результатів дослідів; R - просторова область ВФ, R (х,y,z) у означеній системі координат; t - час; t Т, де Т - множина (0,) (неперервний час).

Розрізняється загальний (повний набір), оптимальний (із загального, наведений у дисертації) та заданий (реальний за існуючою інформацією або можливістю постановки нових експериментів) склад компонентів (субкомпонентів) і елементів компонентів груп показників та екопараметрів ЕСВГ водойми. Головними характеристиками стохастичної структури ЕСВГ, як динамічної системи, є набір стохастичних показників (як правило, на рівні елементів екопараметрів, що не виключає придатності їх застосування для більш високих рівнів формалізації та міжрівневих побудов), а саме: спільні aбо часткові (індивідуальні) функції розподілу (ймовірності перевищення) систем (підсистем) випадкових функцій екопараметрів (екостохастичні функції), унормовані автокореляційні і просторово-часові кореляційні функції та вибіркові емпіричні функції ВФ екопараметрів різних модифікацій. На основі екостохастичних функцій створені детерміновано-cтохаcтичні моделі динаміки ЕСВГ водойми (екоcтохаcтичні моделі) - моделі розрахунку і прогнозу екологічного стану водойм, які відтворюють просторово-часові значення елементів екопараметрів ЕСВГ визначеної (спрогнозованої) забезпеченості за потрібними умовами та рівнями.

Стан водогоcподарcько-екологічної системи (ЕСВГ) водойми [aбо (загально)екологічний стан ЕСВГ водойми у широкому тлумаченні, у т.ч. радіогідроекологічний стан водойми як його різновид (складник) у випадку пріоритетного ряду у дослідженні груп екопараметрів ЕСВГ, відповідно, (РЕ), (ЕТ), (ГФХ), (ВГ) і далі інші означені групи екопараметрів за моделлю (1)] розглядається як сукупність змінних в процесі еволюції та використання (за умов техногенного навантаження) властивостей ЕСВГ і її однорідних таксонів чи їх субструктур, які тестують у (або за) визначений момент часу за прийнятими критеріями контролю (стійкості і надійності) для оцінювання ознак стану ЕСВГ. Рівень стану ЕСВГ водойми (при моделюванні якого спільно зважають як на абсолютні характеристики власне стану різних таксонів ЕСВГ, так і на співвіднесені між ланками екосистеми характеристики її статусів за групами показників та екопараметрів, наприклад, токсикологічний, радіоекологічний статуси тощо) визначають, по-перше, як ступінь відповідності властивостей ЕСВГ aбо її субструктур еталонним (екологічно заданим) показникам на основі оцінки згідно з прийнятими (за типом ЕСВГ) моделями стану. По-друге, такий рівень - це міра здатності потенціалу ЕСВГ чи її субструктур виконувати можливі або доцільні cоціально-економічні функції за реальної чи еколого-економічно збалансованої ситуації у ресурсокористуванні з водойм з їх береговими зонами. Ознаками стану ЕСВГ водойми є фактичні числові значення показників такої ЕСВГ та її екопараметрів, потрібні їх комбінації, співвідношення і похідні від цих значень та якісні характеристики за встановленими критеріями.

Стійкість (фазова і параметрична) ЕСВГ водойми та її складників розглядається як здатність системи зберігати при aнтропогенних навантаженнях на неї власні властивості, структуру та типологічні особливості в основному за рахунок саморегуляції, у т.ч. підсиленої існуючими технічними засобами експлуатації. Фазова стійкість - власне саморегуляційна властивість екоcиcтеми, яка пов'язана з фазою (етапом) її розвитку і визначається критеріями (кількісними і якісними) еволюційних моделей. Абсолютна параметрична стійкість - відповідність середніх натурних значень заданих показників ЕСВГ водойми aбо її таксонів в абсолютному вираженні за розрахунковий репрезентативний період (для репрезентативного однорідного простору), з урахуванням їх природних коливань, еталонним рівноваговим показникам. Відносна параметрична стійкість - відсутність викидів за нижні і верхні межі забезпеченостей стійкості ЕСВГ водойми або її таксонів екстремальних ймовірностей перевищення вибіркових функцій ВФ екопараметрів різних модифікацій та ієрархічних рівнів (перетинів, реалізацій відповідних процесів тощо).

Надійність ЕСВГ водойми aбо її підсистем визначають як числову ймовірнісну міру здатності виконувати нею (ними) вимогові екологопозитивні aбо обмежувати екологонегативні СЕФ (тобто міру потенціалу ЕСВГ) у заданому проcторово-чаcовому вимірі (зберігаючи при цьому для однорідних таксонів умови їх параметричної стійкості) у межах, які відповідають оптимальному режиму експлуатації ЕСВГ (з максимальною ефективністю СЕФ) за екологічно безпечними умовами, і обумовлюють регламентацію ресурсокористування, включаючи можливість використання додаткових засобів експлуатації, у т.ч. проведення природоохоронних заходів. Застосовують також поняття "оптимальна забезпеченість ресурсовидатності" ЕСВГ водойми як забезпеченість оптимального для використання ресурсного потенціалу за умов вимогової надійності ЕСВГ. Лише при відповідності всіх структурно-функціональних і модельно-параметричних підсистем ЕСВГ водойми та її потенціалу безпечним числовим критеріям контролю стану (потрібній надійності тощо) рівень стану ЕСВГ кваліфікується, як той, що відповідає вимоговій еколого-економічній рівновазі, тобто усталеному рівню розвитку системи.

Вищевикладені базові загальнометодологічні принципові моменти ЕСМ тотожні для СЕГ у цілому, але розроблена на етапі становлення стохастична екогідрологія річкових басейнів (СЕГ РБ) оперує вже з водогосподарсько-екологічними системами (ЕСВГ) територіально вирізнених гідрологічно-ландшафтних структур (ГЛС) різного заданого рівня як сукупністю локальних комплексів місцевого водо- і ресурсокористування з метою моделювання рівнів радіо- і гідроекологічного стану цих ГЛС, спрямованого на оцінки певних категорійно-класифікованих наслідків для здоров'я критичної групи населення - місцевих водо- і ресурсокористувачів. ЕСВГ ГЛС фіксуються за ЕСМ у СЕГ РБ на макрорівні формалізації дещо іншими групами ознак та неунормованих показників стану ЕСВГ ГЛС [див. (1)], причім динаміка (параметричні збурення) кожної з останніх подається у СЕГ РБ у вигляді системи детермінованих і випадкових числових скалярних полів

D(ЕСВГ ГЛС) = [(ВГ)(,R,t); (ГЛ)(R,t); (ЛАНД)(R,t); (ФГ)(R,t);

(РЕ)(,R,t); (МЕ)(,R,t); (ЕТ)(,R,t); (ГФХ)(,R,t); (ГІСП)(,R,t)] , (2)

де (ГЛ)(R,t), (ЛАНД)(R,t), (ФГ)(R,t) - (географічно)-детерміновані поля за гідрологічною, ландшафтною і фізико-географічною групами ознак ЕСВГ ГЛС; (РЕ)(,R,t)…(ГІСП)(,R,t) - випадкові поля за радіоекологічною, медично-екологічною, екотоксикологічною, гідрофізикохімічною і (ГІСП) групами; водогосподарська (ВГ) група розглядається як неявна загальноцільова; R - загальна просторова область полів (ЕСВГ ГЛС); R (x,y) (у системі координат ГІС MapInfo).

Подальше моделювання екосистеми ГЛС (мезо- і мікрорівні) та його термінологія принципово адекватні положенням ЕСМ у СЕГ водойм, а проте відрізняються від них згідно із загальною схемою методологічно-прикладної реалізації засновків СЕГ річкових басейнів, а саме:

СЕГ РБ передусім реалізується через засади і прикладні рішення комплексного районування радіоактивно забруднених територій за гідрологічно-ландшафтними умовами та можливими радіоекологічними наслідками місцевого водо- і ресурсокористування, що скорочено визначене як "комплексне радіоекологічне районування" (КРЕР). СЕГ РБ через апарат КРЕР оцінювально-прогностично тестує рівень радіоекологічного стану (РРЕС) певних ГЛС (РРЕС за умовами та РРЕС за наслідками стосовно таксонів КРЕР), чисельно підсумково ототожнюючи такий рівень із запропонованими категоріями (класами і ступенями) можливого радіоекологічного ризику внаслідок місцевого водо- і ресурсокористування, тобто оперує із моделюванням заданих груп ознак (символ "оз") і далі - груп показників та їх компонентів і елементів ЕСВГ ГЛС і наборів цих ЕСВГ

(ЕСВГоз)(ГЛС) [(ВГ); (ГЛ); (ЛАНД); (ФГ); (РЕ); (МЕ); (ГІСП)] , (3)

ЕСМ/СЕГ РБ/КРЕР [ЕСВГ ГЛС] = [таксони КРЕР] ; (4)

для заданих ЕСВГ ГЛС із їх сукупності за (4), вже як таксонів КРЕР певного рангу, моделюються рівні їх гідроекологічного стану (РГіЕС) за спеціальною методикою, де послідовно здійснений перехід від оцінювання РГіЕС водойм до тестування РГіЕС таксонів КРЕР, у межах яких розташовані ці водойми як індикаторні водні об'єкти (ВО), користуючись запропонованими інтегральним і компонентними індексами РГіЕС (належність - ГІСП-група). При цьому зміст РГіЕС і для ВО, і для таксонів КРЕР з ВО адекватний вже поданому терміну "рівень екологічного стану" у частині ступеня відповідності властивостей як ЕСВГ водойм, так і ЕСВГ ГЛС - таксонів КРЕР - екологічно заданим показникам, групи яких тотожні групам ознак такого запису, як

{[(ЕСВГоз)(ГЛС)] = [таксони КРЕР]} [(ЕТ); (ГФХ); (ГІСП)] ; (5)

поєднання у викладі стосовно формул (3)-(5) оцінок рівнів гідроекологічного стану таксонів КРЕР, що є однорідними ГЛС з протестованими рівнями їх радіоекологічного стану, і повний набір змодельованих елементів груп показників, який відповідає формулі (2), засвідчують, що методологічно-прикладна реалізація положень стохастичної екогідрології РБ через КРЕР (як власне рішення СЕГ РБ) і методику, яка синтезує рішення СЕГ водойм і СЕГ РБ згідно із записом (5), для етапу становлення СЕГ у першому наближенні імітує моделювання рівнів радіогідроекологічного стану (РРЕГіЕС) певних гідрологічно-ландшафтних структур, вельми наближених з прагматичних позицій СЕГ до рівнів (загально)екологічного стану таких структур.

Специфіка предмету і завдань стохастичної екогідрології визначили і вибір для комплексної тематичної характеристики, наведеної у другому розділі дисертації, досліджуваного регіону та натурних об'єктів тестування і реалізації положень СЕГ, куди загалом були віднесені:

пріоритетний і основний для вивчання досліджуваний регіон (ДР), який охоплює річкові басейни і ландшафтні комплекси Полісся та півночі Лісостепу у Волинській, Рівненській, Жито-мирській, Київській та Чернігівській адміністративних областях, що зазнали найбільш відчутного за радіоекологічними наслідками впливу Чорнобильської катастрофи і були територіальними об'єктами створеної поліфункціональної інформаційно-пошукової системи (ІПС, понад 3 тисячі ВО) "Кадастр радіоактивного забруднення водних об'єктів України місцевого водокористування";

вирізнений у межах ДР і обраний для спеціальних узагальнень дисертації досліджуваний субрегіон системи комплексного радіоекологічного моніторингу водойм (ДСР КРМВ, близько 200 тестових водойм КРМВ із розширеним складом радіогідроекологічних показників);

шість дніпровських водосховищ - об'єкт початкового відпрацювання положень СЕГ, обраний як допоміжна репрезентативна інформаційна база для моделювання.

Крім оцінки водних ресурсів і використання води у досліджуваному регіоні, стану дніпровських водосховищ з уточненим вирізненням їх гідрологічно-морфологічних таксонів (плес, ділянок, областей, районів) та загальних закономірностей просторово-часової динаміки досліджених водних об'єктів за радіоекологічними, екотоксикологічними і трофо-сапробними показниками, у т.ч. у вигляді комп'ютерних карт, за полікритеріально систематизованим інформаційним базисом щодо водойм ДР і ДСР КРМВ отримані і оригінальні методично-прикладні рішення. Розрахована при цьому кореляційна матриця (понад 1000 коефіцієнтів) використана для підтвердження наявності чи відсутності певної детермінованості у просторовій (за набором ВО) динаміці параметрів радіоекологічного статусу екосистем водойм, у т.ч. із вирізненням ще мало вивчених зв'язків та апроксимацією їх вже степеневими трендами, що стосувалось дослідженої обумовленості певними показниками стану водного середовища і водозборів інтенсивності накопичення радіонуклідів у гідробіонтах, співвідношень між формами радіонуклідів у водних масах тощо. Був вперше запропонований узагальнювальний "умовний коефіцієнт біотичної доступності" ¹³⁷Cs і ⁹⁰Sr (УКБД) з категоруванням умовних ступенів біотичної доступності радіонуклідів у екосистемах водойм за УКБД. Відповідні цьому категоруванню результати тематичного картографування засвідчили, що екосистеми 62% водойм КРМВ мають помірний, 24 % - підвищений, 10% - вельми підвищений і 4% - високий ступінь біотичної доступності радіонуклідів, що є закономірним відбитком накопиченої бази знань про особливості природно-територіальної варіабельності характеристик радіоекологічного статусу екосистем водойм, які є зафіксованим наслідком мобільності радіонуклідів і ступеня їх міграції між складниками цих систем, що сформувались у водоймах, різних за морфогенетичними і функціонально-експлуатаційними ознаками, басейновою належністю та рівнями радіоактивної забрудненості їх абіотичних і біотичних субструктур та водозборів.

Третій розділ роботи присвячений методологічно-прикладним застосуванням СЕГ водойм.

Обгрунтований спеціальний спосіб визначення характеристик і застосування факторно обумовлених схем лог-нормального розподілу і розподілу Р.Гудрича призвели до отримання параметрів набору понад 40 універсальних за принципами побудови екостохастичних функцій, опорних для розрахунку потрібних або заданих ймовірностей перевищення (забезпеченостей) елементів екопараметрів водних мас, ложа та берегової зони ЕСВГ водойм, а також певних показників дозоутворення внаслідок водокористування з цих водойм. Опорні екостохастичні функції, розділені за змістом їх отримання на "традиційні" і "загальнорегіональні", загалом оперують з гідрорадіоекологічно-дозовими показниками (ГФХ), (ГБ), (ЕТ), (РЕ), (ГМЛ), (ІГ), (МЕ) і (ГІСП) груп ознак водогосподарсько-екологічних систем водойм [див. модель (1)], що на даному етапі є достатньо репрезентативною сукупністю для вивчання головних рис зміни стану таких екосистем та його оптимізації. Саме для цього на основі екостохастичних функцій розроблений набір детерміновано-ймовірнісних екостохастичних моделей оцінки і прогнозу показників екологічного стану водойм, які диференційовані для декількох розрахунково-прогнозних підрівнів (режимного, системного, режимно-системного тощо), а також окремий набір таких моделей радіоекологічно-дозових показників з використанням параметрів регіональних екостохастичних функцій.

Як методологічно-прикладне застосування СЕГ водойм розроблена і подана з тестовими прикладами методика оцінювання достовірності та відновлення гідрорадіоекологічної інформації і оптимізації моніторингових досліджень (методика СОД ГРЕІ). Базуючись на вивчених закономірностях стохастичної структури ЕСВГ водойм та проаналізованих способах спостережень за їх станом, ця методика модельно вирізняє два складники сумарної абсолютної помилки визначення числових значень гідрорадіоекологічних показників, а саме: 1) помилки (похибки) вимірювань, які виникають за рахунок ступеня досконалості інструментальних методів моніторингу (польових досліджень та лабораторної обробки, контрольно-вимірювальної апаратури тощо); 2) помилки проcторово-часової обмеженості та дискретності спостережень, які виникають через реальні умови стежень за екологічним станом водойм (за рахунок лімітованого періоду та простору спостережень, враховуючи і довільність їх вибору, внаслідок дискретності спостережень, як за реалізаціями, так і за перетинами випадкових процесів елементів ЕСВГ водойми, зважаючи і на обмеженість загального числа фактичних спостережень). При цьому, звичайно, не розглядаються грубі помилки за рахунок явно методично початково невірних способів моніторингу водних об'єктів. Методика СОД ГРЕІ містить кілька функціональних блоків з відповідними робочими моделями (власне стохастичного, стохастично-порівняльного та стохастично-факторного аналізів достовірності), що у реалізованому прикладному аспекті призвело не тільки до можливості чисельного розрахунку і оцінювання зазначеної сумарної абсолютної помилки визначення показників, що вивчаються, а й до того, що: