What you see. The smallest water system that shows a real trade-off: a river, a reservoir of 40 Mm³ that fills in winter, a farm that needs 45 Mm³ in summer and 5 in winter, and the outlet where unused water leaves. Four TaqSim blocks, three edges, 100 model years of a made-up river built from the averages of a classic study (Hashimoto, Stedinger and Loucks, 1982), with the seasons swapped so that the river peaks in summer, as rivers in Central Asia do. Every one of the 441 plans was run in TaqSim over the 100 years; nothing is recalculated in the browser.
What you can change. The two knobs of the reservoir's release rule. The trigger: start rationing when the reservoir holds less than this. The ration: then deliver only this share of the summer need. A trigger of 0, or a ration of 100 %, means no rationing: deliver in full until the reservoir is empty.
What you watch. Three scores over the 100 years. Average shortage: water not delivered per year. Worst month: the largest share of a month's need that was not delivered. Years short: how many of the 100 years had a shortage at all. A plan is unbeaten when no other plan is at least as good on the first two scores and better on one; those plans are the filled dots and the stepped line in the chart.
Why this is interesting. Delivering in full until the reservoir is empty wastes nothing: it has the lowest average shortage of all 441 plans, 1.11 Mm³ a year. But when the water runs out, the last weeks of summer get almost nothing: its worst month is 72 % short. Rationing early spreads the shortage over more months and more years: the worst month gets milder, the average shortage grows. The line of unbeaten plans bends: from 72 % to 50 % in the worst month costs 0.3 Mm³ a year; going on to 35 % costs another 2.3 Mm³ a year. The first steps are cheap, the last ones expensive. And 336 of the 441 plans are beaten by some other plan, including the reasonable-sounding “ration lightly”.
What to try. Drag the two knobs, or click a dot in the trade-off chart. Load the three example plans and read the three tiles. Find the bend of the line: the plan from which a milder worst month starts to cost much more water. Then look at the two lower charts: the worst month of each year, and the reservoir's storage around the worst drought, with the trigger line that starts the rationing.
What a water manager takes away. What you count decides the answer: with one goal there is one best plan; with two goals there is a line of compromises, and choosing among them is a decision, not a calculation. Choosing the goals is the most important modelling decision, and it is not a technical one. Intuition is a poor guide to which plans are beaten; the search is not. Real reservoir rules have these two knobs many times over, one pair for each month, which is why the full basin model hands the search to an optimiser. The notebook A reservoir and a farm builds this system block by block and goes on to a winter user and a seasonal forecast.
Что вы видите. Самая маленькая водная система, в которой есть настоящий компромисс: река, водохранилище ёмкостью 40 млн м³, которое наполняется зимой, хозяйство, которому летом нужно 45 млн м³, а зимой 5, и выход, через который уходит неиспользованная вода. Четыре блока TaqSim, три ребра, 100 модельных лет искусственной реки, построенной по средним из классической работы (Hashimoto, Stedinger and Loucks, 1982) с переставленными сезонами, чтобы пик стока приходился на лето, как у рек Центральной Азии. Каждый из 441 планов прогнан в TaqSim за 100 лет; в браузере ничего не пересчитывается.
Что вы можете менять. Два рычага правила попуска водохранилища. Порог: начинать лимитирование, когда в водохранилище меньше этого объёма. Лимит: затем подавать только эту долю летней потребности. Порог 0 или лимит 100 % означают отсутствие лимитирования: подавать полностью, пока водохранилище не опустеет.
За чем вы следите. Три оценки за 100 лет. Средний дефицит: неподанная вода за год. Худший месяц: наибольшая доля месячной потребности, которая не была подана. Лет с дефицитом: в скольких из 100 лет дефицит вообще был. План непревзойдён, когда никакой другой план не является не хуже по первым двум оценкам и лучше хотя бы по одной; такие планы — закрашенные точки и ступенчатая линия на графике.
Чем это интересно. Подавать полностью, пока водохранилище не опустеет, — значит ничего не терять: у такого плана наименьший средний дефицит из всех 441 планов, 1.11 млн м³ в год. Но когда вода кончается, последние недели лета остаются почти ни с чем: его худший месяц — 72 % дефицита. Раннее лимитирование размазывает дефицит на больше месяцев и лет: худший месяц становится мягче, средний дефицит растёт. Линия непревзойдённых планов изгибается: переход от 72 % к 50 % в худшем месяце стоит 0.3 млн м³ в год; дальнейший переход к 35 % стоит ещё 2.3 млн м³ в год. Первые шаги дёшевы, последние дороги. И 336 из 441 планов превзойдены каким-нибудь другим планом, включая разумное на слух «лёгкое лимитирование».
Что попробовать. Двигайте два ползунка или нажимайте на точки в графике компромисса. Загрузите три примера планов и прочитайте три плитки. Найдите изгиб линии: план, начиная с которого более мягкий худший месяц начинает стоить гораздо больше воды. Затем посмотрите на два нижних графика: худший месяц каждого года и запас в водохранилище вокруг самой сильной засухи, с линией порога, с которой начинается лимитирование.
Что вынесет управляющий водой. Ответ определяет то, что вы считаете: при одной цели есть один лучший план; при двух целях — линия компромиссов, и выбор между ними — решение, а не расчёт. Выбор целей — самое важное решение при моделировании, и оно не техническое. Интуиция плохо подсказывает, какие планы превзойдены; поиск — хорошо. У настоящих правил водохранилищ эти два рычага повторяются много раз, по паре на каждый месяц, поэтому полная модель бассейна поручает поиск оптимизатору. Блокнот Водохранилище и поле собирает эту систему блок за блоком и идёт дальше: к зимнему водопользователю и сезонному прогнозу.