З курсу Моделювання та прогнозування як конспект лекцій з дисципліни Конспект лекцій - Конспект, раздел Философия, Міністерство Освіти І Науки України ...
|
Міністерство освіти і науки України
Сумський державний університет
Конспект лекцій
з курсу “Моделювання та прогнозування
стану навколишнього середовища”
для студентів спеціальності 7.0708
усіх форм навчання
Затверджено на засіданні кафедри
як конспект лекцій з дисципліни
“Моделювання та прогнозування
стану навколишнього середовища”,
спеціальності 7.0708
Протокол № 1 від 28.08. 1999 р.
Суми Вид-во СумДУ 2000
Навчальне видання
Конспект лекцій
з курсу “Моделювання та прогнозування
стану навколишнього середовища”
для студентів спеціальності 7.0708
усіх форм навчання
Укладач О.О. Рибалов
Відповідальний за випуск Л.Д. Пляцук
План 2000 р. поз. Облік.-вид. арк. Умовн. друк. арк.
Підп. по друку Формат 60х84/16 Безкоштовно
Наклад 50 прим. Замов. №
Собівартість вид. грн.
Вид-во СумДУ 40007, м. Суми, вул. Р. – Корсакова, 2
“Ризоцентр” СумДУ, 40007, м. Суми,
вул. Р. – Корсакова, 2
Зміст
Передмова . . . . . .6
Розділ 1 Вступ до наукових основ екологічного
моделювання . . . .7
Характеристичні ознаки моделей
Будь-яка модель характеризується перш за все структурою її елементів, які є змінними за математичною природою і які складають структуру моделі. Отже, "змінні" це те, з чого складається структура.
Крім цього, модель характеризується взаємозв'язками між елементами, тобто функціональними діями між елементами, які характеризують напрям та характер цих дій.
Математична структура є лише тоді моделлю, коли її елементи є фізичними характеристиками досліджуваного процесу.
Загальна схема моделювання об'єкта
Узагальнюючи, наведемо принципову загальну схему моделювання об'єкта можна відмітити такі його послідовні (обов'язкові) етапи: постановка завдання, побудова моделі, дослідження (вивчення) моделі, використання одержаних результатів.
Постановка завдання включає такі дії: виділення об'єкта дослідження, його структури, взаємовідношень, тобто предмет дослідження (оскільки всі сторони і все різноманіття цих відношень часто непотрібно або й взагалі неможливо врахувати). Далі, визначивши об'єкт, структуру і предмет, здійснюють накопичення даних та їх теоретичне осмислення.
Побудова моделі включає такі послідовні дії:
- побудова концептуальної моделі (тобто ідеальної, розумової), описаної звичайною мовою, де чітко фіксуються початкові вихідні положення для подальшої побудови моделі;
- побудова наукової моделі на базі вихідних положень із використанням формальних (математичних) методів та співвідношень;
- побудова математичної моделі, яка відрізняється від наукової наявністю значної абстракції, спрощення та зміни, тобто процесу формалізації. При цьому при моделюванні вибирають найбільш важливі сторони об'єкта, намагаючись, щоб модель мала якнайменшу кількість зв'язків і сторін оригіналу (проте не на шкоду правдоподібності), керуючись ступенем достовірності та реальними можливостями розв'язання задачі наявним математичним апаратом. Як правило, одержати результати бажаної значущості не завжди вдається. Тому застосовують так званий ітераційний метод побудови моделі. Він полягає в тому, що спочатку згідно з цією схемою будують модель першого наближення, аналізують її, а одержані з її допомогою результати порівнюють з експериментальними (чи іншими аналогічними). Якщо результати не задовольняють, то корегують модель і знову повторюють процес вивчення об'єкта. Так діють доти, поки результати не будуть задовольняти дослідника (рис.3.1).
Рисунок 3.1 - Загальна схема моделювання об'єкта
Для дослідження (вивчення) об'єкта за допомогою моделі застосовують різні методи, найбільш розповсюджені з яких аналітичний і чисельний.
Аналітичний метод дає можливість розв'язувати задачі у загальному вигляді, але його обмежені можливості через недостатній розвиток сучасного математичного апарату не дозволяють широко застосувати його в моделюванні.
Чисельний метод пов'язаний із значними працезатратами (проте це не суттєво за наявності комп’ютерного обладнання). Більш значним його недоліком можна вважати те, що у цьому випадку задача розв'язується для конкретних даних і не має загального значення.
На останньому етапі одержані за допомогою моделі результати застосовують з практичною метою. Проте наскільки доцільно і корисно їх використають залежить від професійного рівня спеціалістів.
Дослідження екосистеми методом моделювання
Дослідження, які виконуються за допомогою моделей, можна звести до таких видів:
- дослідження структури системи (її уточнення);
- дослідження зв'язків між елементами структури (виявлення наявності зв’язків та їх впливу);
- дослідження зв'язків між системою (або її окремими елементами) з зовнішнім середовищем (тобто тих змін, які викликані цими зв'язками);
- дослідження окремих елементів системи як структурно-функціональних одиниць (тобто встановлення межі їх зміни та впливу);
- дослідження режимів роботи системи.
Прогностичне моделювання
Взагалі практично будь-яка модель за своєю суттю уже є прогностичною, тобто такою, за допомогою якої можна імітувати різні її стани залежно від зміни стану її окремих параметрів, елементів, блоків, зв'язків (внутрішніх чи зовнішніх), а також умов зовнішнього середовища.
Прогнозування екологічне – це віщування можливих змін стану або поведінки (впливу) системи, які викликані антропогенною діяльністю чи природними процесами.
Розділ 2 Теоретичні основи екологічного
Моделювання стану атмосфери
Тема 4 Теоретичні основи математичного
Моделювання екологічного стану
Атмосфери
Формування димового факела викиду
Тема 5 Моделювання розповсюдження
Забруднюючих речовин в атмосфері
Умови, які впливають на розповсюдження
Моделювання дальності розповсюдження
Тема 6 Моделювання факторів, ЩО
ВпливАЮТЬ НА забруднення повітря
Вплив географічного місця розташування
Джерела викиду на формування рівня
Ефект температурної стратифікації атмосфери
Наявність тих чи інших умов стратифікації атмосфери по різному впливає на формування поля забруднення (рисунок 6.4). Порівняно з характером забруднення даним джерелом викиду за відсутності стратифікації повітря стійка стратифікація віддаляє зону максимального забруднення (х2) і в цілому зменьшує абсолютний його рівень. Навпаки, нестійка стратифікація наближає цю зону (х3) до джерела та збільшує в ній рівень концентрації забруднюючих речовин.
Ефект впливу температурної стратифікації атмосфери за несприятливих метеоумов (за яких концентрація речовин має максимальний рівень) обліковується спеціальним коефіцієнтом (А) при розрахунках рівня забруднення. На території України цей показник має такі значення: А=160 для території північніше 52о п.ш., А=180 для території від 52о до 50о п.ш. та А=200 південніше 50о п.ш. (рисунок 6.2).
Вплив метеокліматичних умов
Вплив параметрів джерела викидів
Вплив параметрів пилогазоповітряної суміші
Вплив параметрів виходу факела з отвору труби
Вплив рельєфу місцевості на забруднення
ТЕма 7 Математичне моделювання РІВНЯ
Концентрації домішок у приземному
Шарі атмосфери
Моделі концентрації максимального рівня
Забруднення атмосфери точковим стаціонарним
Модель небезпечної відстані, на якій концентрація
Модель небезпечної швидкості вітру, при якій
Моделі концентрації забруднюючих речовин
Графічні моделі залежності концентрації
Тема 8 Моделювання якості стану
Атмосфери
Модель гігієнічного стану приземного шару
Математична модель ранжування стану
ВИСНОВКИ
Таким чином, на сьогодні інформаційно-методична база моделювання і прогнозування стану, зокрема, атмосфери, дозволяє на відносно задовільному науковому рівні виконувати дослідження рівня забруднення, стану середовища, впливу забрудненого середовища на живі організми та господарські об'єкти.
Успішне розв'язання цих задач багато в чому залежить від того, наскільки доцільно спеціаліст зможе використати багатозначний арсенал видів моделей та типів процесів моделювання. У цьому першочергову допомогу йому можуть надати базові поняття теорії систем і особливо системного аналізу, які викладені в першому розділі даного курсу.
Основні теоретичні положення моделювання стану атмосфери, викладені у другому розділі цього курсу, стануть у нагоді при дослідженні джерел забруднення повітря, моделюванні розповсюдження поля забруднення, факторів впливу на стан забруднення атмосфери і особливо будуть корисні для оцінки концентрації забруднюючих речовин у приземному шарі повітря та якості атмосферного повітря.
Важливим моментом слід вважати можливість ранжувати стан атмосфери, досліджувати її динаміку в часі і просторі за допомогою розглянутих моделей.
– Конец работы –
Используемые теги: курсу, моделювання, прогнозування, Конспект, лекцій, дисципліни, Конспект, лекцій0.109
Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: З курсу Моделювання та прогнозування як конспект лекцій з дисципліни Конспект лекцій
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов