- •Реферат
- •Содержание
- •Предисловие
- •Введение. Предмет и задачи учебных дисциплин
- •1. Введение в информатику
- •1.1. Определение информации
- •1.2. Свойства информации
- •1.3. Информационные процессы
- •1.4. Процесс хранения информации
- •1.5. Процесс обработки информации
- •1.6. Процесс передачи информации
- •2. Системный подход к гидроло-экологическим расчетам
- •2.1. Общие положения
- •Общие положения, задачи гидроэкологии
- •Место гидроэкологии в системе наук
- •Основные положения системного подхода
- •Системный подход в гидроэкологических исследованиях
- •2.1.1. Полевые наблюдения
- •2.1.2. Эксперимент
- •2.1.3. Моделирование
- •Общие принципы моделирования
- •2.2. Общая схема системного подхода
- •2.2.1. Постановка задачи
- •2.2.2. Концептуализация
- •2.2.3. Спецификация
- •2.2.4. Наблюдения
- •2.2.5. Идентификация
- •2.2.6. Эксперименты
- •2.2.7. Реализация модели
- •2.2.8. Проверка модели
- •2.2.9. Исследование модели
- •2.2.10. Оптимизация
- •2.2.11. Заключительный синтез
- •Моделирование водных экосистем
- •Оптимизационные модели в гидроэкологии
- •3. Основы алгоритмизации (для лабораторных работ по гидрологии)
- •3.1. Введение
- •3.2. Алгоритмические действия
- •3.3. Определение алгоритма и основные требования
- •3.4. Приведение к процедурному представлению
- •3.5. Типовые процедуры
- •4. Представление программных документов
- •4.1. Положение о фонде алгоритмов и программ
- •1. Oбщиe положения
- •2. Состав материалов на програмные средства, представляемых в фап ипс ран
- •4. Доступ к материалам фонда и их использование
- •5. Состав, содержание и порядок оформления материалов пpoгpaмныx средств
- •4.2. Отраслевой фонд алгоритмов и программ (офап)
- •4.3. Правила оформления программных документов
- •4.3.1. Текст программы. Требования к содёржанию и оформлению
- •1. Общие требования
- •2. Титульная часть
- •4. Основная часть
- •4.4. Виды программ и программных документов
- •1. Виды программ
- •2. Виды программмых доkуmehtоb
- •4.5. Описание программы
- •4.6. Описание применения
- •5. Математические модели качества воды
- •5.1. Принципы математического моделирования качества воды водотоков
- •5.2. Расчеты процессов конвективно-диффузионного переноса (кдп)
- •5.2.1. Построение математической модели качества воды на основе схематизации процесса кдп и пв
- •5.2.1.1. Сущность метода кдп и пв
- •I рода II рода III рода
- •5.2.1.2. Схематическое описание процессов кдп и пв
- •5.2.1.3. Определение краевых условия для моделирования
- •5.2.2. Методы решения типовых задач кдп и пв
- •5.2.2.1. Методы, использующие разложение в ряд Тейлора [8, 9, 10]
- •5.2.2.2. Метод Эйлера [10, 11]
- •5.2.2.3. Методы Рунге-Кутта [10,11, 13, 14]
- •5.2.2.4. Применение метода конечных разностей для решения уравнений кдп и пв
- •5.2.2.5. Применение метода сеток для решения уравнений кдп и пв
- •5.2.2.6. Методы непосредственного моделирования
- •5.2.2.7. Применение метода схемотехнического моделирования
- •5.3. Имитационное моделирование задач формирования качества воды при различных видах техногенной нагрузки
- •Принципы моделирования
- •5.4. Пример постановки задачи формирования качества воды (модели распространения загрязнений в основном русле р. Невы)
- •5.4.1. Гидрологическая оценка объекта исследования (реки Нева)
- •5.4.1.1. Общая характеристика гидросистемы
- •5.4.1.2. Сток воды р. Невы и его распределение по рукавам дельты (гидравлическая схема расчета)
- •5.4.1.3. Расчетные формулы
- •5.4.1.5. Расчет поперечной диффузии
- •5.4.1.6. Расчет параметров створа
- •5.4.1.7. Конфигурация рассеивающего источника задаётся следующим способом
- •5.5. Оценка параметров для моделей прогнозирования качества воды в исследуемой системе
- •5.6. Результаты моделирования бассейна р. Невы с использованием пакета «Гидроэкопрогноз 2.97.001»
- •5.6.1. Расчетный участок
- •5.6.2. Параметры расчётной модели
- •5.6.3. Основные результаты и выводы по расчетам
- •5.7. Невская Губа
- •5.7.1. Краткая характеристика Невской губы
- •5.7.2. Моделирование прибрежных зон Финского залива (Краткое описание модели экосистемы Финского залива) [26]
- •5.7.3. Список литературы
- •6. Гидрологические расчеты распространения примесей
- •6.1. Постановка задачи
- •6.2. Выбор схемы решения задачи массопереноса в воде
- •6.3. Литература
- •7. Методические указания к практикуму «Расчеты тепломассопереноса в реках и водоемах»
- •7.1. Общие положения
- •7.2. Условия однозначности
- •7.3. Методы решения задач
- •7.4. Практикум «Расчеты тепломассопереноса в реках и водоемах»
- •7.4.1. Задача 1. Расчёт вертикального распределения температуры воды в водоёме при открытой водной поверхности (без учёта факторов гидродинамики)
- •7.4.1.1. Постановка задачи
- •7.4.1.2. Пример решения
- •7.4.2. Задача 2. Расчёт теплообмена в ложе водоёма
- •7.4.2.1. Постановка задачи
- •7.4.2.2. Пример решения
- •7.4.3. Задача 3. Расчёт среднедневного и среднедекадного значения коэффициента теплопроводности для слоя снега при постоянной его плотности
- •7.4.3.1. Постановка задачи
- •7.4.3.2. Пример решения
- •7.4.4. Задача 4. Расчёт разбавления сточных вод в реках по методу а.В. Караушева (плоская задача)
- •7.4.4.1. Постановка задачи
- •7.4.4.2. Пример решения
- •7.4.5. Задача 5. Расчёт теплопереноса в водотоке
- •7.4.5.1. Постановка задачи
- •7.4.5.2. Пример решения
- •Литература
- •8. Приложения Министерство образования Российской Федерации
- •Программа учебной дисциплины «применение методов информатики в гидрологии»
- •012700 – Гидрология суши
- •Пояснительная записка
- •I организационно-методические указания
- •II объем и распределение часов курса по видам занятий. Формы контроля Продолжительность изучения 1 семестр Общая трудоёмкость дисциплины 109 часов
- •III содержание курса
- •Раздел 1. Введение (2л)
- •Раздел 2. Персональный компьютер. (4л 4с)
- •Раздел 3. Операционные системы. (4л 6с)
- •Раздел 4. Графические пользовательские оболочки операционной системы мс-дос (6л 6с)
- •Раздел 5. Операционная система windows. (6л 8с)
- •Раздел 6. Проводник. (2л 2с)
- •Раздел 7. Текстовые редакторы. (6л 8с)
- •Раздел 8. Библиотечные процессоры. (8л 8с)
- •Раздел 9. Общие сведения о программировании на языках высокого уровня. (4л 2с)
- •Раздел 10. Работа с кампилятором turbo-pascal. (10л 10с)
- •Раздел 11. Основы информационной безопасности (4л 2с)
- •Самостоятельная работа
- •IV. Литература Основная
- •Министерство образования Российской Федерации
- •Программа учебной дисциплины «применение эвм в гидрологии»
- •012700 – Гидрология суши
- •Пояснительная записка
- •I организационно-методические указания
- •II объем и распределение часов курса по видам занятий. Формы контроля Продолжительность изучения 1 семестр Общая трудоёмкость дисциплины 137 часов
- •III содержание курса
- •Раздел 1. Введение (2л)
- •Раздел 2. Правила оформления программных документов. (4л 4с)
- •Раздел 3. Требования к организации информации при использовании эвм. (6л 6с)
- •Раздел 4. Этапы системного анализа и их взаимосвязь. (4л 6с)
- •Раздел 5. Моделирование и математические модели. (6л 8с)
- •Раздел 6. Организация вычислительного процесса. (6л 8с)
- •Самостоятельная работа
- •IV. Литература
- •Вопросы по информатике
5.6.2. Параметры расчётной модели
В соответствии с методикой изложенной в пункте 2.3.1. были выбраны следующие параметры расчётной модели
Длина выбранного участка составляет 31,5 км. Он был разбит на 315 ячеек с постоянным шагом в 100 метров
По ширине расчётный участок был разбит на 20 ячеек, с переменной величиной шага, которая определялась как hy=B/Ny:
Где hy- величина шага поперёк реки
B- ширина реки в данном сечении
Ny- количество шагов в поперечном сечении
Для расчётов были приняты следующие характеристики источников загрязнения по реке Нева, приведённые в таблице 3.3.
Таблица 3.3 Параметры водовыпусков сбрасывающих сточные воды в реку Неву
Название водовыпуска |
расстояние от истока |
расход ст вод, м3/с |
Среднегодовые концентрации загрязняющих веществ в водовыпусках, мг/л |
|
Взвешенные в-ва |
Азот аммонийный |
|||
Сст |
Сст |
|||
со-1 |
66954 |
0,1038496 |
48,1 |
10,55 |
во-12 |
58396 |
0,0069444 |
64,7 |
10,7 |
во-15 |
57038 |
0,0051053 |
35,5 |
10,7 |
во-15а |
56907 |
0,017377 |
65,3 |
30,17 |
во-21в |
55873 |
0,0068493 |
20,86 |
3,75 |
во-40 |
|
0,0162354 |
5,38 |
0,47 |
во-41 |
58776 |
0,0477867 |
54 |
13,55 |
во-42 |
59110 |
0,064244 |
57,3 |
20,16 |
во-43 |
59262 |
0,0050736 |
41,8 |
11,83 |
во-44 |
59728 |
0,1153285 |
60 |
18,83 |
во-45 |
59978 |
0,0124619 |
56 |
14,48 |
во-50 |
60896 |
0,0409056 |
80,5 |
21 |
во-52 |
61389 |
0,0121131 |
74 |
16 |
во-56 |
62500 |
0,0128742 |
42,3 |
13,13 |
во-57 |
62721 |
0,0438864 |
49,7 |
14,83 |
во-58 |
62967 |
0,154173 |
56,3 |
18 |
во-59 |
63096 |
0,0235921 |
61,2 |
16 |
со-114 |
66132 |
0,0212456 |
24,2 |
15,96 |
со-115 |
65641 |
0,0501966 |
25,8 |
5,55 |
со-117 |
64828 |
0,1148529 |
23,8 |
3,2 |
со-118 |
64245 |
0,2983574 |
29,8 |
6,88 |
со-119 |
63840 |
0,0375444 |
8 |
1,6 |
со-120 |
63686 |
0,1424087 |
76 |
25,3 |
со-122 |
63286 |
0,611555 |
156,2 |
19,83 |
со-135 |
|
0,0079274 |
36,3 |
13,96 |
сд-26 |
65891 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-25 |
63177 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-26 |
60231 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-10 |
56489 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-11 |
56320 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-12 |
56882 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-8 |
58354 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-62 |
51416 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-63 |
56635 |
0,0005771 |
103 |
4,4 |
вд-64 |
56584 |
0,0005739 |
103 |
4,4 |
вд-65 |
56675 |
0,0005739 |
103 |
4,4 |
сд-19 |
67291 |
0,000111 |
103 |
4,4 |
сд-20 |
67654 |
0,000111 |
103 |
4,4 |
сд-21 |
66977 |
9,513E-05 |
103 |
4,4 |
цо-1 |
61099 |
0,0839675 |
30,3 |
12,75 |
цо-2 |
62052 |
0,0328513 |
49,3 |
7,57 |
цо-6 |
62820 |
0,0182331 |
92,3 |
10,23 |
цо-7 |
64909 |
0,0072933 |
38,3 |
10,27 |
цо-8 |
65018 |
0,0437912 |
37 |
16,7 |
цо-9 |
65334 |
0,0693493 |
51,75 |
13,75 |
цо-10 |
65968 |
0,1277588 |
60 |
12 |
цо-12 |
66268 |
0,0038369 |
72,2 |
11,3 |
цо-13 |
66497 |
0,0200723 |
62 |
13,75 |
цо-17 |
66655 |
0,0047565 |
70,8 |
14 |
цб-11 |
66169 |
0,0034881 |
34,7 |
8,17 |
цб-14 |
66536 |
0,0015696 |
82,1 |
12,75 |
цб-15 |
66606 |
0,0005232 |
82,1 |
12,75 |
цб-18 |
67069 |
0,000593 |
82,1 |
12,75 |
цб-19 |
67097 |
0,0015696 |
131 |
12,35 |
цб-21 |
67141 |
0,0010464 |
260 |
44 |
цб-22 |
67165 |
0,0005581 |
82,1 |
12,76 |
Охта |
62364 |
7,2 |
6,3 |
0,22 |
Славянка |
47000 |
1,8 |
8,2 |
0,25 |
Для расчётов были приняты следующие характеристики источников загрязнения по реке Бол. Неве, приведённые в таблице 3.4.
Таблица 3.4 Параметры водовыпусков сбрасывающих сточные воды в реку Бол. Неву
Название водовыпуска |
расстояние от истока |
расход ст вод, м3/с |
Концентрации загрязняющих веществ в водовыпусках, мг/л |
|
Взвешенные в-ва |
Азот аммонийный |
|||
Сст |
Сст |
|||
цо-30 |
330 |
0,010464 |
73 |
5,775 |
цо-31 |
660 |
0,020928 |
64,25 |
12,9 |
цо-33 |
990 |
0,031393 |
160,5 |
2,35 |
цо-34 |
1056 |
0,033486 |
88,7 |
11,17 |
цо-35 |
1155 |
0,036625 |
101,7 |
13,3 |
цо-36 |
1386 |
0,04395 |
173,25 |
16,5 |
цб-32 |
924 |
0,0293 |
|
|
цд-1 |
429 |
0,013604 |
108 |
4,4 |
цд-10 |
2640 |
0,083714 |
108 |
4,4 |
цд-11 |
2805 |
0,088946 |
108 |
4,4 |
цд-12 |
2970 |
0,094178 |
108 |
4,4 |
цд-13 |
3135 |
0,09941 |
108 |
4,4 |
цд-14 |
3630 |
0,115107 |
108 |
4,4 |
цд-2 |
1122 |
0,035578 |
108 |
4,4 |
цд-3 |
1320 |
0,041857 |
108 |
4,4 |
цд-4 |
1485 |
0,047089 |
108 |
4,4 |
цд-5 |
1716 |
0,054414 |
108 |
4,4 |
цд-6 |
1980 |
0,062785 |
108 |
4,4 |
цд-7 |
2145 |
0,068018 |
108 |
4,4 |
цд-8 |
2310 |
0,07325 |
108 |
4,4 |
цд-9 |
2475 |
0,078482 |
108 |
4,4 |