- •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
II объем и распределение часов курса по видам занятий. Формы контроля Продолжительность изучения 1 семестр Общая трудоёмкость дисциплины 137 часов
Всего аудиторных занятий (очная форма обучения) 70 часов
из них: лекции 70 часов
самостоятельная работа 67 часа
Форма итогового контроля знаний: экзамен
Форма промежуточного контроля знаний: контрольная работа
III содержание курса
Раздел 1. Введение (2л)
Общие сведения об этапах внедрения ЭВМ в практику географических и гидрологических расчетов, основы организации инженерного труда, понятия о программировании, моделировании и стандартных программах.
Задачи, алгоритмы и вычисления. Принципы построения машин автоматизирующих вычисления. Возможности ЭВМ. Универсализм, программное обеспечение ЭВМ. Средства программирования и отладки программ.
Раздел 2. Правила оформления программных документов. (4л 4с)
Модель, алгоритм, программа. Комплект, комплекс, программное изделие, программный документ, спецификация, текст программы, описание программы, описание применение, руководство системного программиста, руководство программиста, руководство оператора. Фонд алгоритмов и программ, отраслевой ФАП. Документы сопровождения программы, эксплуатационные документы, общие сведения о программе. Порядок движения программы.
Раздел 3. Требования к организации информации при использовании эвм. (6л 6с)
Введение в системный анализ. Концепции и определения. Модели и математика (динамические модели, матричные, стохастические, многомерные, оптимизационные и др. модели). Процесс моделирования. Роль ЭВМ и возможности ПЭВМ при моделировании.
Раздел 4. Этапы системного анализа и их взаимосвязь. (4л 6с)
Выбор проблемы. Постановка задачи и ограничение ее сложности. Установление иерархий целей и задач. Выбор путей решения задачи. Процесс моделирования. Оценка возможных стратегий. Внедрение результатов. Идентификация переменных. Реализация и верификация решения задачи. Анализ и синтез. Оптимизация решения. Численные эксперименты.
Раздел 5. Моделирование и математические модели. (6л 8с)
Словесные модели, детерминистические и стохастические модели. Аналитические и имитационные модели. Параметризация моделей, параметры, константы, независимые и регрессивные переменные. Подгонка модели. Функции правдоподобия. Оценка максимального правдоподобия. Процесс моделирования. Постановка задачи и ограничение степени ее сложности. Сложность и модели. Воздействия. Выбор путей решения, гипотезы о связях, соотношениях и пригодности. Построение модели. Верификация и подтверждение. Анализ чувствительности. Планирование и интеграция. Концептуальные модели. Информационное и техническое обеспечение моделей. Объем имеющейся информации. Реальность параметров модели. Точность полевых замеров. Цели и масштаб моделирования.
Раздел 6. Организация вычислительного процесса. (6л 8с)
Алгоритм вычисления. Разработка вычислительного алгоритма. Погрешности вычислений. Правила оценки предельных погрешностей. Погрешность операндов, погрешность округления. Методическая погрешность. Аппроксимация функций, аппроксимация по методу наименьших квадратов, линейная функция, многочлен. Исчисление разностей. Разностный оператор. Связь между разностными и производными. Уравнение в конечных разностях. Таблица функций. Таблица конечных разностей. Вычисление конечных сумм.
РАЗДЕЛ 7. ПОНЯТИЕ О КРАЕВЫХ ЗАДАЧАХ ТЕОРИИ МЕЛКОЙ ВОДЫ. Применение конечно-разностных методов в задачах теории мелкой воды. Разностные схемы для линейных и нелинейных задач.
РАЗДЕЛ 8. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ КАЧЕСТВА ВОДЫ. (8Л 8С)
Полная математическая формулировка задачи о качестве воды. Точечные модели. Особенности формирования гидрологического режима и постановки задачи расчета термического режима водного объекта. Общая постановка задачи разбавления.
РАЗДЕЛ 9. МЕТОДЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ И УСЛОВИЯ ОДНОЗНАЧНОСТИ. (4Л 2С)
Расчеты вертикального распределения температуры в водоеме. Расчет теплообмена в ложе водоема. Расчет теплопереноса в водотоке. Прогревание воды в водоеме. Замерзание и вскрытие водоема.
РАЗДЕЛ 10. РАСЧЕТ РАЗБАВЛЕНИЯ СТОЧНЫХ ВОД ПО МЕТОДУ КАРАУШЕВА. (10Л 10С)
Методы решения задачи Мерность задачи. Краевые условия. Краткий обзор возможных путей применения ЭВМ для решения других задач гидрологии.
РАЗДЕЛ 11. ПОДГОТОВКА ГИДРОМЕТЕОРОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ К ОБРАБОТКЕ НА ЭВМ. (10Л 10С)
Кодирование информации. Контроль и исправление ошибок. Передача информации в центры данных. Автоматический контроль информации в центрах обработки, организация сбора, обработки и хранения гидрометеорологической информации в центрах данных. Защита информации. Особенности автоматической обработки гидрологической информации. Источники получения, кодирование. Печать таблиц и хранение гидрологической информации. Особенности автоматизированной обработки информации о состоянии и загрязнении внешней среды. Источники получения, кодирования, передача, контроль, обработка, хранение и печать информации.