Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

IndRab-OE-class-D-ua

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
1.86 Mб
Скачать

МIНIСТЕРСТВО ОСВIТИ I НАУКИ УКРАЇНИ

 

.

6

НАЦIОНАЛЬНИЙ ТЕХНIЧНИЙ УНIВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

 

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛIТЕХНIЧНИЙ IНСТИТУТ»

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

copy

 

 

 

 

МЕТОДИЧНI ВКАЗIВКИ

 

 

 

 

 

 

Free

 

 

 

 

 

до практичних занять з дисциплiни

 

 

 

 

 

«ЕКОЛОГIЯ»

 

 

 

 

для бакалаврiв технiчних спецiальностей НТУУ «КПI»

 

 

«D»

.

 

З а т в е р д ж е н о

 

 

 

 

на засiданнi вченої ради

 

 

 

 

 

iнженерно-хiмiчного факультету

 

 

 

 

НТУУ «КПI» 19.01.2012

 

Class

 

Київ НТУУ «КПI» - 2014

 

 

 

 

 

 

 

 

УДК 372.862

.

6

Методичнi вказiвки до практичних занять з дисциплiни «Еко-

логiя» для бакалаврiв технiчних спецiальностей НТУУ «КПI» / Укл.:

О.М. Гороховський. – К.: НТУУ «КПI», 2014. -64 с.

v

copy

 

Мiстять в достатньому об’ємi вiдомостi для успiшного iндивiдуального виконання практичних завдань з дисциплiни «Екологiя». Наведенi приклади виконання завдань, теми доповiдей для семiнарiв

практичних занять, а також перелiк додаткової лiтератури.

Практична робота складається з п’яти завдань. Перше — зна-

йомить студентiв з двома експертними оцiнками значущостi факторiв довкiлля: методом ранжирування та парних порiвнянь. Друге — основним прийомам агрегованої оцiнки взаємодiй в системах «Виробництво

– Природа – Соцiум». Третє — аналiзу стiйкостi екосистем за допомогою орграфiв, матриць сумiжностi та iмпульсної процедури. Четверте

— опису стохастичних явищ в екологiї. П’яте — принципам розрахункового прогнозування електромагнiтного забруднення довкiлля.

Пiд час виконання завдань i виступу з доповiддю студенти на-

будуть навичок, якi можуть бути затребуванi надалi при роботi над

 

 

 

Free

курсовими, дипломною, науковими роботами та в областi своєї профе-

сiйної дiяльностi.

 

.

 

 

 

 

Укладач:

 

 

доцент О.М. Гороховський

Вiдповiдальний

 

зав.каф. Е та ТРП,

редактор:

«D»

 

професор М.Д. Гомеля

Class

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

ЗМIСТ

 

v

.

Вступ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

1

 

 

 

 

copy

 

 

Експертна оцiнка факторiв довкiлля . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

1.1

Метод ранжирування . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

1.2

Метод парних порiвнянь . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

1.3

Приклад завдань для самостiйного розв’язання . . . . .

 

2

Взаємодiї в системi «Виробництво–Природа–Соцiум» . . . . .

 

 

2.1

Методика аналiзу Петерсена . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

2.2

Приклад завдань для самостiйного розв’язання . . . . .

 

3

 

 

Free

 

 

 

Аналiз стiйкостi екосистем . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

3.1

Матриця сумiжностi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

3.2

Iмпульсна процедура . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

3.3

Приклад завдань для самостiйного розв’язання . . . . .

 

4

Стохастичнi явища в екологiї . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

4.1

Приклад завдань для самостiйного розв’язання . . . . .

 

5

Принципи прогнозування електромагнiтного забруднення довкi-

 

 

 

«D»

 

 

 

 

 

лля . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

5.1

Розрахунок електромагнiтної.

обстановки поблизу випро-

 

 

 

мiнюючих елементiв . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

 

5.2

Приклад завдань для самостiйного розв’язання . . . . .

 

6

Лiтературно-аналiтичний огляд з основ екологiї . . . . . . . .

 

 

6.1

Теми докладiв до занять . . . . . . . . . . . . . . . . . .

 

Class

 

 

 

 

 

7

Числовий матерiал до завдань та їх самоперевiрка . . . . . .

 

Перелiк посилань . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Додаток А Розрахунок напруженостi електромагнiтного поля . . 3

6

4

5

5

7

13

16

16

19

22

23

24

29

30

36

37

38

47

49

49

53

54

59

ВСТУП

 

 

.

6

 

 

 

Метою дисциплiни «Екологiя» є вивчення основних теорети-

чних i практичних аспектiв сучасної екологiї.

copy

v

 

 

 

 

 

Основнi завдання дисциплiни — вивчення головних екологiчних

понять i закономiрностей, здобування вмiння робити простi якiснi та кiлькiснi екологiчнi узагальнення, використовуючи базовi iнженерноекологiчнi знання. Внаслiдок вивчення курсу «Екологiя» студент пови-

нен знати:

 

1)

особливостi бiологiчної форми органiзацiї матерiї;

2)

принципи вiдтворення i розвитку живих систем;

3)

склад i будову бiосфери, напрямок її еволюцiї;

4)

цiлiснiсть i гомеостаз живих систем;

5)

принципи аналiзу та основнi екологiчнi закони взаємодiї жи-

 

вих органiзмiв i навколишнього середовища;

6)

спiльнiсть органiзмiв у складi екосистем;

7)

принципи охорони природи i рацiонального природокористу-

 

вання, перспективи утворення маловiдходних технологiй;

8)

наслiдки своєї фахової дiяльностi з точки зору єдностi бiо-

 

 

.

 

сфери i бiосоцiальної природиFreeлюдини.

На основi базових екологiчних знань, студент повинен вмiти:

1)

«D»

 

робити простий екологiчний аналiз та узагальнення;

2)

розробляти заходи з охорони i збереження екосистем;

3)

користуватися нормативною екологiчною документацiєю;

4)

виконувати найпростiшi екологiчнi дослiдження та експерти-

 

зи у своїй фаховiй дiяльностi.

В методичних вказiвках розглянутi практичнi завдання, теми

доповiдей для розвитку i закрiплення перерахованих вище знань i Class

умiнь студентiв пiд час проведення семiнарiв практичних занять за дисциплiною «Екологiя».

4

1 ЕКСПЕРТНА ОЦIНКА ФАКТОРIВ ДОВКIЛЛЯ

.

6

 

Зараз вже не є секретом те, що одним з найважливiших фа-

AOz = j=1 j f

;

j=1 j = 1; copyj > 0, 8j,

 

 

кторiв, що визначає якiсть життя, є якiсть середовища, яке vоточує

людину. Величезний блок вiдомостей, що вiдносять до екологiї, вiдбиває чистоту, або точнiше, забруднення довкiлля — вiдхилення хiмiчних, фiзичних, бiологiчних характеристик повiтря, води, ґрунту вiд деяких значень, якi визначають норму.

В екологiї кiлькiсну оцiнку якостi довкiлля або, навпаки, мiру її вiдхилення вiд норми в основному будують на агрегованих оцiнках [1]

з обмеженнями:

n

Fj

n

X

 

 

X

 

 

Nj

Free

 

 

 

де враховують ваговi коефiцiєнти значущостi j впливаючих ранжируваних з n-ї послiдовностi факторiв j (наприклад, рiзного виду випромiнювань, забруднюючих речовин, мiкроорганiзмiв та iн.) або параметрiв довкiлля (метеоумови, особливостi рельєфу мiсцевостi, тип ґрунтiв, види рослин i тварин та iн.) в спiввiдношеннi мiж їх фа-

 

.

(Nj) або придатними для

ктичними (Fj) та фiзiологiчно нормальними

життя показниками, наприклад, ГДК, ГДР1).

 

 

«D»

 

 

проводять фахiвцi в

Експертну оцiнку значущостi факторiв j

данiй галузi знань, якi iнтуїтивно-суб’єктивно або на основi спецiальних методик оцiнюють кожний фактор певним числом балiв, виходячи з їх важливостi. З iснуючих методiв [2, 3] кiлькiсної оцiнки вагових коефiцiєнтiв, нижче розглянуто два найбiльш вiдомi — метод ранжирування та парних порiвнянь.

Class1.1 Метод ранжирування

Усi експертнi оцiнки базуються на здiбностi особистостi давати корисну iнформацiю в умовах невизначеностi.

1) ГДК, ГДР — гранично допустимi концентрацiї та рiвнi, вiдповiдно.

5

2)

v

Нехай є m експертiв, якi оцiнюють n факторiв. Кожен експерт6

проводить ранжирування факторiв шляхом привласнення їм номерiв.

позицiй вiд 1 до n у вiдповiдностi зi зменшенням мiри важливостi

цих факторiв , при цьому заповнюється таблиця 1.1. Тут xij

— номер

позицiї, який експерт i присвоїв фактору j.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблиця 1.1 – Первинне ранжирування факторiв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Експерти

 

 

Позицiї факторiв (j)

 

 

 

n

 

xi,j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(i)

1-й

2-й

3-й

4-й

j

 

n

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

jP

 

 

 

 

 

1-й експерт

x1,1

 

x1,2

x1,3

x1,4

x1,j

 

x1,n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-й експерт

x2,1

 

x2,2

x2,3

x2,4

x2,j

 

x2,n

 

 

n(n + 1)

 

 

 

i-й експерт

xi,1

 

xi,2

xi,3

xi,4

xi,j

 

xi,n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

copy

 

 

 

 

 

 

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m-й експерт

xm,1

 

xm,2

xm,3

xm,4

xm,j

 

xm,n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xi,j

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

. . .

 

 

 

 

xi,j

 

 

 

=1

 

 

 

 

Free,2, . . . , m;

 

 

 

PP

 

 

 

iP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

yi,j = n xi,j

 

i = 1

j =

1,2, . . . , n

 

 

 

(1.1)

У подальшому таблицю 1.1 перераховують, привласнюючи важливiшому фактору бiльше число. Перерахунок ведуть з отриманням

матрицi [Y ]:

 

 

.

 

 

 

 

 

«D»iP jP

 

 

 

Тепер найбiльш важливий фактор має найбiльшу оцiнку (n 1),

а найменш важливий — нуль.

 

 

 

Ваговi коефiцiєнти визначають як:

 

 

 

 

m

,

p = 1,2, . . . , n

(1.2)

 

 

p = mPn

 

 

 

yi,p

 

 

 

 

 

 

i=1

 

 

 

Class

 

yi,j

 

 

 

=1 =1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

 

 

 

де

iP

yi,p — сума за p-м стовпчиком;

 

 

=1

 

 

 

 

 

2) Тут найбiльш важливий фактор знаходиться на 1-му мiсцi, а найменш важливий — на останньому.

6

m

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

6

=1 =1 yi,j

— загальна сума усiх елементiв матрицi [Y ].

 

iP jP

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Мiра узгодженостi (дисперсiйний коефiцiєнт конкордацiї) оцi-

нок експертiв визначається як3):

12 S

 

v

 

 

 

 

 

w =

 

 

 

(1.3)

 

 

 

m2 (n3 n)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

dj2; dj =

m(n + 1)

 

m

 

 

 

де S =

 

 

 

 

xi,j; xi,j, i, j — з формули (1.1);

2

 

 

=1

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

m

jP

 

 

 

 

 

iP

 

 

 

i=1

P copy

xi,j — сума за j-м стовпчиком таблицi 1.1.

Визначена за формулою (1.3) мiра узгодженостi змiнюється в межах w 2 [0; 1]. У випадку, коли w = 1 — усi експерти дають однаковi оцiнки, якщо w 0 — думки експертiв повнiстю не узгодженi.

Залежно вiд значення w результати оцiнки факторiв приймаються або вiдкидаються. Критерiєм цього можна вважати виконання умови4):

 

 

w > 0.65

(1.4)

 

1.2 Метод парних порiвнянь

 

 

Цей метод застосовують, коли експерти утруднюються в безпо-

 

 

Free

 

середнiй оцiнцi важливостi факторiв у балах. В цьому випадку ко-

жен

.

 

фактори роз-

k-й експерт заповнює таблицю 1.2, в якiй усi n

ташованi у рядках i стовпцях, утворюючи перетини мiж собою, де kai,j (i = 1, 2, . . . , n; j = 1, 2, . . . , n; k = 1, 2, . . . , m) — елемент таблицi k-го експерта.

Кiлькiсть експертiв має бути не менш 3. Кiлькiсть факторiв (па-

раметрiв) довкiлля повинно бути 2 i бiльше. При заповненнi елементiв таблицi кожен експерт проставляє «0» або «1» в наступних випадках:

Class

 

 

1) Якщо i«D»фактор важливiше j-го — виставляється «1»:

 

kai,j = 1, для Fi > Fj.

 

3)

Для випадку вiдсутностi пов‘язаних рангiв.

4)

Для n > 7 умовою є: w m > st2 , де st2 — табличне значення (ХИ2ОБР),

що залежить вiд ступеня свободи = n 1 та iмовiрностi помилки p = 0.05.

7

 

Таблиця 1.2 – Парнi порiвняння факторiв довкiлля мiж собою

6

 

для кожного k-го експерта

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Фактори

1-й

2-й

3-й

4-й

j

 

n

 

 

1-й фактор

0

a1,2

a1,3

a1,4

a1,j

 

a1,n

 

 

2-й фактор

a2,1

0

a2,3

a2,4

a2,j

 

a2,n

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

i-й фактор

ai,1

ai,2

ai,3

ai,4

0

 

ai,n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

n-й фактор

am,1

am,2

am,3

am,4

am,j

 

0

 

 

2) Якщо i-й фактор менш значимий j-го — виставляється «0»5):

kai,j = 0, для Fi 6 Fj.

 

 

 

copy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3) На головнiй дiагоналi k-х таблиць експертiв 1.2 розташову-

 

 

 

Free

 

 

 

 

 

 

ють нулi (пустi значення). Всього повинно бути отримано m таблиць (тобто таблиця для кожного експерта).

Далi об’єднують таблицi 1.2 в одну [B] пiдсумовуванням чисел,

що знаходяться у вiдповiдних однакових комiрках (i, j):

 

 

 

 

 

m

kai,j

 

m

 

 

 

bi,j =

 

 

=1

або

[B] = [A]k

(1.5)

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

Xk

 

 

Xk

 

З отриманої таблицi [B] визначають ваговi коефiцiєнти:

 

 

 

 

 

 

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

 

 

 

 

bp,j

 

 

 

 

 

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

p =

 

 

jP

,

p = 1,2, . . . , n

(1.6)

 

 

 

 

n n

 

 

 

 

 

 

bi,j

 

 

 

 

 

 

 

 

=1 =1

 

 

 

 

n

 

 

iP jP

 

 

 

де

bp,j — сума за рядком p.

 

 

 

 

 

 

=1

«D»

 

 

 

 

 

n

jPn

 

 

 

 

 

 

 

 

Class

 

 

 

 

 

 

 

 

P P

bi,j — загальна сума усiх елементiв таблицi [B].

i=1 j=1

5) Розглядається випадок вiдсутностi пов‘язаних рангiв.

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

 

Подiбно до методу ранжирування, визначають мiру узгоджено6-

стi експертних оцiнок.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

.

Спочатку розраховують вiдносну мiру узгодженостi:

 

 

 

2

n

 

n

C2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=1 =1

bi,j

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

iP jP

 

 

1,

для bi,j > 2

 

(1.7)

 

 

2

2

 

 

 

 

Cm Cn

 

 

 

 

 

 

 

де Cr =

v!

 

 

— число поєднань iз v по r,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v

r!(v r)!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v!, r!, (v r)! — вiдповiднi факторiали чисел v, r, (v r).

 

Абсолютну мiру узгодженостi знаходять як:

 

 

 

 

 

 

 

 

w =

 

min

copy

 

(1.8)

 

 

 

 

 

 

 

max min

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Де верхня межа вiдносної мiри узгодженостi дорiвнює:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max = 1

 

 

(1.9)

Мiнiмальне значення в залежностi вiд кiлькостi експертiв m:

 

min =

 

1

 

8(mFree1 1) 1,

парне m;

 

(1.10)

 

 

 

 

<m

,

 

непарне m.

 

 

В залежностi вiд величини

 

результати оцiнки факторiв при-

 

«D»

 

.

:

 

 

w

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ймаються або вiдкидаються. Критерiєм цього можна вважати виконання умови (1.4).

Приклад. За допомогою експертної групи, що складається з 3 фахiв-

цiв, провести експертну оцiнку значущостi (визначити ваговi коефiцi-

єнти значущостi та мiру узгодженостi експертiв) чотирьох факторiв,

Classякi впливають на якiсть життя (її тривалiсть) мiського жителя.

Експертну оцiнку виконати двома методами — методом ранжирування та методом парних порiвнянь. Перелiк впливаючих сумарних факторiв наведено нижче:

9

yi,j = 18

1)

 

 

 

 

v

 

випромiнювання мереж електропередач, антен радiозв’язку,6

 

телебачення, радiомовлення (F1);

 

copy2 3

 

.

2)

якiсть атмосферного повiтря (F2);

4

1

 

1-й експерт

F4 > F2 > F3 > F1

 

3)

рiвень шуму транспорту, вулиць, виробництв (F3);

 

 

4) якiсть води та продуктiв харчування (F4).

Первинна робота експертiв по ранжируванню факторiв наведена

в таблицi 1.3.

Таблиця 1.3 – Первинне ранжирування факторiв

Експерти

Умови переваг

 

Позицiї факторiв

 

 

 

 

 

F1

 

F2

F3

F4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2-й експерт

F2

> F4

> F1

> F3

3

 

1

4

2

3-й експерт

F4

> F2

> F3

> F1

4

 

2

3

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

xi,k:

 

 

 

 

 

 

 

Разом

11

5

10

4

 

 

 

=1

 

 

 

 

 

 

 

 

iP

 

 

 

 

 

Рiшення методом ранжирування.FreeПiсля перерахунку первинної таблицiматрицi 1.3, отримуємо нову таблицю 1.4, де важливiшому фактору

«D»

 

 

 

 

 

 

 

 

вiдповiдає бiльше число, а самому незначному — нуль:

X =

23

1

4

23

,

 

Y =

21

3

0

23

 

4

2

3

.1

 

 

 

0

2

1

3

 

64

2

3

17

 

!

 

60

2

1

37

 

4

 

 

5

 

 

 

4

 

 

5

3 4

P P

Загальна сума усiх значень матрицi [Y ]:

i=1 j=1

За формулою (1.2) знаходимо вектор вагових коефiцiєнтiв:

= 181 , 187 , 182 , 188

Class

За формулою (1.3) розраховуємо мiру узгодженостi експертiв. Заздалегiдь знаходимо dj та S.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]