ЛЕКЦИЯ 1-2008

Вводная лекция по программе курса

«МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРИРОДНЫХ ПРОЦЕССОВ».

1.1. Предмет, цели, методы и задачи курса.

1.1.1. Предмет курса:

Предметом курса являются природные процессы (физические, химические, биологические), которые развиваются в водных экосистемах и в результате которых осуществляется трансформация имеющихся в природных водах растворенных органических и минеральных, а также взвешенных веществ. В состав исследуемых компонентов включаются наиболее мобильные компоненты органогенных элементов (C, Si, N, P), которые включаются в биомассы гидробионтов. Эти соединений являются наиболее распространенными компонентами антропогенного загрязнения природных вод хозяйственно-бытовыми и сточными водами. Именно поэтому совместное изучение динамики указанных компонентов и биомасс гидробионтов (гетеротрофных бактерий, фито-, зоопланктона, макрофитов) составляет основу водно-экологических исследований качества природных вод – главной содержательной части данного курса.

1.1.2. Цели курса:

- ознакомить студентов с традиционными приемами разработки математических моделей, с помощью которых можно изучать условия функционирования экосистем водоемов и прогнозировать изменения свойств природных вод по основным химическим и биологическим показателям, а также исследовать многие частные вопросы в связи с решением ряда практических задач прогноза качества природных вод, возникающих при строительстве водохранилищ и гидротехнических сооружений, предприятий по переработке и транспортировке полезных ископаемых, исследовании естественного гидрохимического режима водоемов, их евтрофирования, решения задач охраны водных ресурсов от загрязнения и др.

1.1.3. Задачи курса и используемые методы исследований процессов в водных экосистемах:

Познакомить студентов с:

- историей развития и становления математического моделирования состояния водных объектов, как самостоятельного научного направления;

- основными водно-экологическими проблемами, решаемыми с помощью математического моделирования;

- основными водно-экологическими понятиями и критериями, которыми следует руководствоваться при разработке водно-экологических моделей;

- информационными базами, используемыми для обработки данных наблюдений и при разработке математических моделей;

- математическими методами, используемыми при обработке информации, а также приемами решения уравнений в математических моделях для разных задач водной экологии;

- существующими разработанными моделями, нашедшими применение в практике исследований водных проблем.

Математическое моделирование – (как процесс) – это:

- метод исследования объектов познания на их моделях;

- исследование каких-либо явлений, процессов, объектов путем изучения их моделей;

- способ практического или теоретического познания действительности.

По способам описания объекта различают моделирование:

- аналоговое – для исследования математически достоверно описанных процессов;

- математическое – характеризующееся большим числом вариантов расчетов. В математически подобных объектах процессы описываются одинаковыми уравнениями;

- химическое – метод исследования химико-технологических процессов путем их моделирования;

- физическое – замена изучения некоего объекта или явления экспериментальным исследованием его модели, имеющей ту же физическую природу, но много меньшего размера. В основе физического моделирования лежат: теория подобия и размерный анализ.

Способ – действие или система действий, применяемые при исполнении какой-нибудь работы или осуществлении чего-нибудь.

На идеях моделирования базируется любой метод научного исследования.

В науке любой эксперимент, проводимый для исследования закономерностей, по существу представляет собой моделирование.

В моделировании океан и морская среда, рассматриваются как термодинамическая система, изменение свойств которой обусловлено происходящими в ней процессами.