5340

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

«Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет»

Иванов А.В.

СОВРЕМЕННЫЕ ИНСТРУМЕНТЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И АНАЛИЗА В ЭКОЛОГИИ

Учебно-методическое пособие по подготовке к лекциям, практическим занятиям

(включая рекомендации по организации самостоятельной работы),

по выполнению курсовой работы

для обучающихся по дисциплине «Современные инструменты моделирования и анализа в экологии»

по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование направленность (профиль) Прикладная экология и природопользование

Нижний Новгород

2022

УДК 004.9

Иванов А.В, / Современные инструменты моделирования и анализа в экологии: учебнометодическое пособие / А.В. Иванов; Нижегородский государственный архитектурностроительный университет – Нижний Новгород: ННГАСУ, 2022. – 20 с.– Текст: электронный.

В настоящем учебно-методическом пособии по дисциплине «Современные инструменты моделирования и анализа в экологии» даются конкретные рекомендации учащимся для освоения как основного, так и дополнительного материала дисциплины и тем самым способствующие достижению целей, обозначенных в учебной программе дисциплины. Цель учебно-методического пособия — это формирование знаний, умений и навыков изучения информационных систем, используемых в экологии, включая природоохранную деятельность и управление природными ресурсами

Учебно-методическое пособие предназначено для обучающихся в ННГАСУ по дисциплине «Современные инструменты моделирования и анализа в экологии» по направлению подготовки 05.03.06 Экология и природопользование, направленность (профиль) Прикладная экология и природопользование.

© А.В. Иванов, 2022

© ННГАСУ, 2022

2

Оглавление

3

1. Общие положения

1.1 Цели изучения дисциплины и результаты обучения

Целями освоения дисциплины Современные инструменты моделирования и анализа в экологии являются - изучение информационных систем, используемых в экологии, включая природоохранную деятельность и управление природными ресурсами;

-ознакомление с основными принципами и методами работы с экологической информацией, а также обучение современным информационным технологиям;

-приобретение студентами умений использования экологических информационных ресурсов;

-обучение самостоятельно использовать полученные знания для решения научно-

исследовательских и производственно-технологических задач экологической деятельности.

В процессе освоения дисциплины студент должен

Знать:

базовые балансовые модели и модели динамических процессов для моделирования экологических систем и процессов

базовые физические, химические и биологические основы для для моделирования экологических систем и процессов,

методологию и методы сбора, сбора обработки и анализа экологической информации при моделировании и анализе систем и процессов в экологии

методологию и методы оптимизации моделирования и анализа в экологии;

информационные технологии поиска, хранения, обработки, анализа и представления информации для моделирования и анализа в экологии;

методы выбора информационных ресурсов, содержащих значимую информацию для моделирования и анализа в экологии;

ГИС технологии ввода, обработки, хранения и вывода геоданных для моделирования и

анализа в экологии

4

современные информационные технологии для моделирования и анализа в экологии;

информационно-поисковые средства ИКТ, включая базы знаний по математическим,

физическим и биологическим моделям в экологии

выбора информационных ресурсов поиска информации для моделирования и анализа в экологии

методы оценки информации на основе критериев полноты и достоверности

методы и инструменты систематизации информации для моделирования и анализа в экологии

базовые положения системного анализа для формирования целостного образа систем и процессов для моделирования и анализа в экологии

действующие правовые и нормативно-технические документы для моделирования и анализа в экологии;

методы оптимизации процессов моделирования и анализа в экологии

способы создания и поддержания безопасных условий жизнедеятельности для их использования при моделировании и анализе в экологии.

Уметь:

составлять балансовые уравнения, уравнения динамики процессов в сложных системах;

составлять уравнения состояния и динамики физических, химических и биологических процессов;

выполнить сбор, обработку и анализ информации при моделировании и анализе систем и процессов в экологии

применять эффективные методы моделирования и анализа в экологии

применять в процессе моделирования технологии поиска, хранения, обработки, анализа и представления информации

использовать методы выбора релевантной информации для моделирования и анализа в

экологии

5

использовать геоинформационные системы для моделирования и анализа в экологии

использовать современные информационные технологии для моделирования и анализа в экологии

использовать информационно-поисковых и справочных средств ИКТ для моделирования и анализа в экологии;

использовать методы и инструменты выбора информации для моделирования и анализа в экологии

использовать знания по оценке полноты и достоверности информации для моделирования

ианализа в экологии;

систематизировать информацию для моделирования и анализа в экологии

формировать целостный образ систем и процессов для моделирования и анализа в экологии

методологию, методы и инструменты определения потребности в ресурсах для моделирования и анализа в экологии;

применять знания для оценки и расчета потребности в ресурсах для моделирования и анализа в экологии

применять действующие правовые и нормативно-технические документы для моделирования и анализа в экологии

оптимизировать процесс моделирования и анализа в экологии

использовать знания о безопасных условиях жизнедеятельности при моделировании и анализе в экологии;

Владеть навыками

решения уравнений состояния и динамики процессов в окружающей среде;

решения базовых систем линейных уравнений и уравнений динамики экологических процессов

применения знаний и умений сбора, обработки и анализа информации пр моделировании

экологических систем и процессов

6

практического использования умений и знаний эффективных методов исследований в экологии

применения знаний и умений поиска, хранения, обработки, анализа и представления информации при моделировании анализе в экологии

применения знаний и умений выбора релевантной информации для моделирования и анализа в экологии

навыками применения знаний и навыков работы с ГИС для моделирования и анализа в экологии

применения современных информационных технологий для моделирования и анализа в экологии

применения информационно-справочных и поисковых ресурсов для моделирования и анализа в экологии

выбора информации для моделирования и анализа в экологии

оценки полноты и достоверности информации при моделировании и анализе в экологии

систематизации информации для моделирования и анализа в экологии

формирования целостного образа систем и процессов для моделирования и анализа в экологии

оценки и выполнения расчетов потребности в ресурсах

использования действующих правовых и нормативно-технических документов для моделирования и анализа в экологии

использования знаний и умений оптимизации процессов моделирования и анализа в экологии

использования знаний и умений идентификации угроз природного и техногенного происхождения для моделирования и анализа в экологии.

Данная дисциплина позволит студентам не только систематизировать полученные

7

теоретические знания, укрепить исследовательские навыки, но и даст возможность

ориентироваться в новом предметном поле экологического менеджмента и охраны окружающей

среды.

1.2 Содержание дисциплины

Материал дисциплины сгруппирован по следующим разделам:

1. Модели сложных социо-эколого-экономических систем.

Концептуальные, логические и физические модели. Связь моделей данных с моделями реального мира

2. Моделирование процессов в ,быстро меняющейся окружающей среде.

Моделирование рассеивания с помощью инженерных моделей рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. Моделирование процессов рассеивания с помощью научных моделей рассеивания загрязняющих веществ в атмосфере. Моделирование физических, химических и биологических процессов в водной среде. Модели для водотоков и для водоемов озерного типа.

3. Моделирование геологических процессов

Модели карстовых процессов. Модели абразивных и оползневых процессов. Модели движения подземных и грунтовых вод с учетом переноса загрязняющих веществ. Модели меандрирования и формирования русла рек под влиянием силы Кориолиса.

4. Модели использования ресурсов и процессов обращения с отходами.

Балансовые модели. Модели обращения с отходами. Модель расчета тарифов за вывоз отходов и вторичных ресурсов.

5. Модели экологических проектов и программ.

Логистические модели. Модели календарного планирования. Модели ситуационного моделирования.

8

6. Модели производства и потребления энергии в контексте изменения климата.

Модели производства энергии и ископаемого топлива с учетом их воздействия на окружающую среду и парниковый эффект. Модели производства энергии из возобновляемых источников по всему жизненному циклу продукта.

1.3Вспомогательная литература для изучения дисциплины

1.Гелашвили Д. Б.. Разработка нормативов допустимого воздействия по привносу химических веществ по бассейну р. Волги от Рыбинского водохранилища до впадения р. Оки / Гелашвили Д. Б., Солнцев Л. А., Дементьев В. С., Терентьев Л. И. // Приволжский научный журнал2010. – № 3 (15). - С. 156-163..

2.Иванов А. В.. Стратификация как фактор влияния на качество вод равнинного водохранилища / Иванов А. В., Папко В. В., Троицкая Ю. И., Папко В. В., Сергеев Д. А., Байдаков Г. А., Вдовин М. И., Казаков В. И., Кандауров А. А., Афанасьева И. М., Донскова О. А., Шувалова Н. М. // Приволжский научный журнал2015. – № 2. - С. 149-156..

3.Копосов Е.В.. Прогнозирование абразионной и оползневой опасности побережий волжских водохранилищ / Копосов Е.В., Соболь И.С., Ежков А.Н. // Вестник МГСУ2013. – № 6. -

С. 170-188..

4.Копосов Е.В.. Методологические основы оценки формирования подземного стока в зоне влияния крупных равнинных водохранилищ / Копосов Е.В., Гришина И.Н., Ронжина Ю.В. // Приволжский научный журнал2010. – № 1. - С. 157-164..

5.Копосов Евгений Васильевич. Особенности формирования подземного стока в зоне влияния крупных равнинных водохранилищ : монография. / Копосов Евгений Васильевич, Гришина Ираида Николаевна ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ,

2007. – 288 с. – ISBN ISBN 978-5-87941-480-6.

6.Копосов Евгений Васильевич. Методология обеспечения защиты урбанизированных территорий от природных и техногенных негативных воздействий : монография. / Копосов Евгений Васильевич, Андриэ Мария Евгеньевна, Гришина Ираида Николаевна, Ежков Алексей Николаевич, Ерискина Татьяна Олеговна, Зотов Дмитрий Игоревич, Зотова Екатерина Николаевна, Коновалова Оксана Александровна, Копосов Сергей Евгеньевич, Красильников Виталий Михайлович, Монич Дмитрий Викторович, Никольский Евгений Константинович, Ронжина Юлия Вячеславовна, Сидоров Николай Павлович, Соболь Илья Станиславович, Соболь Станислав Владимирович, Тарарин Андрей Михайлович, Хохлов Дмитрий Николаевич, Хромова Тамара Серафимовна, Чечин Андрей Вячеславович ; под общ. ред. Е.В.Копосова; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ, 2013. – 596 с. – ISBN ISBN 978-5-87941-849- 1.

7.Румянцев И. С.. Прогнозирование динамики переформирования термоабразионных берегов водохранилищ криолитозоны в стационарных климатических условиях / Румянцев И. С., Соболь И. С. // Природообустройство2013. – № 1. - С. 42-46..

8.Румянцев И. С.. Прогнозирование динамики переформирования термоабразионных берегов водохранилищ криолитозоны в стационарных климатических условиях / Румянцев И. С., Соболь И. С. // Природообустройство2013. – № 1. - С. 42-46..

9.Соболь И. С.. Закономерности эволюции абразионных берегов равнинных водохранилищ / Соболь И. С. // Приволжский научный журнал2012. – № 4 (24). - С. 149-155..

10.Соболь И. С.. Закономерности эволюции термоабразионных берегов водохранилищ криолитозоны / Соболь И. С. // Приволжский научный журнал2013. – № 1. - С. 123-131..

11.Соболь И. С.. Особенности долголетней динамики берегов малых равнинных

9

водохранилищ на европейской территории России / Соболь И. С. // Приволжский научный журнал2013. – № 2. - С. 65-68..

12.Соболь И.С.. Результаты физического моделирования обрушения термоабразионных берегов арктических водоемов / Соболь И.С. // Вестник МГСУ2013. – № 6. - С. 197-203..

13.Февралев А. В.. Применение ГИС -технологий для определения параметров малых рекреационных водохранилищ / Февралев А. В., Грачева О. А. // Приволжский научный журнал2011. – № 2 (18). - С. 70-78..

14.Яблоков Вениамин Александрович. Учение о гидросфере : учеб. пособие. / Яблоков Вениамин Александрович ; Нижегор. гос. архит.-строит. ун-т. – Нижний Новгород : ННГАСУ,

2016. – 1 CD ROM. – ISBN ISBN 5-9611-0013-8.

15.Информационно-методическое пособие о состоянии водных объектов и атмосферного воздуха в г. Нижний Новгород и Нижегородской области за период 2007-2011 годы / Департамент Федер. службы по надзору в сфере природопользования по Приволж. федер. округу. – Нижний Новгород, 2011. – 201 с.

16.Использование водной энергии : учеб. пособие для втузов. / под ред. Д. С. Щавелева. – Ленинград : Энергия, 1976. – 655 с.

10