Výpočetní simulace biogeosférických procesů

Garant předmětu:

Dušan Vopálka

Přednášející:

Dušan Vopálka

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderné chemie

Anotace:

Definice systému, tvorba modelu, multikompartmentová analýza, verifikace a validace počítačového modelu. Metody získávání parametrů dílčích dějů. Vybrané metody řešení obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic. Simulační výpočty s počítačovými modely jednoduchých dějů i složitých systémů. Praktické demonstrace a procvičení: sorpce kontaminantů na přírodní materiály, biologické růstové modely, speciační a migrační programy.

Požadavky:

Matematika a fyzikální chemie na bakalářské úrovni.

Osnova přednášek:

1. Tvorba modelu, fyzikální a matematický model, modely jako nástroj, modely jako prostředky výzkumu.

2. Systém, typy chování: dynamické, chaotické, katastrofické.

3. Základní typy modelu: „black box“ a konceptuální model, multikompartmentová analýza.

4. Počítačový model, analogová a číslicová simulace.

5. Verifikace a validace počítačového modelu, vliv neurčitosti ve volbě modelu dílčího děje a v hodnotách parametrů dílčích dějů.

6. Rovnovážné a kinetické modely dílčích dějů, metody získávání parametrů dílčích dějů („fitování“).

7. Počítačové experimenty: faktorové a optimalizační experimenty.

8. Biologické a environmentální růstové modely.

Osnova cvičení:

1. Příklady řešení obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic.

2. Počítačové experimenty: faktorové a optimalizační experimenty.

3. Sorpce kontaminantů na přírodní látky.

4. Formy existence radionuklidů v roztocích a v systému kapalina + pevná fáze.

5. Modelování difúze v prostředí GoldSim.

6. Migrace radionuklidů v okolí úložišť radioaktivních odpadů.

Cíle studia:

Znalosti:

V rámci kurzu budou posluchači seznámeni se základními principy tvorby modelů a sledování chování složitějších systémů.

Schopnosti:

Posluchač získá schopnost samostatně posoudit roli modelů dílčích dějů pro popis chování komplexních ekologických systémů.

Studijní materiály:

Povinná literatura:

[1] Štamberg K.: Modelování migračních procesů v životním prostředí, Vydavatelství ČVUT, Praha 1996

[2] Pazourek J.: Simulace biologických systémů, Grada, Praha 1992

Doporučená literatura:

[1] Grenthe I., Puigdomenech I. (Eds.): Modelling in Aquatic Chemistry, NEA OECD, Paris 1997

[2] Jorgensen S.E.: Fundamentals of Ecological Modelling, Elsevier, Amsterdam 1988

[3] Valentová J.: Hydraulika podzemní vody, Vydavatelství ČVUT, Praha 1994

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: