Modelování a simulace migračních procesů v životním prostředí

Garant předmětu:

Přednášející:

Cvičící:

Předmět zajišťuje:

katedra jaderné chemie

Anotace:

V prvé části předmětu jsou vymezeny charakteristiky modelovaných systémů a pojmů verifikace, validace a simulace. Dále jsou formulovány základní vztahy pro popis migrace v životním prostředí (1D-, 2D- a 3D-modely), s důrazem ne porézní vrstvy. Ve druhé části předmětu je věnována pozornost tvorbě modelu, jeho verifikaci a validaci a metodám získávání parametrů těchto modelů; simulační výpočty migrace jsou demonstrovány na příkladech jednoduchých i složitých systémů.

Požadavky:

Základní znalosti z anorganické chemie (komplexace, speciace), chemie životního prostředí,

dále z fyzikální chemie (rovnováhy a kinetiky ve dvoufázových systémech kapalná ? pevná fáze) a aplikací numerických metod k řešení obyčejných a parciálních diferenciálních a regresních úloh.

Osnova přednášek:

1.Charakteristika modelovaných systémů (systém a jeho prvky, matematické modely, modelování, verifikace, validace a simulace) a základní popis procesu migrace v porézních vrstvách. Modely rovnovážné a nerovnovážné dynamiky sorpce.

2.Zákonitosti rovnovážných stavů a kinetiky interakčních procesů v systémech kapalná ?pevná fáze (tzv. jedno- a vícesložkové systémy, vliv rovnováhy a kinetiky na migrační proces).

3.Zákonitosti disperzních a konvekčních dějů a jejich vliv na migrační proces.

4.Základní typy modelů šíření kontaminantů ve vodních tocích a nádržích a v atmosféře.

5.Přehled základních metod řešení obyčejných a parciálních diferenciálních rovnic.

6.Počítačový model, analogová a číslicová simulace, verifikace a validace počítačového modelu, vliv neurčitosti ve volbě modelu dílčího děje a v hodnotách parametrů dílčích dějů.

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

8.Metody získávání parametrů modelů dílčích dějů.

9.Počítačové (numerické) experimenty: faktorové a optimalizační.

10.Praktická cvičení: modelování sorpce vybraných kontaminantů na přírodní látky, výpočet zastoupení forem existence vybraných radionuklidů v roztocích, modelování migrace vybraných radionuklidů ve vybraném systému životního prostředí.

Osnova cvičení:

Cíle studia:

doktorand získá: (1) znalosti o principech modelování a simulaci transportu vybraných složek (v tomto případě se především jedná o radioaktivní, event. i o chemicky toxické kontaminanty) obecně v porézních vrstvách hornin, zemin a tzv. inženýrských bariér a o charakteru potřebných vstupních dat a (2) schopnosti tyto procesy posoudit jak z hlediska jejich využitelnosti, tak i limit (omezení) jejich aplikace.

Studijní materiály:

Základní:

1.Štamberg K.: Modelování migračních procesů v životním prostředí, 1998, Vydavatelství ČVUT, Praha.

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

Doporučená:

3.Pazourek J.: Simulace biologických systémů, 1992, Grada, Praha.

4.Valentová J.: Hydraulika podzemní vody, 1994, Vydavatelství ČVUT, Praha.

Poznámka:

Další informace:

Pro tento předmět se rozvrh nepřipravuje

Předmět je součástí následujících studijních plánů: