Элементы компьютерного моделирования экологической модели (загрязнение реки)

Страницы работы

Содержание работы

Экологическая модель (загрязнение реки) [Угринович Н.Д., 1988]. В результате сброса в реку загрязненных стоков в ней увеличилась концентрация вредных веществ. Требуется определить, каков будет уровень загрязненности реки через сутки, двое и т.д., и через какое время уровень загрязненности станет опять меньше допустимого, если известно, что за сутки он уменьшится в определенное количество раз.

Продемонстрируем на этой задаче этапы решения с помощью компьютера.

Построение математической модели

Известно, что в зависимости от типа загрязнений, вида реки и других факторов концентрация за сутки уменьшается в определенное количество раз. Введем коэффициент K (K>1), который показывает, во сколько раз за сутки уменьшается загрязненность.

Исходными данными будут также начальная C0  (C0 >0) и предельно допустимая CD (CD >0) концентрация вредных примесей.

Пусть Cn  искомая концентрация через n суток после сброса. Для поиска зависимости между исходными и конечными данными воспользуемся методом рекуррентных соотношений:

Cn+1 = Cn  / K.

Сценарий

В описании сценария кавычки выделяют пояснительный текст, который выводится на экран дисплея по мере выполнения программы. Ввод данных (значения переменных) пользователем указывается с помощью двойных угловых скобок << ... >>. Вывод данных (значений переменных) ЭВМ указывается с помощью одинарных угловых скобок < ... >. Циклическое повторение заключается в квадратные скобки и обозначается знаком «*». Условия повторения указываются в сценарии в форме «пока < условие >» или «до < условие >».

 


Алгоритм

Конструирование алгоритма заключается в подборе и упорядочении действий для организации вычислений в соответствии с выбранными методами решения и организации ввода/вывода информации в соответствии со сценарием.

алг «экология»

арг вещ C0, CD, K

рез вещ Cn, цел n

нач

запрос («Начальная концентрация», C0)

запрос («Допустимая концентрация», CD)

запрос («Коэффициент», K)

n := 0

Cn = C0

пока Cn > CD

нц

Cn = Cn  / K

n := n+1

вывод («Номер суток», n)

вывод («Концентрация», Cn)

кц

кон

Программа (BASIC)

Переводим все указанные алгоритмические конструкции с помощью операторов BASICа в программу:

10 REM экология

20 INPUT «Начальная концентрация»; C0

30 INPUT «Допустимая концентрация»; CD

40 INPUT «Коэффициент»; K

50 N=0: CN = C0

60 IF CN > CD THEN CN = CN / K:N=N+1: PRINT «Номер суток»;N: PRINT «Концентрация»; CN: GO TO 60

70 END

Вычислительный эксперимент и задание обучающимся

Провести исследование экологической модели при некоторых характерных значениях параметров:

Вещество

C0 (мг/л)

CD (мг/л)

K

n

Свинец

10

0,03

1,12

52

Мышьяк

5

0,03

1,05

95

Фтор

8

0,05

1,01

511

Для компьютерного эксперимента, проводимого учащимися, необходимо поручить им вести журнал эксперимента:

Вещество

C0 (мг/л)

CD (мг/л)

K

n

Свинец

0,03

1,12

Мышьяк

0,03

1,05

Фтор

0,05

1,01

В нем колонки «C0» и «n» выдаются ученика пустые. С помощью расчетов на ЭВМ учащийся должен подобрать либо C0 для заданного n, либо n для заданного C0.

Похожие материалы

Информация о работе