SluitenHelpPrint
Switch to English
Cursus: GEO3-1320
GEO3-1320
Programmeren en modelleren van aardse processen
Cursus informatie
CursuscodeGEO3-1320
Studiepunten (ECTS)7,5 - 11,25
Categorie / Niveau3 (Bachelor Gevorderd)
CursustypeCursorisch onderwijs
VoertaalNederlands
Aangeboden doorFaculteit Geowetenschappen; Undergraduate School Geowetenschappen; B Aardwetenschappen;
Contactpersoondr. A.P. van den Berg
Telefoon+31 30 2535072
E-maila.p.vandenberg@uu.nl
Docenten
Docent
dr. A.P. van den Berg
Feedback en bereikbaarheid
Overige cursussen docent
Docent
dr. P.TH. Meijer
Feedback en bereikbaarheid
Overige cursussen docent
Docent
prof. dr. R.J. Schotting
Feedback en bereikbaarheid
Overige cursussen docent
Blok
1  (02-09-2013 t/m 10-11-2013)
Aanvangsblok
1
TimeslotC: MA-middag/namiddag,DI-middag, DO-ochtend
Onderwijsvorm
Voltijd
Opmerking

Cursusrooster

Cursusinschrijving geopendvanaf 19-08-2013 t/m 20-08-2013
AanmeldingsprocedureOsiris
Inschrijven via OSIRISJa
Inschrijven voor bijvakkersJa
VoorinschrijvingNee
WachtlijstNee
PlaatsingsprocedureStudiepunt/Student desk
Cursusdoelen
  • Students have learned to perform modelling experiments derived from a science (physics, chemistry, hydrology or geology) problem context;
  • Students have acquired basic skills in program development using the (modern) Fortran language. This includes analysis of relatively simple problems and corresponding program design and necessary basic knowledge of the Fortran syntax;
  • Students have developed an elementary insight in numerical modelling and in the application of numerical methods such as interpolation, integration and solution of differential equations;
  • Students have acquired a basic expertise in using the Linux operating system and in application of utilities, especially graphics programs and text-editors for the visualisation of scientific data and presentation of their work in several lab-reports.
Inhoud

De cursus omvat 6 verschillende modulen. De eerste twee modulen (programmeren 1 en 2) zijn verplicht voor iedereen. Uit de overige 4 modulen dient de student er 2 te kiezen. Hieronder staan alle 6 modulen nader beschreven.

Module 1: Programmeren 1 (verplichte module voor alle cursusdeelnemers).
Vorm: 2 weken met 2*4 uur per week met combinatie van hoorcollege/instructie en computerpracticum per week.
Beoordeling: via in te leveren huiswerk opdrachten 20% en verslag met uitwerking van de programmeeropdrachten.
Docent: A.P. van den Berg
Inhoud: Basiscursus computerprogrammeren waarin worden behandeld
:

  • Enige basis kennis van computersystemen en vaardigheden computergebruik.
  • Programma ontwikkeling met SCILAB. SCILAB is een (open source) geïntegreerde omgeving voor programma ontwikkeling en wetenschappelijk rekenwerk inclusief grafische tools voor representatie van reken resultaten.
  • Inleiding computerprogrammeren in Fortran. In dit onderdeel worden de basis elementen van de taal Fortran behandeld en toegepast in een serie eenvoudige programmeeropdrachten.

Fortran vindt veel toepassing in wetenschappelijk rekenwerk en vooral de modernere versies lenen zich uitstekend voor goed gestructureerde ontwikkeling van computerprogrammatuur.

Module 2: Programmeren 2 (verplichte module voor alle cursusdeelnemers).
Vorm: 2 weken met 2*4 uur per week met combinatie van hoorcollege/instructie en computerpracticum per week.
Beoordeling: via in te leveren huiswerk opdrachten 20% en verslag met uitwerking van de programmeeropdrachten.
Docent: A.P. van den Berg
Inhoud: Voortgezette cursus computerprogrammeren in Fortran waarin meer geavanceerde taalelementen aan de orde komen. Naast enkele tutorial oefeningen zal er een computerprogramma worden ontwikkeld voor het modelleren van verstoringen in het zwaartekrachtsveld van de aarde ten gevolge van aanwezige onregelmatigheden in de dichtheidsverdeling van de ondergrond.

Module 3: Programmeren 3
Vorm: 2 weken met 2*4 uur per week met combinatie van hoorcollege/instructie en computerpracticum per week.
Beoordeling: via in te leveren huiswerk opdrachten 20% en verslag met uitwerking van de programmeeropdrachten.
Docent: A.P. van den Berg
Inhoud: Voortgezette cursus computerprogrammeren in Fortran waarin opnieuw enkele meer geavanceerde taalelementen en programma ontwikkel technieken worden toegepast. Als inleiding worden enkele wiskundige technieken voor numeriek differentiëren en integreren en oplossen van gewone differentiaalvergelijkingen onderzocht met door de studenten te ontwikkelen programmatuur. Vervolgens wordt programmatuur ontwikkeld waarin deze integratiemethoden worden toegepast in de berekening van de tijdsafhankelijke positie van objecten in een baan rond de zon.

Module 4: Programmeren 4
In this course module we consider heat transfer in porous media. The whole module has been designed in three steps.
Step1: We start with solving the pressure field in a two-dimensional medium for Dirichlet boundary conditions to calculate the Darcy flow in a porous medium. After calculation of Darcy flow the students compared the average hydraulic permeability calculated from the numerical model against the existing algebraic relations in the literature.
Step2: Heat diffusion in a porous medium (in absence of hydrodynamic forces) has been simulated using the explicit finite difference method. Two different boundary conditions for heat diffusion have been assigned. The numerical results are compared to the analytical results obtained using Fourier series.
Step3. Advection and diffusion of the equations are combined to simulate heat transfer in a homogenous porous medium. As the last exercise, the students try to simulate the heat transfer (advection + diffusion) in a heterogeneous porous medium where not only there is heterogeneity in hydraulic permeability but also in heat conductance of the porous medium. This module provides basic physical insights into the transport phenomena in porous media which are mostly modeled by advection diffusion equations. Characteristic time scales of these two components and the spatial and temporal temperature profiles are discussed.

Module 5: Programmeren 5
Vorm: 2 weken met 2*4 uur per week met combinatie van hoorcollege/instructie en computerpracticum per week.
Beoordeling: via verslag met uitwerking van de programmeeropdrachten.
Docent: P. Meijer
Inhoud:
During the Messinian stage, a thick sequence of evaporites was deposited throughout the Mediterranean basin. Part of this sedimentary sequence is thought to have been associated with complete disconnection of the Mediterranean Sea from the Atlantic Ocean. In this exercise we will perform a quantitative analysis of fundamental questions such as: How fast is sea level drawdown expected to occur? And: At what sea level will the evaporative water loss be equal to river input – in other words: what is the minimum sea level that will be attained? The required programs will be developed step by step starting from scratch. The exercise illustrates the application of numerical modelling to a concrete geological problem, its power and its limitations.

Module 6: Programmeren 6
Vorm: 2 weken met 2*4 uur per week met combinatie van hoorcollege/instructie en computerpracticum per week.
Beoordeling: via verslag met uitwerking van de programmeeropdrachten.
Docent: R. Schotting
Inhoud: In this course module we consider horizontal flow of groundwater in a phreatic (unconfined) aquifer.
The main goal is to analyze the shape of the groundwater table under various hydro(geo)logical conditions, e.g. recharge (rainfall), permeability contrasts, etc. If we combine the continuity equation for the fluid and Darcy's Law and after some algebra, the resulting equation is a nonlinear diffusion equation in terms of the height of the water table. In this exercise we only consider stationary one-dimensional flow. In that case, the governing equation reduces to a linear Poison equation. The problems we are going to analyze numerically boil down to solving a two-point boundary-value problem on a bounded domain. Some linear algebra subroutines from the Numerical Recipes (Fortran) library will be provided, as well as the required structure of the main program. During the introductional lecture, the derivation of the governing equation for the position of the water table will be given. In addition, insight will be provided in the spatial finite-difference discretization, and in the numerical procedure to solve the resulting system of algebraic equations. The nice thing is that all problems that will be considered in this hydrogeological exercise have closed-form exact solutions. These solutions will be derived during the introductionallecture and will be used for verification purposes of the corresponding numerically obtained solutions.

Ingangseisen
Verplicht materiaal
-
Werkvormen (aanwezigheidsplicht)
Computerpracticum (Verplicht)

Toetsen
Opdr. 1 (Vd. Berg: programmeren 1)
Weging25
Minimum cijfer5,5

Beoordeling
Opdracht 1 en 2: huiswerkopdracht (20%), verslag met uitwerking van de programmeeropdrachten (50%), mid-term toets ovr de gecombineerde stof van opdracht 1 en 2 (tezamen).
Opdracht 3: huiswerkopdracht (20%) en verslag met uitwerking van de programmeeropdracht (80%).
Opdracht 5 en 6: via verslag met uitwerking van de programmeeropdrachten.

Opdr. 2 (Vd. Berg: programmeren 2)
Weging25
Minimum cijfer5,5

Opdr. 3 (niet in 2012-2013
Weging25
Minimum cijfer5,5

Opdr. 4 (Joekar Niasar)
Weging25
Minimum cijfer5,5

Opdr. 5 (Meijer: programmeren 5)
Weging25
Minimum cijfer5,5

Opdr. 6 (Schotting: programmeren 6)
Weging25
Minimum cijfer5,5

SluitenHelpPrint
Switch to English