Modeller for vandkvalitet er matematiske formuleringer, der simulerer opførsel og virkning af forurenende stoffer i vand. I denne forstand præsenteres mulige scenarier for påvirkningen af forurenende stoffer ved hjælp af forskellige formler, der starter fra bestemte parametre og variabler..
Der er forskellige modeller for vandkvalitet afhængigt af forureningskilden og vandmængden, der skal evalueres. Disse modeller består af computerprogrammer baseret på matematiske algoritmer.
Modellerne integrerer feltdata fra forskellige variabler og faktorer plus visse inputbetingelser. Fra disse data genererer modellerne de mulige scenarier, der ekstrapolerer data i tid og rum baseret på sandsynligheder..
Den mest informative parameter til evaluering af forurening af et vandlegeme er det biokemiske iltbehov (BOD). De fleste af modellerne inkluderer estimering af variationen i BOD som et kriterium for at generere deres scenarier..
Regeringerne har indført vandkvalitetsbestemmelser, der skal overholdes for at få tilladelser til at udføre potentielt forurenende aktiviteter. I denne forstand er modeller et nyttigt værktøj til at forstå den mulige indvirkning på vandkvaliteten af en given aktivitet..
Artikelindeks
Modellerne, der bruges til at forudsige vandkvalitets opførsel, er baseret på differentialligninger. Disse ligninger relaterer mængden af ændring i en funktion til størrelsen af ændringen i en anden..
Ikke-lineære differentialligninger anvendes i vandkvalitetsmodeller, fordi vandforureningsprocesser er komplekse (de reagerer ikke på et lineært forhold mellem årsag og virkning)..
Ved anvendelse af en bestemt model er det nødvendigt at tage højde for en række parametre.
Generelt estimeres grundlæggende parametre såsom biologisk iltbehov (BOD), kemisk iltbehov (COD), nitrogen og fosfor..
BOD er en af de vigtigste forureningsindikatorer, da høje værdier indikerer et stort antal mikroorganismer. For sin del angiver COD den mængde ilt, der er nødvendig for at oxidere organisk materiale ved kemiske midler.
De parametre, der skal evalueres, afhænger af typen af vandlegeme, enten lentik (søer, damme, sumpe) eller lotik (floder, vandløb). Strømning, dækket areal, vandmængde, temperatur og klima skal også tages i betragtning..
Det er også nødvendigt at overveje den kilde til forurening, der skal evalueres, da hver forurening har forskellige adfærd og virkning..
I tilfælde af udledninger til vandmassen overvejes typen af udledning, forurenende stoffer og dens volumen..
Der er adskillige matematiske modeller til at simulere forurenende opførsel i vandområder. De kan klassificeres afhængigt af den type proces, de overvejer (fysisk, kemisk, biologisk) eller typen af løsningsmetode (empirisk, tilnærmet, forenklet).
De faktorer, der tages i betragtning for at klassificere disse modeller, er dynamik og dimensionalitet..
Stationære modeller overvejer, at det er tilstrækkeligt at fastslå sandsynlighedsfordelingen for forureningsstoffets tilstand i et givet øjeblik eller rum. Derefter ekstrapolerer han denne sandsynlighedsfordeling i betragtning af, at den er lig i al tid og rum for den vandkrop..
I dynamiske modeller antages det, at sandsynligheden for forurenende opførsel kan ændre sig i tid og rum. Kvasidynamiske modeller udfører analysen i dele og genererer en delvis tilnærmelse til systemets dynamik.
Der er programmer, der kan arbejde både i dynamiske og kvasidynamiske modeller.
Afhængigt af de rumlige dimensioner, som modellen betragter, er der dimensionsløse, endimensionelle (1D), todimensionale (2D) og tredimensionelle (3D).
En dimensionsløs model anser mediet for at være homogent i alle retninger. En 1D-model kan beskrive den rumlige variation langs en flod, men ikke i lodret eller tværsnit. En 2D-model overvejer to af disse dimensioner, mens en 3D-model inkluderer dem alle..
Hvilken model, der skal bruges, afhænger af vandmængden, der skal undersøges, og formålet med undersøgelsen og skal kalibreres for hver enkelt tilstand. Derudover skal tilgængeligheden af information og de processer, der skal modelleres, tages i betragtning..
Nogle eksempler på modeller til vandkvalitetsundersøgelser i floder, vandløb og søer er beskrevet nedenfor:
Simulerer alle vandkvalitetsvariabler under en simuleret konstant strømning. Simulerer to niveauer af BOD for at udvikle scenarier for flodens eller vandets kapacitet til at nedbryde organiske forurenende stoffer.
Denne model tillader også at simulere den resulterende mængde kulstof, fosfor, nitrogen, uorganiske faste stoffer, fytoplankton og detritus. På samme måde simulerer den mængden af opløst ilt, som forudsiger mulige eutrofieringsproblemer..
Andre variabler såsom pH eller evnen til at eliminere patogener projiceres også indirekte.
Det er en meget nyttig model til at evaluere opførslen af koncentrationen af et specifikt forurenende stof i indflydelsesområdet for udledning i en flod.
En af de forurenende stoffer, der producerer den mest signifikante effekt, er organisk stof, så den mest informative variabel i denne model er opløst iltbehov. Derfor inkluderer den en matematisk formulering af de vigtigste processer forbundet med opløst ilt i en flod..
Det simulerer forskellige processer såsom nedbrydning af organisk stof, fotosyntese og respiration af vandplanter, nitrifikation og iltudveksling. Det er kendetegnet ved at simulere processerne til transformation og spredning af forurenende stoffer.
Denne model blev designet i sammenhæng med forvaltning af vandskel og kombinerer biofysiske, sociale og økonomiske data.
Genererer nyttige oplysninger til planlægning af saneringsforanstaltninger og inkluderer parametre som opløst ilt, BOD, coliforme stoffer og analyse af giftige stoffer.
Floden er modelleret adskilt i sektioner defineret af bifloder, overløb og offentlige indtag, der ankommer eller afgår fra den..
Den tager blandt andet hensyn til flow, temperatur, pH, BOD og koncentration af ammoniaknitrater, Escherichia coli, og opløst ilt.
Du kan nærme dig studiet af vandmassen i forskellige dimensioner (1D, 2D eller 3D). Når det bruges, kan brugeren vælge at indtaste konstante eller tidsvarierende kinetiske transportprocesser.
Punktudslip og ikke-punkt affald kan medtages, og deres anvendelser inkluderer forskellige fysiske, kemiske og biologiske modelleringsrammer. Her kan forskellige aspekter såsom eutrofiering og giftige stoffer inkluderes.
Denne model bruges til at undersøge vandkvaliteten i både floder og søer. Det fungerer som et rutediagram, der gør det muligt at simulere et stort antal parametre.
Endnu ingen kommentarer