TAPOS modelov, ki veljajo za preučevanje kakovosti vode

Modeli kakovosti vode so matematične formulacije, ki simulirajo vedenje in učinke onesnaževal v vodi. V tem smislu so predstavljeni možni scenariji onesnaževal z uporabo različnih formul, ki začnejo iz določenih parametrov in spremenljivk.

Obstajajo različni modeli kakovosti vode, odvisno od vira onesnaženja in vodnega telesa, ki ga želite oceniti. Ti modeli so sestavljeni iz računalniških programov, ki temeljijo na matematičnih algoritmih.

Ocenjevanje kakovosti vode. Vir: csiro [cc do 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licence/by/3.0)]

Modeli vključujejo podatke polja različnih spremenljivk in dejavnikov, bolj določeni pogoji vnosa. Iz teh podatkov modeli ustvarjajo možne scenarije, ekstrapolirajo podatke v času in prostoru na podlagi verjetnosti.

Najbolj informativni parameter za oceno kontaminacije vodnega telesa je biokemično povpraševanje po kisiku (BPK). Večina modelov vključuje oceno variacije BPK kot merilo za ustvarjanje njihovih scenarijev.

Vlade so vzpostavile predpise o kakovosti vode, ki jih je treba izpolnjevati za pridobitev dovoljenj za izvedbo potencialno onesnaževalnih dejavnosti. V tem smislu so modeli koristno orodje za razumevanje možnega vpliva na kakovost vode določene dejavnosti.

[TOC]

Matematična fundacija

Modeli, ki se uporabljajo za napovedovanje vedenja kakovosti vode, temeljijo na diferencialnih enačbah. Te enačbe povezujejo količino spremembe določene funkcije z velikostjo spremembe v drugem.

V modelih kakovosti vode se uporabljajo nelinearne diferencialne enačbe, ker so procesi onesnaževanja vode zapleteni (ne odzivajo na linearno razmerje med vzrokom in učinkom).

Parametri

Pri uporabi določenega modela je treba upoštevati vrsto parametrov.

Na splošno se ocenjujejo osnovni parametri, kot so biološka zahteva za kisik (BOP), kemični kisik (DQO), dušik in fosfor.

BOD je eden najpomembnejših kazalnikov onesnaževanja, saj visoke vrednosti kažejo na veliko število mikroorganizmov. KOD kaže na količino kisika, ki je potrebna za oksidacijo organske snovi s kemičnimi sredstvi.

Lahko vam služi: Erozija ledenika: značilnosti, vrste, izdelki, posledice, primeri

Parametri, ki jih je treba ovrednotiti, so odvisni od vrste telesa vode, bodisi Lex (jezera, lagune, močvirje) ali lobic (reke, potoki). Upoštevati je treba tudi pretok, območje, ki pokriva, količino vode, temperaturo in podnebje.

Prav tako je treba upoštevati vir onesnaževanja, ki ga je treba oceniti, saj ima vsak onesnaževalec drugačno vedenje in učinek.

V primeru razlitja na vodno telo, vrsto izcedka, onesnaževala, ki ga vsebuje.

Klasifikacija

Obstajajo številni matematični modeli, ki simulirajo vedenje onesnaževal v vodnih telesih. Lahko jih razvrstimo glede na vrsto postopka, ki ga upoštevajo (fizični, kemični, biološki) ali vrste metode raztopine (empirična, približna, poenostavljena).

Upoštevani dejavniki za razvrščanje teh modelov so dinamika in dimenzionalnost.

Dinamično

Stacionarni modeli menijo, da je dovolj za vzpostavitev verjetnostne porazdelitve stanja onesnaževalca v trenutku ali prostoru. Kasneje ekstrapola to porazdelitev verjetnosti ob upoštevanju enako in prostora tega vodnega telesa.

V dinamičnih modelih se domneva, da se verjetnosti vedenja onesnaževal s časom in prostorom spreminjajo. Kvazi-dinamični modeli izvajajo analizo v delih in ustvarijo delni pristop k dinamiki sistema.

Obstajajo programi, ki lahko delujejo tako v dinamičnem kot v kvazi-dinamičnem modelu.

Dimenzionalnost

Glede na prostorske dimenzije, ki jih model upošteva, obstajajo dimenzionalne, eno -dimenzionalne (1D), dve -dimenzionalni (2D) in tri -dimenzionalni (3D) (3D).

Dodatni model meni, da je medij v vseh smereh homogen. 1D model lahko opiše prostorsko variacijo vzdolž reke, ne pa v svojem ali navpičnem odseku. 2D model bo upošteval dve od teh dimenzij, en 3D.

Primeri

Vrsta modela, ki ga je treba uporabiti. Poleg tega je treba upoštevati razpoložljivost informacij in procesov, ki jih je treba biti.

Lahko vam služi: borov-popuščeni gozd

Nekaj ​​primerov modelov za študije kakovosti vode v rekah, tokovih in jezerih je opisanih spodaj:

Qual2K in Qual2KW (model kakovosti vode)

Simulira vse spremenljivke kakovosti vode pod simuliranim konstantnim tokom. Simulira dve ravni BPK za razvoj scenarijev rečne zmogljivosti ali toka, da razgradi organska onesnaževala.

Ta model omogoča tudi simulacijo nastale količine ogljika, fosforja, dušika, anorganskih trdnih snovi, fitoplanktona in detritusa. Na enak način simulira količino raztopljenega kisika, kar napoveduje možne težave z evtroficanjem.

Prav tako se posredno projicirajo tudi druge spremenljivke, kot sta pH ali sposobnost odpravljanja patogenov.

Streeter -PELPS model

Zelo koristen je model za oceno vedenja koncentracije specifičnega onesnaževal na območju vpliva izpusta proti reki.

Ena od onesnaževal, ki ustvarja pomembnejši učinek, je organska snov, zato je najbolj informativna spremenljivka v tem modelu povpraševanje po raztopljenem kisiku. Zato vključuje matematično formulacijo glavnih procesov, povezanih z raztopljenim kisikom v reki.

Model Mike11

Simulira različne procese, kot so razgradnja organske snovi, fotosinteza in dihanje vodnih rastlin, nitrifikacija in izmenjava kisika. Zanj je značilno, da simulira procese preobrazbe in razpršenosti onesnaževal.

Model Rios

Ta model je bil zasnovan v okviru upravljanja bazenov in združuje biofizične, socialne in ekonomske podatke.

Ustvari koristne informacije za načrtovanje ukrepov sanacije in vključuje parametre, kot so raztopljeni kisik, BAD, koliformi in analiza strupenih snovi.

Kvasarski model (simulacija kakovosti vzdolž rečnih sistemov)

Ločena reka je modelirana v odsekih, ki jih določajo pritoki, odlagališča in javni posnetki, ki iz njega prihajajo ali začnejo.

Vam lahko služi: vrste ekosistemov in njihove značilnosti

Med drugimi parametri razmislite o pretoku, temperaturi, pH, telesu in koncentraciji nitratov amoniaka, Escherichia coli, in raztopljeni kisik.

WASP (Simulacijski program analize kakovosti vode)

Lahko se lotite preučevanja telesa vode v različnih dimenzijah (1D, 2D ali 3D). Ko ga uporablja, se lahko uporabnik odloči za vnos konstantnih ali spremenljivih kinetičnih procesov.

Vključeni so lahko natančni in ne -delovni odpadki, njihova uporaba pa vključujejo več fizikalnih, kemičnih in bioloških okvirjev. Tu lahko vključimo različne vidike, kot so evtrofikacija in strupene snovi.

Aquasim model

Ta model služi za preučevanje kakovosti vode v rekah in jezerih. Deluje kot diagram toka, kar omogoča simulacijo velike količine parametrov.

Reference

1. Castro-Huertas MA (2015) Uporaba Qual2KW pri modeliranju kakovosti vode reke Guacaica, oddelka za Caldas, Kolumbija. Stopinj. Fakulteta za inženirstvo in arhitekturo, Oddelek za kemijsko inženirstvo, Nacionalna univerza v Kolumbiji. Kolumbija. 100 p.
2. Di Toro DM, JJ Fitzpatrick Yrv Thomann (1981) Simulacijski program za analizo kakovosti vode (WASP) in program za preverjanje modela (MVP) - Dokumentacija. Hidroznanost, inc., Westwood, NY, za u.S. EPA, Duluth, MN, pogodba št. 68-01-3872.
3. López-Vázquez CM, G Buitrón-Méndez, García in FJ Cervantes-Rarrillo (eds.) (2017). Biološka čiščenje odpadne vode. Načela, modeliranje in oblikovanje. IWA Publishing. 580 str.
4. Matevelle C (2017) Matematični model kakovosti vode, uporabljen v mikrobasinu reke Tabacay. Tehnika revije Killkana 1: 39-48.
5. Ordoñez-Moncada J in M ​​Palacios-Quevedo (2017) Model kakovosti vode. Koncesionar South Union Road. Konzorcij SH. Dvojna cesta. Rumichaca-pasto. Oddelek Nariño. HSE, nasveti in okoljski inženiring s.Do.S. 45 str.
6. Reichert P (1998) Aquasim 2.0 - Uporabniški priročnik, Računalniški program za identifikacijo in simulacijo vodnih sistemov, švicarski zvezni inštitut za okoljsko znanost in tehnologijo (EAWAG), Švica.
7. Rendón-Velázquez CM (2013) Matematični modeli kakovosti vode v jezerih in rezervoarjih. Teza. Fakulteta za strojništvo. Nacionalna avtonomna univerza v Mehiki. Mehika, d.F. 95 str.