Modeller for vannkvalitet er matematiske formuleringer som simulerer oppførselen og effekten av forurensende stoffer i vann. I denne forstand presenteres mulige scenarier for påvirkningen av forurensende stoffer, ved hjelp av forskjellige formler som starter fra visse parametere og variabler..
Det er forskjellige modeller av vannkvalitet, avhengig av forurensningskilden og vannmassen som skal evalueres. Disse modellene består av dataprogrammer basert på matematiske algoritmer.
Modellene integrerer feltdata fra forskjellige variabler og faktorer, pluss visse inngangsbetingelser. Fra disse dataene genererer modellene mulige scenarier, ekstrapolerer data i tid og rom basert på sannsynligheter..
Den mest informative parameteren for å evaluere forurensning av en vannlegeme er det biokjemiske oksygenbehovet (BOD). De fleste av modellene inkluderer estimering av variasjonen av BOD som et kriterium for å generere sine scenarier..
Regjeringer har etablert vannkvalitetsregler som må oppfylles for å få tillatelser til å utføre potensielt forurensende aktiviteter. Slik sett er modeller et nyttig verktøy for å forstå den mulige innvirkningen på vannkvaliteten til en gitt aktivitet..
Artikkelindeks
Modellene som brukes til å forutsi oppførselen til vannkvaliteten er basert på differensialligninger. Disse ligningene relaterer endringsmengden i en funksjon til størrelsen på endringen i en annen..
Ikke-lineære differensialligninger brukes i vannkvalitetsmodeller fordi vannforurensningsprosesser er komplekse (de reagerer ikke på et lineært forhold mellom årsak og virkning)..
Når du bruker en bestemt modell, er det nødvendig å ta hensyn til en rekke parametere.
Generelt estimeres grunnleggende parametere som biologisk oksygenbehov (BOD), kjemisk oksygenbehov (COD), nitrogen og fosfor..
BOD er en av de viktigste forurensningsindikatorene, siden høye verdier indikerer et stort antall mikroorganismer. På sin side indikerer COD mengden oksygen som er nødvendig for å oksidere organisk materiale på kjemisk måte.
Parametrene som skal evalueres avhenger av typen vannlegeme, enten lentik (innsjøer, dammer, sump) eller lotik (elver, bekker). Strømning, dekket areal, vannmengde, temperatur og klima må også tas i betraktning..
Det er også nødvendig å vurdere kilden til forurensning som skal vurderes, siden hver forurensning har forskjellig oppførsel og effekt..
Ved utslipp til vannmassen vurderes typen utslipp, forurensninger den inneholder og volumet..
Det er mange matematiske modeller for å simulere oppførselen til forurensende stoffer i vannmasser. De kan klassifiseres avhengig av hvilken type prosess de vurderer (fysisk, kjemisk, biologisk) eller type løsningsmetode (empirisk, tilnærmet, forenklet).
Faktorene som tas i betraktning for å klassifisere disse modellene er dynamikk og dimensjonalitet..
Stasjonære modeller anser at det er nok å etablere sannsynlighetsfordelingen av tilstanden til forurensningen i et gitt øyeblikk eller rom. Deretter ekstrapolerer han den sannsynlighetsfordelingen med tanke på at den er lik i all tid og rom for den vannmassen..
I dynamiske modeller antas det at sannsynligheten for at forurensende atferd kan endres i tid og rom. Kvasidynamiske modeller utfører analysen i deler og genererer en delvis tilnærming til systemets dynamikk.
Det er programmer som kan fungere både i dynamiske og kvasi-dynamiske modeller.
Avhengig av de romlige dimensjonene modellen vurderer, er det dimensjonsløse, endimensjonale (1D), todimensjonale (2D) og tredimensjonale (3D).
En dimensjonsløs modell anser mediet for å være homogent i alle retninger. En 1D-modell kan beskrive den romlige variasjonen langs en elv, men ikke i vertikal eller tverrsnitt. En 2D-modell vil vurdere to av disse dimensjonene, mens en 3D-modell vil inkludere dem alle..
Hvilken modell som skal brukes, avhenger av vannmassen som skal studeres og målet med studien, og må kalibreres for hver spesielle tilstand. I tillegg må det tas hensyn til tilgjengeligheten av informasjon og prosessene som skal modelleres..
Noen eksempler på modeller for vannkvalitetsstudier i elver, bekker og innsjøer er beskrevet nedenfor:
Simulerer alle vannkvalitetsvariablene under en simulert konstant strømning. Simulerer to nivåer av BOD for å utvikle scenarier med kapasiteten til elven eller bekken for å nedbryte organiske miljøgifter.
Denne modellen gjør det også mulig å simulere den resulterende mengden karbon, fosfor, nitrogen, uorganiske faste stoffer, fytoplankton og detritus. På samme måte simulerer den mengden oppløst oksygen, som forutsier mulige eutrofieringsproblemer..
Andre variabler som pH eller evnen til å eliminere patogener projiseres også indirekte.
Det er en veldig nyttig modell for å evaluere oppførselen til konsentrasjonen av et spesifikt forurensende stoff i påvirkningsområdet for utslipp i en elv..
En av forurensningene som gir den mest betydningsfulle effekten er organisk materiale, så den mest informative variabelen i denne modellen er oppløst oksygenbehov. Derfor inkluderer den en matematisk formulering av hovedprosessene knyttet til oppløst oksygen i en elv..
Den simulerer forskjellige prosesser som nedbrytning av organisk materiale, fotosyntese og respirasjon av vannplanter, nitrifisering og oksygenutveksling. Det er preget av å simulere prosesser for transformasjon og spredning av forurensende stoffer.
Denne modellen ble designet i sammenheng med forvaltning av vannskille og kombinerer biofysiske, sosiale og økonomiske data.
Genererer nyttig informasjon for planlegging av saneringstiltak og inkluderer parametere som oppløst oksygen, BOD, koliforme stoffer og analyse av giftige stoffer.
Elva er modellert skilt i seksjoner, definert av sideelver, overløp og offentlige inntak som kommer eller avgår fra den..
Den tar blant annet hensyn til strømning, temperatur, pH, BOD og konsentrasjon av ammoniakknitrater, Escherichia coli, og oppløst oksygen.
Du kan nærme deg studiet av vannmassen i forskjellige dimensjoner (1D, 2D eller 3D). Når den brukes, kan brukeren velge å angi konstante eller tidsvarierende kinetiske transportprosesser.
Punktutslipp og ikke-punktavfall kan inkluderes, og bruken av dem inkluderer forskjellige fysiske, kjemiske og biologiske modelleringsrammer. Her kan forskjellige aspekter som eutrofiering og giftige stoffer inkluderes.
Denne modellen brukes til å studere vannkvaliteten i både elver og innsjøer. Det fungerer som et flytskjema, slik at du kan simulere et stort antall parametere.
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.