Tapos modelov, ktoré sa vzťahujú na štúdium kvality vody

Modely kvality vody sú matematické formulácie, ktoré simulujú správanie a účinky znečisťujúcich látok vo vode. V tomto zmysle sú uvedené možné scenáre znečisťujúcich látok s použitím rôznych vzorcov, ktoré začínajú od určitých parametrov a premenných.

Existujú rôzne modely kvality vody v závislosti od zdroja znečistenia a vody, ktoré chcete vyhodnotiť. Tieto modely pozostávajú z počítačových programov založených na matematických algoritmoch.

Hodnotenie kvality vody. Zdroj: CSIRO [CC pri 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licencie/o/3.0)]

Modely integrujú údaje z rôznych premenných a faktorov, viac určitých vstupných podmienok. Z týchto údajov modely generujú možné scenáre, extrapoláciu údajov v čase a priestore na základe pravdepodobností.

Najinformatívnejším parametrom na vyhodnotenie kontaminácie vodného útvaru je biochemický dopyt kyslíka (BOD). Väčšina modelov zahŕňa odhad variácií BSK ako kritéria na generovanie svojich scenárov.

Vlády stanovili nariadenia o kvalite vody, ktoré musia byť splnené, aby sa získali povolenia na vykonávanie potenciálnych znečisťujúcich činností. V tomto zmysle sú modely užitočným nástrojom na pochopenie možného dopadu na kvalitu vody danej činnosti.

[TOC]

Matematická nadácia

Modely používané na predpovedanie správania kvality vody sú založené na diferenciálnych rovniciach. Tieto rovnice sa týkajú množstva zmeny určitej funkcie s veľkosťou zmeny v inej.

V modeloch kvality vody sa používajú nelineárne diferenciálne rovnice, pretože procesy znečistenia vody sú zložité (nereagujú na lineárny pomer príčiny a účinku).

Parametre

Pri uplatňovaní určitého modelu je potrebné vziať do úvahy sériu parametrov.

Vo všeobecnosti sa odhadujú základné parametre, ako je biologický dopyt po kyslíku (BOD), dopyt po chemickom kyslíku (DQO), dusík a fosfor.

BOD je jedným z najdôležitejších ukazovateľov znečistenia, pretože vysoké hodnoty naznačujú veľké množstvo mikroorganizmov. Pokiaľ ide o svoju časť, CHSK označuje množstvo kyslíka potrebné na oxidáciu organických látok chemickými prostriedkami.

Môže vám slúžiť: erózia ľadovca: Charakteristiky, typy, výrobky, dôsledky, príklady

Parametre, ktoré sa majú vyhodnotiť, závisia od typu vody vody, buď Lex (jazerá, lagúny, močiare) alebo lobických (rieky, potoky). Tok sa musí brať do úvahy aj oblasť, ktorá pokrýva objem vody, teplotu a podnebie.

Je tiež potrebné považovať zdroj znečistenia, ktorý sa má vyhodnotiť, pretože každý kontaminant má odlišné správanie a účinok.

V prípade únikov do vody vody, typ vypúšťania, znečisťujúce látky, ktoré obsahuje a jeho objem sa uvažuje.

Klasifikácia

Existuje mnoho matematických modelov na simuláciu správania znečisťujúcich látok v vodných útvaroch. Môžu byť klasifikované v závislosti od typu procesu, ktorý zvažujú (fyzikálny, chemický, biologický) alebo typ riešenia (empirická, približná, zjednodušená).

Faktory zohľadnené na klasifikáciu týchto modelov sú dynamika a rozmernosť.

Dynamika

Stacionárne modely sa domnievajú, že stačí na stanovenie pravdepodobnosti rozdelenia stavu znečisťujúcej látky v okamžitom alebo priestore. Následne extrapola, že rozdelenie pravdepodobnosti, ktorá sa považuje za rovnaké za všetkých okolností a priestor tohto útvaru vody.

V dynamických modeloch sa predpokladá, že pravdepodobnosť správania znečisťujúcich látok sa môže v priebehu času a priestoru meniť. Kvázi-dynamické modely vykonávajú analýzu v častiach a vytvárajú čiastočný prístup k dynamike systému.

Existujú programy, ktoré môžu fungovať v dynamickom aj kvázi-dynamickom modeli.

Rozmernosť

V závislosti od priestorových dimenzií, ktoré model zvažuje, sú rozmerové, jedno dimenzionálne (1D), dvojrozmerné (2D) a trojrozmerné (3D) (3D).

Ďalší model sa domnieva, že médium je homogénne vo všetkých smeroch. 1D model môže opísať priestorové variácie pozdĺž rieky, ale nie v jej kríži alebo vertikálnej časti. 2D model zohľadní dve z týchto rozmerov, zatiaľ čo jedna 3D ich zahrnie všetky.

Príklady

Typ modelu, ktorý sa má použiť. Okrem toho sa musí zohľadniť dostupnosť informácií a procesy, ktoré majú byť modelom.

Môže vám slúžiť: borovicový les

Nižšie sú opísané príklady modelov pre štúdie kvality vody v riekach, prúdoch a jazerách:

Model Qual2k a Qual2KW (model kvality vody)

Simuluje všetky premenné kvality vody pri simulovanom konštantnom toku. Simuluje dve úrovne BOD na vývoj scenárov kapacity rieky alebo prúdu na degradéciu organických znečisťujúcich látok.

Tento model tiež umožňuje simuláciu výsledného množstva uhlíka, fosforu, dusíka, anorganických tuhých látok, fytoplanktónu a detritus. Rovnakým spôsobom simuluje množstvo rozpusteného kyslíka, ktorý predpovedá možné problémy s eutrofizáciou.

Ostatné premenné, ako napríklad pH alebo schopnosť eliminovať patogény, sa tiež premietajú nepriamo.

Streeter -Phelps Model

Je to veľmi užitočný model na vyhodnotenie správania koncentrácie špecifickej znečisťujúcej látky v oblasti vplyvu prepustenia na rieku.

Jednou z znečisťujúcich látok, ktoré majú výraznejší účinok, je organická hmota, takže najinformatívnejšou premennou v tomto modeli je dopyt po rozpustenom kyslíku. Preto obsahuje matematickú formuláciu hlavných procesov spojených so rozpusteným kyslíkom v rieke.

Mike11 model

Simuluje rôzne procesy, ako je degradácia organických látok, fotosyntéza a dýchanie vodných rastlín, nitrifikácia a výmena kyslíka. Vyznačuje sa simuláciou procesov transformácie a rozptylu znečisťujúcich látok.

Model RIOS

Tento model bol navrhnutý v kontexte riadenia povodí a kombinuje biofyzikálne, sociálne a ekonomické údaje.

Vytvára užitočné informácie na plánovanie nápravných opatrení a zahŕňa parametre, ako je rozpustený kyslík, BSK, koliformné a toxické látky.

Quasar Model (simulácia kvality pozdĺž riečnych systémov)

Samostatná rieka je modelovaná v sekciách, definovaných prítokmi, skládkami a verejnými zábermi, ktoré prichádzajú alebo začínajú od nej.

Môže vám slúžiť: typy ekosystémov a ich charakteristiky

Zvážte okrem iných parametrov prietok, teplota, pH, BSK a koncentrácia dusičnanov amoniaku, Escherichia coli, a rozpustený kyslík.

WASP (simulačný program analýzy kvality vody)

Štúdium vody vody sa môžete zaoberať v rôznych rozmeroch (1d, 2d alebo 3D). Pri jeho používaní môže užívateľ zvoliť vstup do konštantného alebo premenlivého kinetického transportného procesu.

Môžu byť zahrnuté presné a ne -punkčné vypúšťanie odpadu a ich aplikácie zahŕňajú niekoľko fyzikálnych, chemických a biologických modelovacích rámcov. Tu je možné zahrnúť rôzne aspekty, ako je eutrofizácia a toxické látky.

Model Aquasim

Tento model slúži na štúdium kvality vody v riekach aj jazerách. Funguje to ako prietokový diagram, ktorý umožňuje simulovať veľké množstvo parametrov.

Odkazy

1. Castro-Huertas MA (2015) Aplikácia Qual2KW pri modelovaní kvality vody rieky Guacaica, oddelenie Caldas, Kolumbia. Titul. Fakulta inžinierstva a architektúry, Katedra chemického inžinierstva, Kolumbijská národná univerzita. Kolumbia. 100 p.
2. Di Toro DM, JJ Fitzpatrick yrv Thomann (1981) Simulačný program analýzy kvality vody (WASP) a program overovania modelu (MVP) - Dokumentácia. Hydroscience, Inc., Westwood, NY, pre u.Siež. EPA, Duluth, MN, zmluva č. 68-01-3872.
3. López-Vázquez CM, G Buitrón-Méndez, García a FJ Cervantes-Rarrillo (eds.) (2017). Ošetrenie biologickej odpadovej vody. Princípy, modelovanie a dizajn. IWA Publishing. 580 P.
4. MATOVELLE C (2017) Matematický model kvality vody aplikovaný v mikrobasíne Tabay River Microbasin. Technika časopisu Killkana 1: 39-48.
5. Ordoñez-Moncada J a M Palacios-Quedo (2017) Model kvality vody. Koncesionár južnej únie cesty. Konzorcium SH. Dvojitá cesta. Rumichaca-pasto. Oddelenie Nariño. HSE, rady a environmentálne inžinierstvo S.Do.Siež. 45 s.
6. Reichert P (1998) Aquasim 2.0 - Používateľská príručka, počítačový program pre identifikáciu a simuláciu vodných systémov, švajčiarsky federálny inštitút pre environmentálnu vedu a techniku ​​(EAWAG), Švajčiarsko.
7. Rendón -velázquez CM (2013) Matematické modely kvality vody v jazerách a nádržiach. Téza. Fakulta inžinierstva. Národná autonómna univerzita v Mexiku. Mexiko, D.F. 95 s.