Modeller för vattenkvalitet är matematiska formuleringar som simulerar beteende och effekter av föroreningar i vatten. I denna bemärkelse presenteras möjliga scenarier för påverkan av föroreningar med olika formler som utgår från vissa parametrar och variabler..
Det finns olika modeller av vattenkvalitet beroende på föroreningskällan och den vattenkropp som ska utvärderas. Dessa modeller består av datorprogram baserade på matematiska algoritmer.
Modellerna integrerar fältdata från olika variabler och faktorer, plus vissa ingångsvillkor. Från dessa data genererar modellerna möjliga scenarier, extrapolerar data i tid och utrymme baserat på sannolikheter..
Den mest informativa parametern för att utvärdera föroreningarna i en vattenkropp är det biokemiska syrebehovet (BOD). De flesta modeller inkluderar uppskattning av variationen i BOD som ett kriterium för att generera deras scenarier..
Regeringar har fastställt vattenkvalitetsregler som måste uppfyllas för att få tillstånd att utföra potentiellt förorenande aktiviteter. I den meningen är modeller ett användbart verktyg för att förstå den möjliga inverkan på vattenkvaliteten för en viss aktivitet..
Artikelindex
Modellerna som används för att prognostisera vattenkvalitetsbeteendet baseras på differentiella ekvationer. Dessa ekvationer relaterar mängden förändring i en funktion till storleken på förändringen i en annan..
I linjära vattenkvalitetsmodeller används icke-linjära differentialekvationer, eftersom vattenföroreningar är komplexa (de svarar inte på ett linjärt samband mellan orsak och effekt)..
När du använder en viss modell är det nödvändigt att ta hänsyn till en serie parametrar.
I allmänhet beräknas grundläggande parametrar såsom biologisk syrebehov (BOD), kemisk syrebehov (COD), kväve och fosfor..
BOD är en av de viktigaste föroreningsindikatorerna, eftersom höga värden indikerar ett stort antal mikroorganismer. COD anger för sin del den mängd syre som krävs för att oxidera organiskt material på kemisk väg.
Vilka parametrar som ska utvärderas beror på typen av vattenkropp, antingen lentik (sjöar, dammar, träsk) eller lotik (floder, vattendrag). Flödet, täckt område, vattenvolym, temperatur och klimat måste också beaktas..
Det är också nödvändigt att överväga den föroreningskälla som ska utvärderas, eftersom varje förorening har olika beteende och effekt..
Vid utsläpp till vattendraget beaktas typen av utsläpp, föroreningar som den innehåller och dess volym..
Det finns många matematiska modeller för att simulera beteendet hos föroreningar i vattendrag. De kan klassificeras beroende på vilken typ av process de anser (fysiska, kemiska, biologiska) eller typen av lösningsmetod (empirisk, ungefärlig, förenklad).
De faktorer som beaktas för att klassificera dessa modeller är dynamik och dimensionalitet..
Stationära modeller anser att det räcker att fastställa sannolikhetsfördelningen för föroreningens tillstånd vid ett givet ögonblick eller utrymme. Därefter extrapolerar han den sannolikhetsfördelningen med tanke på att den är lika i all tid och utrymme för den vattenkroppen..
I dynamiska modeller antas det att sannolikheten för föroreningens beteende kan förändras i tid och rum. Kvasidynamiska modeller utför analysen i delar och genererar en partiell approximation av systemets dynamik.
Det finns program som kan fungera både i dynamiska och kvasidynamiska modeller.
Beroende på de rumsliga dimensioner som modellen anser finns det dimensionella, endimensionella (1D), tvådimensionella (2D) och tredimensionella (3D).
En dimensionell modell anser att mediet är homogent i alla riktningar. En 1D-modell kan beskriva den rumsliga variationen längs en flod, men inte i dess vertikala eller tvärsnitt. En 2D-modell kommer att överväga två av dessa dimensioner, medan en 3D-modell kommer att inkludera dem alla..
Vilken typ av modell som ska användas beror på vattenkroppen som ska studeras och syftet med studien och måste kalibreras för varje enskilt tillstånd. Dessutom måste tillgången på information och de processer som ska modelleras beaktas..
Några exempel på modeller för vattenkvalitetsstudier i floder, vattendrag och sjöar beskrivs nedan:
Simulerar alla vattenkvalitetsvariabler under ett simulerat konstant flöde. Simulerar två nivåer av BOD för att utveckla scenarier för flodens eller bäckens kapacitet att bryta ned organiska föroreningar.
Denna modell gör det också möjligt att simulera den resulterande mängden kol, fosfor, kväve, oorganiska fasta ämnen, fytoplankton och detritus. På liknande sätt simulerar den mängden löst syre, vilket förutspår möjliga eutrofieringsproblem..
Andra variabler såsom pH eller förmågan att eliminera patogener projiceras också indirekt.
Det är en mycket användbar modell för att utvärdera beteendet hos koncentrationen av en specifik förorening i påverkningsområdet för en utsläpp i en flod.
En av de föroreningar som ger den mest signifikanta effekten är organiskt material, så den mest informativa variabeln i denna modell är upplöst syrebehov. Därför innehåller den en matematisk formulering av huvudprocesserna i samband med upplöst syre i en flod..
Den simulerar olika processer såsom nedbrytning av organiskt material, fotosyntes och andning av vattenväxter, nitrifikation och syreutbyte. Det kännetecknas av att simulera processerna för transformation och dispersion av föroreningar.
Denna modell designades i samband med hantering av vattendrag och kombinerar biofysiska, sociala och ekonomiska data.
Skapar användbar information för planering av saneringsåtgärder och inkluderar parametrar som upplöst syre, BOD, koliforma ämnen och toxisk substansanalys.
Floden är modellerad uppdelad i sektioner, definierade av bifloder, avlopp och offentliga intag som anländer eller avgår från den..
Den tar bland annat hänsyn till flödet, temperaturen, pH, BOD och koncentrationen av ammoniaknitrater, Escherichia coli, och upplöst syre.
Du kan närma dig studien av vattenkroppen i olika dimensioner (1D, 2D eller 3D). När den används kan användaren välja att ange konstanta eller tidsvarierande kinetiska transportprocesser.
Punktutsläpp och icke-punktavfall kan inkluderas och deras tillämpningar inkluderar olika fysiska, kemiska och biologiska modelleringsramar. Här kan olika aspekter som eutrofiering och giftiga ämnen inkluderas.
Denna modell används för att studera vattenkvaliteten i både floder och sjöar. Det fungerar som ett flödesschema, vilket gör det möjligt att simulera ett stort antal parametrar.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.