Modely pro kvalitu vody jsou matematické formulace, které simulují chování a účinky znečišťujících látek ve vodě. V tomto smyslu jsou představeny možné scénáře dopadu znečišťujících látek pomocí různých vzorců, které vycházejí z určitých parametrů a proměnných..
Existují různé modely kvality vody v závislosti na zdroji kontaminace a množství vody, které se má hodnotit. Tyto modely se skládají z počítačových programů založených na matematických algoritmech.
Modely integrují polní data z různých proměnných a faktorů plus určité vstupní podmínky. Z těchto dat modely generují možné scénáře a extrapolují data v čase a prostoru na základě pravděpodobností..
Nejinformativnějším parametrem k vyhodnocení kontaminace vodního útvaru je biochemická spotřeba kyslíku (BSK). Většina modelů zahrnuje odhad variace BOD jako kritérium pro generování jejich scénářů..
Vlády zavedly předpisy o kvalitě vody, které je třeba dodržovat, aby bylo možné získat povolení k provádění potenciálně znečišťujících činností. V tomto smyslu jsou modely užitečným nástrojem k pochopení možného dopadu dané činnosti na kvalitu vody..
Rejstřík článků
Modely používané k předpovědi chování kvality vody jsou založeny na diferenciálních rovnicích. Tyto rovnice souvisejí s velikostí změny v jedné funkci s velikostí změny v jiné..
V modelech kvality vody se používají nelineární diferenciální rovnice, protože procesy znečištění vody jsou složité (nereagují na lineární vztah příčina-účinek)..
Při aplikaci určitého modelu je nutné vzít v úvahu řadu parametrů.
Obecně se odhadují základní parametry, jako je biologická spotřeba kyslíku (BOD), chemická spotřeba kyslíku (COD), přítomný dusík a fosfor..
BSK je jedním z nejdůležitějších indikátorů kontaminace, protože vysoké hodnoty indikují velké množství mikroorganismů. COD označuje množství kyslíku potřebné k oxidaci organických látek chemickými prostředky.
Parametry, které mají být hodnoceny, závisí na typu vodního útvaru, a to buď lentického (jezera, rybníky, bažiny) nebo lotic (řeky, potoky). Rovněž je třeba vzít v úvahu průtok, pokrytou plochu, objem vody, teplotu a klima..
Je také nutné vzít v úvahu zdroj kontaminace, který má být hodnocen, protože každý kontaminant má jiné chování a účinek..
V případě vypouštění do vodního útvaru se bere v úvahu typ vypouštění, znečišťující látky, které obsahuje, a jeho objem..
Existuje mnoho matematických modelů pro simulaci chování znečišťujících látek ve vodních útvarech. Mohou být klasifikovány v závislosti na typu procesu, který zvažují (fyzikální, chemický, biologický) nebo na metodě řešení (empirická, přibližná, zjednodušená).
Faktory, které se berou v úvahu při klasifikaci těchto modelů, jsou dynamika a rozměrnost..
Stacionární modely se domnívají, že stačí stanovit rozdělení pravděpodobnosti stavu znečišťující látky v daném okamžiku nebo prostoru. Následně extrapoluje toto rozdělení pravděpodobnosti s ohledem na to, že je stejné v celém čase a prostoru daného vodního útvaru..
U dynamických modelů se předpokládá, že pravděpodobnost chování znečišťující látky se může v čase a prostoru změnit. Kvazi-dynamické modely provádějí analýzu po částech a generují částečnou aproximaci dynamiky systému.
Existují programy, které mohou fungovat jak v dynamických, tak v kvazi-dynamických modelech.
V závislosti na prostorových rozměrech, které model považuje, existují bezrozměrné, jednorozměrné (1D), dvourozměrné (2D) a trojrozměrné (3D).
Bezrozměrný model považuje médium za homogenní ve všech směrech. 1D model může popsat prostorové variace podél řeky, ale ne v jejím svislém nebo průřezu. 2D model bude brát v úvahu dvě z těchto dimenzí, zatímco 3D model bude zahrnovat všechny..
Typ použitého modelu závisí na studovaném vodním útvaru a cíli studie a musí být kalibrován pro každou konkrétní podmínku. Kromě toho je třeba vzít v úvahu dostupnost informací a procesy, které mají být modelovány..
Níže jsou popsány některé příklady modelů pro studium kvality vody v řekách, potokech a jezerech:
Simuluje všechny proměnné kvality vody pod simulovaným konstantním průtokem. Simuluje dvě úrovně BSK a vytváří scénáře kapacity řeky nebo potoka degradovat organické znečišťující látky.
Tento model také umožňuje simulovat výsledné množství uhlíku, fosforu, dusíku, anorganických pevných látek, fytoplanktonu a detritu. Podobně simuluje množství rozpuštěného kyslíku, což předpovídá možné problémy s eutrofizací..
Nepřímo se také promítají další proměnné, jako je pH nebo schopnost eliminovat patogeny.
Jedná se o velmi užitečný model pro hodnocení chování koncentrace konkrétní znečišťující látky v oblasti vlivu vypouštění do řeky.
Jednou ze znečišťujících látek, která produkuje nejvýznamnější účinek, je organická hmota, takže nejinformativnější proměnnou v tomto modelu je spotřeba rozpuštěného kyslíku. Proto zahrnuje matematickou formulaci hlavních procesů spojených s rozpuštěným kyslíkem v řece..
Simuluje různé procesy, jako je degradace organické hmoty, fotosyntéza a dýchání vodních rostlin, nitrifikace a výměna kyslíku. Je charakterizována simulací procesů transformace a disperze znečišťujících látek.
Tento model byl navržen v kontextu správy povodí a kombinuje biofyzikální, sociální a ekonomické údaje.
Generuje užitečné informace pro plánování nápravných opatření a zahrnuje parametry, jako je rozpuštěný kyslík, BSK, koliformní bakterie a analýza toxických látek.
Řeka je modelována rozdělena na úseky, které jsou definovány přítoky, přelivy a veřejnými přívody, které z ní přicházejí nebo odcházejí..
Zvažuje mimo jiné průtok, teplotu, pH, BSK a koncentraci dusičnanů amoniaku, Escherichia coli, a rozpuštěný kyslík.
Ke studiu vodního útvaru můžete přistupovat v různých rozměrech (1D, 2D nebo 3D). Při použití si uživatel může zvolit vstup do konstantní nebo časově proměnné kinetické transportní procesy.
Lze zahrnout bodové i ne-bodové vypouštění odpadu a jejich aplikace zahrnují různé rámce fyzikálního, chemického a biologického modelování. Sem lze zahrnout různé aspekty, jako je eutrofizace a toxické látky.
Tento model se používá ke studiu kvality vody v řekách a jezerech. Funguje to jako vývojový diagram, který umožňuje simulovat velké množství parametrů.
Zatím žádné komentáře