Tapos av modeller som gäller för att studera vattenkvalitet

Vattenkvalitetsmodeller är matematiska formuleringar som simulerar beteendet och effekterna av föroreningar i vatten. I detta avseende presenteras möjliga inverkan scenarier av föroreningar med olika formler som börjar från vissa parametrar och variabler.

Det finns olika vattenkvalitetsmodeller beroende på källan till föroreningar och vattenkroppen som du vill utvärdera. Dessa modeller består av datorprogram baserade på matematiska algoritmer.

Vattenkvalitetsutvärdering. Källa: CSIRO [CC av 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/av/3.0)]

Modellerna integrerar fältdata för olika variabler och faktorer, mer vissa inträdesvillkor. Från dessa data genererar modellerna möjliga scenarier och extrapolerar data i tid och utrymme baserat på sannolikheter.

Den mest informativa parametern för att utvärdera föroreningen av en vattenmassa är den biokemiska efterfrågan på syre (BOD). De flesta modeller inkluderar uppskattningen av BOD -variationen som kriterium för att generera sina scenarier.

Regeringar har fastställt vattenkvalitetsbestämmelser som måste uppfyllas för att få genomförande tillstånd för potentiellt förorenande aktiviteter. I detta avseende är modeller ett användbart verktyg för att förstå den möjliga påverkan på vattenkvaliteten för en given aktivitet.

[TOC]

Matematisk grund

Modellerna som används för att förutse vattenkvalitetsbeteende är baserade på differentiella ekvationer. Dessa ekvationer relaterar mängden förändring i en viss funktion till storleken på förändringen i en annan.

I vattenkvalitetsmodeller används icke-linjära differentiella ekvationer, eftersom vattenföroreningsprocesser är komplexa (de svarar inte på ett linjärt orsak-effektförhållande).

Parametrar

Vid tillämpning av en viss modell är det nödvändigt att ta hänsyn till en serie parametrar.

I allmänhet uppskattas grundparametrar såsom biologisk syrebehov (BOD), kemisk syrebehov (DQO), kväve och fosfor närvarande.

BOD är en av de viktigaste föroreningsindikatorerna, eftersom höga värden indikerar ett stort antal mikroorganismer. COD indikerar för sin del mängden syre som är nödvändig för att oxidera organiskt material med kemiska medel.

Kan tjäna dig: glaciererosion: egenskaper, typer, produkter, konsekvenser, exempel

Parametrarna som ska utvärderas beror på typen av vattenmassa, antingen lex (sjöar, laguner, träsk) eller lobic (floder, bäckar). Flödet måste också beaktas, ett område som täcker, volym av vatten, temperatur och klimat.

Det är också nödvändigt att betrakta källan till föroreningar som ska utvärderas, eftersom varje förorening har ett annat beteende och effekt.

När det gäller spill till vattenkroppen, den typ av urladdning, föroreningar som den innehåller och dess volym övervägs.

Klassificering

Det finns många matematiska modeller för att simulera beteendet hos föroreningar i vattendrag. De kan klassificeras beroende på vilken typ av process de anser (fysisk, kemisk, biologisk) eller vilken typ av lösningsmetod (empirisk, ungefärlig, förenklad).

De faktorer som beaktas för att klassificera dessa modeller är dynamik och dimensionalitet.

Dynamisk

Stationära modeller anser att det räcker för att fastställa sannolikhetsfördelningen av föroreningsstaten på ett ögonblick eller utrymme som ges. Därefter Extrapola den sannolikhetsfördelningen med tanke på det samma hela tiden och utrymmet för den vattendraget.

I dynamiska modeller antas det att sannolikheten för förorenande beteende kan förändras över tid och rum. Kvasi-dynamiska modeller utför analysen i delar och genererar en partiell strategi för systemets dynamik.

Det finns program som kan fungera både i dynamisk och kvasi-dynamisk modell.

Dimensionalitet

Beroende på de rumsliga dimensionerna som modellen överväger finns det dimensionella, en -dimensionell (1D), två -dimensionell (2D) och tre -dimensionell (3D) (3D).

En ytterligare modell anser att mediet är homogent i alla riktningar. En 1D -modell kan beskriva rumslig variation längs en flod, men inte i dess kors eller vertikala sektion. En 2D -modell kommer att överväga två av dessa dimensioner, medan en 3D kommer att inkludera dem alla.

Exempel

Den typ av modell som ska användas beror på vattenkroppen för att studera och mål för studien och måste kalibreras för varje speciellt tillstånd. Dessutom måste tillgången på information och de processer som ska vara modell beaktas.

Det kan tjäna dig: tall-foul skog

Några exempel på modeller för vattenkvalitetsstudier i floder, strömmar och sjöar beskrivs nedan:

Qual2k och Qual2KW (vattenkvalitetsmodell) modell

Simulerar alla vattenkvalitetsvariabler under ett simulerat konstant flöde. Simulerar två nivåer av BOD för att utveckla scenarier av flodkapaciteten eller strömmen för att försämra organiska föroreningar.

Denna modell tillåter också simulering av den resulterande mängden kol, fosfor, kväve, oorganiska fasta ämnen, fytoplankton och detritus. På samma sätt simulerar det mängden upplöst syre, vilket förutsäger möjliga eutroferingsproblem.

Andra variabler som pH eller förmågan att eliminera patogener projiceras också indirekt.

Gator -phelps -modell

Det är en mycket användbar modell att utvärdera beteendet hos koncentrationen av ett specifikt förorenande i området med inflytande mot en flod.

En av föroreningarna som ger en mer betydande effekt är organiskt material, så den mest informativa variabeln i denna modell är efterfrågan på upplöst syre. Därför inkluderar den en matematisk formulering av de viktigaste processerna associerade med upplöst syre i en flod.

Mike11 -modell

Simulerar olika processer som nedbrytning av organiskt material, fotosyntes och andning av vattenväxter, nitrifikation och syreutbyte. Det kännetecknas av att simulera processerna för transformation och spridning av föroreningar.

RIOS -modell

Denna modell designades i samband med bassänghantering och kombinerar biofysiska, sociala och ekonomiska data.

Det genererar användbar information för att planera saneringsåtgärder och inkluderar parametrar såsom upplöst syre, kroppar, koliformer och toxiska ämnen analys.

Quasar -modell (kvalitetssimulering längs flodsystemen)

Den separata floden är modellerad i sektioner, definierade av bifloder, deponier och offentliga skott som anländer eller börjar från den.

Kan tjäna dig: typer av ekosystem och deras egenskaper

Tänk bland andra parametrar flödet, temperaturen, pH, BOD och koncentration av nitrater ammoniak, Escherichia coli, och upplöst syre.

WASP (Simuleringsprogram för vattenkvalitetsanalys)

Du kan ta itu med studien av vattenkroppen i olika dimensioner (1D, 2D eller 3D). När du använder den kan användaren välja att ange konstant eller variabla kinetiska transportprocesser.

Punktuella och icke -puncta avfallsutsläpp kan inkluderas och deras tillämpningar inkluderar flera fysiska, kemiska och biologiska modelleringsramar. Här kan olika aspekter som eutrofiering och toxiska ämnen inkluderas.

Akvasimmodell

Denna modell tjänar till att studera vattenkvaliteten i både floder och sjöar. Det fungerar som ett flödesdiagram, vilket gör det möjligt att simulera en stor mängd parametrar.

Referenser

1. Castro-Huertas MA (2015) Tillämpning av Qual2kW vid modellering av vattenkvaliteten vid floden Guacaica, Department of Caldas, Colombia. Examensarbete. Fakulteten för teknik och arkitektur, Institutionen för kemiteknik, National University of Colombia. Colombia. 100 p.
2. Di Toro DM, JJ Fitzpatrick Yrv Thomann (1981) Simuleringsprogram för vattenkvalitetsanalys (WASP) och Model Verification Program (MVP) - Dokumentation. Hydroscience, Inc., Westwood, NY, för dig.S. EPA, Duluth, MN, kontrakt nr. 68-01-3872.
3. López-Vázquez CM, G Buitrón-Méndez, García och FJ Cervantes-Rarrillo (eds.) (2017). Biologisk avloppsbehandling. Principer, modellering och design. IWA Publishing. 580 s.
4. Matovelle C (2017) Matematisk modell av vattenkvalitet applicerad i Tabacay River Microbasin. Killkana Magazine Technique 1: 39-48.
5. Ordoñez-Moncada J och M Palacios-Quevedo (2017) Vattenkvalitetsmodell. South Union Road Concessionaire. SH -konsortium. Dubbelväg. Rumichaca-pasto. Nariño avdelningen. HMS, rådgivning och miljöteknik.TILL.S. 45 s.
6. Reichert P (1998) Aquasim 2.0 - Användarmanual, datorprogram för identifiering och simulering av akvatiska system, Swiss Federal Institute for Environmental Science and Technology (EAWAG), Schweiz.
7. Rendón-Velázquez CM (2013) Matematiska modeller av vattenkvalitet i sjöar och reservoarer. Avhandling. Ingengörsfacilitet. National Autonomous University of Mexico. Mexiko, D.F. 95 s.