Tapo's van modellen die van toepassing zijn op de studie van de waterkwaliteit

Waterkwaliteitsmodellen zijn wiskundige formuleringen die het gedrag en de effecten van verontreinigende stoffen in water simuleren. In die zin worden mogelijke impactscenario's van verontreinigende stoffen gepresenteerd, met behulp van verschillende formules die beginnen bij bepaalde parameters en variabelen.

Er zijn verschillende modellen voor waterkwaliteit, afhankelijk van de bron van vervuiling en het water dat u wilt evalueren. Deze modellen bestaan ​​uit computerprogramma's op basis van wiskundige algoritmen.

Waterkwaliteitsevaluatie. Bron: Csiro [CC door 3.0 (https: // creativeCommons.Org/licenties/door/3.0)]

De modellen integreren veldgegevens van verschillende variabelen en factoren, meer bepaalde toegangsvoorwaarden. Uit deze gegevens genereren de modellen de mogelijke scenario's, waardoor gegevens in tijd en ruimte worden geëxtrapoleerd op basis van waarschijnlijkheden.

De meest informatieve parameter om de besmetting van een waterlichaam te evalueren, is de biochemische vraag naar zuurstof (BOD). De meeste modellen omvatten de schatting van BZV -variatie als een criterium om hun scenario's te genereren.

Overheden hebben voorschriften voor waterkwaliteit vastgesteld waaraan moet worden voldaan om de uitvoeringsvergunningen van mogelijk vervuilende activiteiten te verkrijgen. In die zin zijn modellen een nuttig hulpmiddel om de mogelijke impact op de waterkwaliteit van een bepaalde activiteit te begrijpen.

[TOC]

Wiskundige basis

De modellen die worden gebruikt om waterkwaliteitsgedrag te voorspellen, zijn gebaseerd op differentiaalvergelijkingen. Deze vergelijkingen relateren de hoeveelheid verandering in een bepaalde functie tot de grootte van de verandering in een andere.

In modellen van waterkwaliteit worden niet-lineaire differentiaalvergelijkingen gebruikt, omdat watervervuilingsprocessen complex zijn (ze reageren niet op een lineaire oorzaak-gevolg ratio).

Parameters

Bij het toepassen van een bepaald model is het noodzakelijk om rekening te houden met een reeks parameters.

Over het algemeen worden basisparameters zoals biologische zuurstofvraag (BZV), chemische zuurstofvraag (DQO), stikstof en fosfor aanwezig geschat.

BZV is een van de belangrijkste indicatoren voor vervuiling, omdat hoge waarden een groot aantal micro -organismen aangeven. Van zijn kant geeft de kabeljauw de hoeveelheid zuurstof aan die nodig is om organisch materiaal te oxideren door chemische middelen.

Kan u van dienst zijn: Glacier Erosie: kenmerken, typen, producten, gevolgen, voorbeelden

De te evalueren parameters zijn afhankelijk van het type waterlichaam, ofwel Lex (meren, lagunes, moerassen) of lobisch (rivieren, beken). De stroom moet ook in aanmerking worden genomen, een gebied dat bedekt, volume water, temperatuur en klimaat.

Het is ook noodzakelijk om de te beoordelen bron van vervuiling te overwegen, omdat elke verontreiniging een ander gedrag en effect heeft.

In het geval van morsen naar het waterlichaam, wordt het type ontlading, verontreinigende stoffen die het bevat en het volume wordt overwogen.

Classificatie

Er zijn tal van wiskundige modellen om het gedrag van verontreinigende stoffen in waterlichamen te simuleren. Ze kunnen worden geclassificeerd, afhankelijk van het type proces dat ze beschouwen (fysisch, chemisch, biologisch) of het type oplossingsmethode (empirisch, benaderd, vereenvoudigd).

De factoren die in aanmerking worden genomen om deze modellen te classificeren zijn dynamiek en dimensionaliteit.

Dynamisch

Stationaire modellen zijn van mening dat het voldoende is om de waarschijnlijkheidsverdeling van de staat van de verontreinigende stof vast te stellen in een moment of gegeven ruimte. Vervolgens extrapola die waarschijnlijkheidsverdeling die het op elk gewenst moment en ruimte van dat waterlichaam beschouwt,.

In dynamische modellen wordt aangenomen dat de kansen van verontreinigende gedragsgedrag in de loop van de tijd en de ruimte kunnen veranderen. Quasi-dynamische modellen voeren de analyse in onderdelen uit en genereren een gedeeltelijke benadering van de dynamiek van het systeem.

Er zijn programma's die zowel in dynamisch als quasi-dynamisch model kunnen werken.

Dimensie

Afhankelijk van de ruimtelijke dimensies die het model beschouwt, zijn er dimensionaal, één -dimensionaal (1D), twee -dimensionaal (2d) en drie -dimensionaal (3D) (3D) (3D).

Een extra model is van mening dat het medium in alle richtingen homogeen is. Een 1D -model kan ruimtelijke variatie langs een rivier beschrijven, maar niet in het kruis of verticale gedeelte. Een 2D -model zal twee van deze dimensies overwegen, terwijl één 3D ze allemaal zal omvatten.

Voorbeelden

Het te gebruiken type model hangt af van het waterlichaam om de studie te bestuderen en de doelstelling van het onderzoek te bestuderen en moet voor elke specifieke toestand worden gekalibreerd. Bovendien moet rekening worden gehouden.

Het kan je van dienst zijn: Pine-Foul Forest

Enkele voorbeelden van modellen voor waterkwaliteitsstudies in rivieren, stromen en meren worden hieronder beschreven:

Qual2K en Qual2KW (waterkwaliteitsmodel) model

Simuleert alle variabelen voor waterkwaliteit onder een gesimuleerde constante stroom. Simuleert twee niveaus van BZV om scenario's van de riviercapaciteit of stroom te ontwikkelen om organische verontreinigende stoffen af ​​te breken.

Dit model maakt het ook mogelijk om de resulterende hoeveelheid koolstof, fosfor, stikstof, anorganische vaste stoffen, fytoplankton en detritus te simuleren. Op dezelfde manier simuleert het de hoeveelheid opgeloste zuurstof, die mogelijke eutrofiëringsproblemen voorspelt.

Andere variabelen zoals pH of het vermogen om pathogenen te elimineren worden ook indirect geprojecteerd.

Streeter -Phelps -model

Het is een zeer nuttig model om het gedrag te evalueren van de concentratie van een specifieke verontreinigende stof in het invloedsgebied van een ontslag naar een rivier.

Een van de verontreinigende stoffen die een belangrijker effect hebben, is organisch materiaal, dus de meest informatieve variabele in dit model is de vraag naar opgeloste zuurstof. Daarom bevat het een wiskundige formulering van de belangrijkste processen geassocieerd met opgeloste zuurstof in een rivier.

Mike11 -model

Simuleert verschillende processen zoals de afbraak van organische stof, fotosynthese en ademhaling van waterplanten, nitrificatie en zuurstofuitwisseling. Het wordt gekenmerkt door de processen van transformatie en dispersie van verontreinigende stoffen te simuleren.

Rios -model

Dit model is ontworpen in de context van bekkenbeheer en combineert biofysische, sociale en economische gegevens.

Het genereert nuttige informatie om saneringsmaatregelen te plannen en omvat parameters zoals opgeloste zuurstof, bods, coliformen en toxische stoffenanalyse.

Quasar -model (kwaliteitssimulatie langs riviersystemen)

De afzonderlijke rivier is gemodelleerd in secties, gedefinieerd door de zijrivieren, stortplaatsen en openbare schoten die eraan komen of ermee beginnen.

Kan u van dienst zijn: soorten ecosystemen en hun kenmerken

Beschouw onder andere parameters de stroom, temperatuur, pH, BZV en concentratie van nitraten ammoniak, Escherichia coli, en opgeloste zuurstof.

Wasp (waterkwaliteitsanalysesimulatieprogramma))

U kunt de studie van het waterlichaam in verschillende dimensies aanpakken (1D, 2D of 3D). Wanneer u het gebruikt, kan de gebruiker ervoor kiezen om constante of variabele kinetische transportprocessen in te voeren.

Punctuele en niet -stippende afval lozingen kunnen worden opgenomen en hun toepassingen omvatten verschillende fysische, chemische en biologische modelleringsframes. Hier kunnen verschillende aspecten zoals eutrofiëring en giftige stoffen worden opgenomen.

Aquasim -model

Dit model dient om de waterkwaliteit te bestuderen in zowel rivieren als meren. Het werkt als een stroomdiagram, waardoor een grote hoeveelheid parameters mogelijk is.

Referenties

1. Castro-Huertas MA (2015) Toepassing van Qual2KW in de modellering van de waterkwaliteit van de Guacaica River, Department of Caldas, Colombia. Graadwerk. Faculteit engineering en architectuur, Afdeling Chemical Engineering, Nationale Universiteit van Colombia. Colombia. 100 p.
2. Di Toro DM, JJ Fitzpatrick YRV Thomann (1981) Waterkwaliteitsanalysesimulatieprogramma (WASP) en Model Verificatieprogramma (MVP) - Documentatie. Hydroscience, Inc., Westwood, NY, voor u.S. EPA, Duluth, MN, contract nr. 68-01-3872.
3. López-Vázquez CM, G Buitrón-Méndez, García en FJ Cervantes-Rarrillo (Eds.) (2017). Biologische afvalwaterbehandeling. Principes, modellering en ontwerp. Iwa publiceren. 580 p.
4. Matovelle C (2017) Wiskundig model van waterkwaliteit toegepast in de Tabacay River Microbasin. Killkana Magazine Techniek 1: 39-48.
5. Ordoñez-Moncada J en M Palacios-Quevedo (2017) Waterkwaliteitsmodel. CONCESSIONAIR South Union Road. SH Consortium. Dubbele weg. Rumichaca-Pasto. Afdeling Nariño. HSE, advies en milieu -engineering s.NAAR.S. 45 p.
6. Reichert P (1998) Aquasim 2.0 - Gebruikershandleiding, computerprogramma voor de identificatie en simulatie van aquatische systemen, Zwitsers Federal Institute for Environmental Science and Technology (EAWAG), Zwitserland.
7. Rendón-Velázquez CM (2013) Wiskundige modellen van waterkwaliteit in meren en reservoirs. Stelling. Faculteit Ingenieurswetenschappen. National Autonomous University of Mexico. Mexico, D.F. 95 p.