TAPOS malleista, jotka koskevat veden laadun tutkimusta

Veden laatumallit ovat matemaattisia formulaatioita, jotka simuloivat epäpuhtauksien käyttäytymistä ja vaikutuksia vedessä. Tässä mielessä esitetään mahdolliset epäpuhtauksien vaikutusten skenaariot käyttämällä erilaisia ​​kaavoja, jotka alkavat tietyistä parametreista ja muuttujista.

Veden laatumalleja on erilaisia ​​pilaantumisen lähteestä ja veden rungosta riippuen. Nämä mallit koostuvat matemaattisiin algoritmeihin perustuvista tietokoneohjelmista.

Veden laadun arviointi. Lähde: CSIRO [CC 3: lla.0 (https: // creativecommons.Org/lisenssit/by/3.0)]

Mallit integroivat eri muuttujien ja tekijöiden kenttätiedot, varmemmat pääsyolosuhteet. Näistä tiedoista mallit luovat mahdolliset skenaariot, ekstrapoloimalla tietoa ajassa ja tilassa, joka perustuu todennäköisyyksiin.

Informatiivisin parametri veden saastumisen arvioimiseksi on hapen (BOD) biokemiallinen kysyntä (BOD). Useimpiin malleihin sisältyy BOD -vaihtelun arviointi kriteerinä heidän skenaarioidensa luomiseksi.

Hallitukset ovat asettaneet veden laatumääräykset, jotka on täytettävä mahdollisesti saastuttamisen toteuttamisluvan saamiseksi. Tässä mielessä mallit ovat hyödyllinen työkalu ymmärtää tietyn toiminnan veden laatuun mahdollinen vaikutus.

[TOC]

Matemaattinen perusta

Veden laatukäyttäytymisen ennustamiseen käytetyt mallit perustuvat differentiaaliyhtälöihin. Nämä yhtälöt liittyvät tietyn toiminnon muutoksen määrän muutoksen suuruuteen toisessa.

Veden laatumalleissa käytetään epälineaarisia differentiaaliyhtälöitä, koska veden pilaantumisprosessit ovat monimutkaisia ​​(ne eivät reagoi lineaariseen syy-vaikutukseen).

Parametrit

Tiettyä mallia sovellettaessa on tarpeen ottaa huomioon sarja parametreja.

Yleensä perusparametrit, kuten biologinen hapen kysyntä (BOD), kemiallinen hapen kysyntä (DQO), läsnä olevat typpi ja fosfori.

BOD on yksi tärkeimmistä pilaantumisen indikaattoreista, koska korkeat arvot osoittavat suuren määrän mikro -organismeja. COD puolestaan ​​osoittaa, kuinka.

Voi palvella sinua: Jäätiköiden eroosio: Ominaisuudet, tyypit, tuotteet, seuraukset, esimerkit

Arvioitavat parametrit riippuvat veden rungon tyypistä, joko LEX (järvet, laguunit, suot) tai lobikista (joet, purot). Virtaus on myös otettava huomioon, alue, joka kattaa, veden tilavuus, lämpötila ja ilmasto.

On myös tarpeen harkita arvioitavan pilaantumisen lähdettä, koska jokaisella epäpuhtaudella on erilainen käyttäytyminen ja vaikutus.

Vesirunkoon vuotaessa, sen sisältämät epäpuhtaudet ja sen tilavuudet otetaan huomioon.

Luokittelu

Vesirunkoissa epäpuhtauksien käyttäytymistä on olemassa lukuisia matemaattisia malleja. Ne voidaan luokitella harkitsemaansa prosessityypistä riippuen (fysikaalinen, kemiallinen, biologinen) tai liuosmenetelmän tyypistä (empiirinen, likimääräinen, yksinkertaistettu).

Näiden mallien luokittelemiseksi otetut tekijät ovat dynamiikka ja ulottuvuus.

Dynaaminen

Kiinteät mallit katsovat, että se riittää selvittämään epäpuhtauden tilan todennäköisyysjakauma annetussa hetkessä tai tilassa. Myöhemmin Extrapola, että todennäköisyysjakauma ottaen sen huomioon samana ajankohtana ja kyseisen vesirunkoon.

Dynaamisissa malleissa oletetaan, että epäpuhtauskäyttäytymisen todennäköisyydet voivat muuttua ajan myötä ja tilaa. Kvasi-dynaamiset mallit suorittavat analyysin osissa ja luovat osittaisen lähestymistavan järjestelmän dynamiikkaan.

On ohjelmia, jotka voivat toimia sekä dynaamisessa että kvasi-dynaamisessa mallissa.

Ulottuvuus

Mallin tarkastelemista alueellisista mittoista riippuen on olemassa mitta, yhden dimensionaalista (1D), kahden dimensionaalista (2D) ja kolmiulotteista (3D) (3D) (3D) (3D) (3D) (3D).

Lisämalli katsoo, että väliaine on homogeeninen kaikkiin suuntiin. 1D -malli voi kuvata alueellista variaatiota joen varrella, mutta ei sen risti- tai pystysuorassa osassa. 2D -mallissa tarkastellaan kahta näistä ulottuvuuksista, kun taas yksi 3D sisältää ne kaikki.

Esimerkit

Käytettävä mallityyppi riippuu veden rungosta tutkimuksen tutkimiseen ja tavoitteeseen, ja se on kalibroitava jokaiselle tietylle tilalle. Lisäksi tiedon saatavuus ja malliprosessit on otettava huomioon.

Se voi palvella sinua: Pine-Foul-metsä

Joitakin esimerkkejä jokien, virtojen ja järvien veden laatututkimuksista on kuvattu alla:

Qual2K ja Qual2KW (veden laatumalli) malli

Simuloi kaikki veden laadun muuttujat simuloidun vakiovirtauksen alla. Simuloi kahta BOD -tasoa joen kapasiteetin tai virran skenaarioiden kehittämiseksi orgaanisten epäpuhtauksien hajottamiseksi.

Tämä malli mahdollistaa myös tuloksena olevan hiilen, fosforin, typen, epäorgaanisten kiinteiden aineiden, kasviplanktonin ja detrituksen simuloinnin. Samalla tavalla se simuloi liuenneen hapen määrää, joka ennustaa mahdollisia rehevöitymisongelmia.

Myös muut muuttujat, kuten pH tai kyky eliminoida taudinaiheuttajat, projisoidaan epäsuorasti.

Streeter -Phelps -malli

Se on erittäin hyödyllinen malli arvioida tietyn epäpuhtauden pitoisuuden käyttäytymistä joen vastuuvapauden vaikutuksen alueella.

Yksi epäpuhtauksista, joka tuottaa merkittävämpää vaikutusta, on orgaaninen aine, joten tämän mallin informatiivisin muuttuja on liuenneen hapen kysyntä. Siksi se sisältää matemaattisen formulaation pääprosesseista, jotka liittyvät liuenneen happea joessa.

Mike11 -malli

Simuloi erilaisia ​​prosesseja, kuten orgaanisen aineen hajoaminen, vesikasvien fotosynteesi ja hengitys, nitrifikaatio ja hapenvaihto. Sille on ominaista simuloida epäpuhtauksien muutos- ja leviämisprosesseja.

Rios -malli

Tämä malli on suunniteltu altaan hallinnan yhteydessä ja yhdistää biofysikaaliset, sosiaaliset ja taloudelliset tiedot.

Se tuottaa hyödyllistä tietoa suunnitelmien korjaustoimenpiteisiin ja sisältää parametreja, kuten liuenneen hapen, BOD: t, koliformit ja myrkylliset aineiden analyysit.

Quasar -malli (laadun simulointi jokijärjestelmillä)

Erillinen joki on mallinnettu osioihin, jotka ovat määrittelevät sivujoet, kaatopaikat ja julkiset laukaukset, jotka saapuvat tai alkavat siitä.

Voi palvella sinua: ekosysteemien tyypit ja niiden ominaisuudet

Harkitse muun muassa virtausta, lämpötilaa, pH: ta, BOD: tä ja nitraattien ammoniakin pitoisuutta, Escherichia coli, ja liuennut happi.

WASP (veden laadun analyysin simulaatio -ohjelma)

Voit käsitellä veden rungon tutkimusta eri ulottuvuuksissa (1D, 2D tai 3D). Kun sitä käytetään.

Electual- ja ei -punktiiviset jätteiden purkaukset voidaan sisällyttää ja niiden sovellukset sisältävät useita fysikaalisia, kemiallisia ja biologisia mallinnuskehyksiä. Täällä voidaan sisällyttää erilaiset näkökohdat, kuten eutrofikaatio ja myrkylliset aineet.

Aquasim -malli

Tämä malli tutkii veden laatua sekä joissa että järvissä. Se toimii virtauskaaviona, joka antaa simuloida suurta määrää parametreja.

Viitteet

1. Castro-Huertas MA (2015) Qual2KW: n soveltaminen Guacaica-joen veden laadun mallinnukseen, Caldas, Kolumbia. Tutkintotyö. Kolumbian kansallisen yliopiston tekniikan ja arkkitehtuurin tiedekunta, kemian tekniikan laitos. Kolumbia. 100 p.
2. Di Toro DM, JJ Fitzpatrick YRV Thomann (1981) Veden laadun analyysin simulaatioohjelma (WASP) ja mallin tarkistusohjelma (MVP) - dokumentaatio. Hydroscience, Inc., Westwood, NY, u.S. EPA, Duluth, MN, sopimus ei. 68-01-3872.
3. López-Vázquez CM, G Buitrón-Méndez, García ja FJ Cervantes-Rarrillo (toim.) (2017). Biologinen jätevesikäsittely. Periaatteet, mallinnus ja suunnittelu. IWA Publishing. 580 p.
4. Matovelle C (2017) Tabacay -joen mikrobasiinissa levitetyn veden laadun matemaattinen malli. KillKana Magazine Technique 1: 39-48.
5. Ordoñez-Moncada J ja M Palacios-Quevedo (2017) Vedenlaatumalli. South Union Road Concestorhew. SH -konsortio. Kaksoistie. Rumichaca-Pasto. Nariñon osasto. HSE, neuvoja ja ympäristötekniikkaa.-Lla.S. 45 p.
6. Reichert P (1998) Aquasim 2.0 - Käyttöohje, tietokoneohjelma vesijärjestelmien tunnistamiseksi ja simuloimiseksi, Sveitsin liittovaltion ympäristötieteen ja tekniikan instituutti (EAWAG), Sveitsi.
7. Rendón-Velázquez CM (2013) Järvien ja säiliöiden veden laadun matemaattiset mallit. Opinnäyte. Tekniikanalan tiedekunta. Meksikon kansallinen autonominen yliopisto. Meksiko, D.F. 95 p.