Modelele pentru calitatea apei sunt formulări matematice care simulează comportamentul și efectele poluanților din apă. În acest sens, sunt prezentate scenarii posibile ale impactului poluanților, folosind diverse formule care pleacă de la anumiți parametri și variabile..
Există diferite modele de calitate a apei în funcție de sursa de contaminare și de corpul de apă care trebuie evaluat. Aceste modele constau din programe de calculator bazate pe algoritmi matematici.
Modelele integrează date de câmp din diverse variabile și factori, plus anumite condiții de intrare. Din aceste date, modelele generează scenariile posibile, extrapolând datele în timp și spațiu pe baza probabilităților..
Cel mai informativ parametru pentru evaluarea contaminării unui corp de apă este cererea biochimică de oxigen (DBO). Majoritatea modelelor includ estimarea variației DBO ca criteriu pentru a genera scenariile lor..
Guvernele au stabilit reglementări privind calitatea apei care trebuie respectate pentru a obține autorizații pentru desfășurarea activităților potențial poluante. În acest sens, modelele sunt un instrument util pentru a înțelege impactul posibil asupra calității apei a unei activități date..
Indice articol
Modelele utilizate pentru a prognoza comportamentul calității apei se bazează pe ecuații diferențiale. Aceste ecuații raportează cantitatea de schimbare într-o funcție de magnitudinea schimbării în alta..
Ecuațiile diferențiale neliniare sunt utilizate în modelele de calitate a apei, deoarece procesele de poluare a apei sunt complexe (nu răspund la o relație liniară cauză-efect)..
Atunci când se aplică un anumit model, este necesar să se ia în considerare o serie de parametri.
În general, se estimează parametrii de bază precum cererea biologică de oxigen (DBO), cererea chimică de oxigen (DCO), azot și fosfor prezenți..
DBO este unul dintre cei mai importanți indicatori de contaminare, deoarece valorile ridicate indică un număr mare de microorganisme. La rândul său, COD indică cantitatea de oxigen necesară pentru oxidarea materiei organice prin mijloace chimice.
Parametrii care trebuie evaluați depind de tipul corpului de apă, fie lentic (lacuri, iazuri, mlaștini), fie lotic (râuri, pâraie). Debitul, zona acoperită, volumul de apă, temperatura și clima trebuie, de asemenea, luate în considerare..
De asemenea, este necesar să se ia în considerare sursa de contaminare care trebuie evaluată, deoarece fiecare contaminant are un comportament și un efect diferit..
În cazul deversărilor în corpul de apă, se iau în considerare tipul de deversare, poluanții pe care îi conține și volumul acestuia..
Există numeroase modele matematice pentru a simula comportamentul poluanților în corpurile de apă. Pot fi clasificate în funcție de tipul de proces pe care îl consideră (fizic, chimic, biologic) sau de tipul metodei soluției (empirice, aproximative, simplificate).
Factorii care sunt luați în considerare pentru a clasifica aceste modele sunt dinamica și dimensionalitatea..
Modelele staționare consideră că este suficient să se stabilească distribuția probabilității stării poluantului la un moment sau spațiu dat. Ulterior, el extrapolează această distribuție de probabilitate considerând-o egală în tot timpul și spațiul acelui corp de apă..
În modelele dinamice, se presupune că probabilitatea de comportament a poluantului se poate modifica în timp și spațiu. Modelele cvasidinamice efectuează analiza în părți și generează o aproximare parțială la dinamica sistemului.
Există programe care pot funcționa atât în modele dinamice, cât și cvasi-dinamice.
În funcție de dimensiunile spațiale pe care modelul le consideră, există dimensiuni, unidimensionale (1D), bidimensionale (2D) și tridimensionale (3D).
Un model adimensional consideră că mediul este omogen în toate direcțiile. Un model 1D poate descrie variația spațială de-a lungul unui râu, dar nu în secțiunea sa verticală sau transversală. Un model 2D va lua în considerare două dintre aceste dimensiuni, în timp ce un model 3D le va include pe toate..
Tipul de model care urmează să fie utilizat depinde de corpul de apă care urmează să fie studiat și de obiectivul studiului și trebuie calibrat pentru fiecare stare particulară. În plus, trebuie luate în considerare disponibilitatea informațiilor și procesele care trebuie modelate..
Câteva exemple de modele pentru studii privind calitatea apei în râuri, cursuri și lacuri sunt descrise mai jos:
Simulează toate variabilele calității apei sub un debit constant simulat. Simulează două niveluri de DBO pentru a dezvolta scenarii ale capacității râului sau a pârâului de a degrada poluanții organici.
Acest model permite, de asemenea, simularea cantității rezultate de carbon, fosfor, azot, solide anorganice, fitoplancton și detritus. În mod similar, simulează cantitatea de oxigen dizolvat, care prezice posibile probleme de eutrofizare..
Alte variabile precum pH-ul sau capacitatea de a elimina agenții patogeni sunt, de asemenea, proiectate indirect.
Este un model foarte util pentru a evalua comportamentul concentrației unui poluant specific în zona de influență a unei deversări într-un râu.
Unul dintre poluanții care produce cel mai semnificativ efect este materia organică, deci cea mai informativă variabilă din acest model este cererea de oxigen dizolvat. Prin urmare, include o formulare matematică a principalelor procese asociate cu oxigenul dizolvat într-un râu..
Simulează diverse procese, cum ar fi degradarea materiei organice, fotosinteza și respirația plantelor acvatice, nitrificarea și schimbul de oxigen. Se caracterizează prin simularea proceselor de transformare și dispersare a poluanților.
Acest model a fost conceput în contextul gestionării bazinelor hidrografice și combină date biofizice, sociale și economice.
Generează informații utile pentru planificarea măsurilor de remediere și include parametri precum oxigenul dizolvat, DBO, coliformele și analiza substanțelor toxice.
Râul este modelat separat în secțiuni, definite de afluenți, scurgeri și prize publice care sosesc sau pleacă din acesta..
Acesta ia în considerare, printre alți parametri, debitul, temperatura, pH-ul, DBO și concentrația de nitrați de amoniac, Escherichia coli, și oxigen dizolvat.
Puteți aborda studiul corpului de apă în diferite dimensiuni (1D, 2D sau 3D). Atunci când este utilizat, utilizatorul poate alege să introducă procese de transport cinetic constante sau variabile în timp.
Se pot include evacuări de deșeuri punctuale și non-puncte, iar aplicațiile lor includ diverse cadre de modelare fizică, chimică și biologică. Aici pot fi incluse diferite aspecte, cum ar fi eutrofizarea și substanțele toxice.
Acest model este utilizat pentru a studia calitatea apei atât în râuri, cât și în lacuri. Funcționează ca o diagramă de flux, permițând simularea unui număr mare de parametri.
Nimeni nu a comentat acest articol încă.