ВРСТЕ МОДЕЛА КОЈИ СЕ ПРИМЕЊУЈУ У ИСПИТИВАЊУ КВАЛИТЕТА ВОДЕ - ЖИВОТНА СРЕДИНА - 2025

Модели за квалитет воде су математичке формулације које симулирају понашање и ефекте загађивача у води. У том смислу су представљени могући сценарији утицаја загађивача, користећи различите формуле које полазе од одређених параметара и променљивих.

Постоје различити модели квалитета воде у зависности од извора контаминације и воденог тела које треба проценити. Ови модели се састоје од рачунарских програма заснованих на математичким алгоритмима.

Процена квалитета воде. Извор: ЦСИРО

Модели интегришу податке о пољу из различитих варијабли и фактора, плус одређени улазни услови. Из ових података модели генерирају могуће сценарије, екстраполирајући податке у времену и простору на основу вјеројатности.

Најинформативнији параметар за процену контаминације водног тела је потреба за биохемијским кисеоником (БПК). Већина модела укључује процену варијације БПК-а као критеријума за генерисање њихових сценарија.

Владе су успоставиле прописе о квалитету воде које морају бити испуњене како би се добиле дозволе за обављање потенцијално загађујућих активности. У том смислу, модели су корисно средство за разумевање могућег утицаја на квалитету воде одређене активности.

Математичка основа

Модели који се користе за предвиђање понашања квалитета воде заснивају се на диференцијалним једнаџбама. Ове једначине односе количину промене једне функције на величину промене у другој.

Нелинеарне диференцијалне једначине користе се у моделима квалитета воде, јер су процеси загађења воде сложени (не одговарају на линеарни однос узрока и последица).

Параметри

При примјени одређеног модела потребно је узети у обзир низ параметара.

Генерално, процењују се основни параметри као што су биолошка потражња за кисеоником (БПК), потражња за хемијским кисеоником (ЦОД), азот и фосфор.

БПК је један од најважнијих показатеља контаминације, јер високе вредности указују на велики број микроорганизама. Са своје стране, ЦОД показује количину кисеоника која је потребна за оксидацију органске материје хемијским путем.

Параметри који се вреднују зависе од врсте водног тијела, било лентовног (језера, баре, мочваре) или лотичног (реке, потоци). Такође се морају узети у обзир проток, прекривена површина, количина воде, температура и клима.

Такође је потребно размотрити извор контаминације који треба проценити, јер сваки контаминант има различито понашање и ефекат.

У случају испуштања у водно тијело разматра се врста испуштања, загађивачи коју садржи и његова запремина.

Класификација

Постоје бројни математички модели који симулирају понашање загађивача у воденим тијелима. Они се могу класификовати у зависности од врсте процеса који они сматрају (физикалног, хемијског, биолошког) или врсте поступка раствора (емпиријског, приближног, поједностављеног).

Фактори који се узимају у обзир за класификацију ових модела су динамика и димензионалност.

Динамично

Стационарни модели сматрају да је довољно утврдити расподелу вероватноће загађивача у датом тренутку или простору. Након тога, он је екстраполирао ту дистрибуцију вјероватноће сматрајући је истом у свим временима и просторима тог воденог тијела.

У динамичним моделима претпоставља се да се вероватноћа понашања загађивача може променити у времену и простору. Квази-динамички модели обављају анализу у деловима и генеришу делимичну апроксимацију динамике система.

Постоје програми који могу радити и у динамичном и у квази-динамичком моделу.

Димензионалност

У зависности од просторних димензија које модел разматра, постоје бездимензионални, једнодимензионални (1Д), дводимензионални (2Д) и тродимензионални (3Д).

Модел без димензија сматра да је медиј хомоген у свим смјеровима. 1Д модел може описати просторне варијације дуж реке, али не и у вертикалном или пресеку. 2Д модел размотрит ће двије од ових димензија, док ће 3Д модел укључити све.

Примери

Врста модела који ће се користити зависи од воде воде која се проучава и циља студије и мора се калибрисати за свако одређено стање. Поред тога, морају се узети у обзир доступност информација и процеси који ће се моделирати.

Неколико примера модела за проучавање квалитета воде у рекама, потоцима и језерима је описано у наставку:

КУАЛ2К и КУАЛ2Кв (Модел квалитета воде)

Симулира све варијабле квалитета воде под симулираним сталним протоком. Симулира два нивоа БПК-а за развој сценарија способности реке или потока да разграђује органске загађиваче.

Овај модел такође омогућава симулирање настале количине угљеника, фосфора, азота, неорганских чврстих материја, фитопланктона и детритуса. Исто тако, симулира количину раствореног кисеоника, што предвиђа могуће проблеме са еутрофикацијом.

Друге променљиве, као што су пХ или способност елиминације патогена, такође се индиректно пројектују.

СТРЕЕТЕР-ПХЕЛПС модел

Веома је користан модел за процену понашања концентрације одређеног загађивача у области утицаја испуштања у реку.

Једно од загађивача које производи најзначајнији ефекат је органска материја, тако да је најинформативнија варијабла у овом моделу растворјена потреба за кисеоником. Стога укључује математичку формулацију главних процеса повезаних са раствореним кисеоником у реци.

Модел МИКЕ11

Симулира различите процесе попут разградње органске материје, фотосинтезе и дисања водених биљака, нитрификације и размене кисеоника. Карактерише га симулирање процеса трансформације и распршивања загађивача.

РИОС модел

Овај модел је осмишљен у контексту управљања сливом и комбинује биофизичке, социјалне и економске податке.

Он ствара корисне информације за планирање мера санације и укључује параметре као што су растворени кисеоник, БПК, колиформи и анализа отровних супстанци.

КУАСАР модел (Симулација квалитета уз речне системе)

Река је моделирана одвојена у одељке, дефинисане притокама, преливима и јавним усјецима који долазе из ње или се од њега одвајају.

Између осталих параметара, он узима у обзир проток, температуру, пХ, БПК и концентрацију амонијака, нитрата, ешерихије цоли и раствореног кисеоника.

ВАСП (Симулативни програм анализе квалитета воде)

Можете да приступите испитивању воде воде у различитим димензијама (1Д, 2Д или 3Д). Када га користите, корисник може изабрати да унесе сталне или временски различите процесе кинетичког транспорта.

Могу се укључити тачкасте и не-тачке одлагања отпада, а њихове апликације укључују различите физичке, хемијске и биолошке оквире моделирања. Овде се могу укључити различити аспекти као што су еутрофикација и токсичне материје.

АКУАСИМ модел

Овај модел се користи за проучавање квалитета воде у рекама и језерима. Дјелује као дијаграм тока, омогућава симулирање великог броја параметара.

Референце

1. Цастро-Хуертас МА (2015) Примена КУАЛ2КВ у моделирању квалитета воде реке Гуацаица, департман Калдас, Колумбија. Степен посла. Инжењерски и архитектонски факултет, одсек за хемијско инжењерство, Национални универзитет у Колумбији. Колумбија 100 п.
2. Ди Торо ДМ, ЈЈ Фитзпатрицк и РВ Тхоманн (1981) Симулацијски програм анализе квалитета воде (ВАСП) и програм верификације модела (МВП) - Документација. Хидросциенце, Инц., Вествоод, НИ, за америчку ЕПА, Дулутх, МН, уговор бр. 68-01-3872.
3. Лопез-Вазкуез ЦМ, Г Буитрон-Мендез, ХА Гарциа и ФЈ Цервантес-Царрилло (ур.) (2017). Биолошко пречишћавање отпадних вода. Принципи, моделирање и дизајн. ИВА Публисхинг. 580 п.
4. Матовелле Ц (2017) Математички модел квалитета воде примењен у микробанару реке Табацаи. Киллкана технички магазин 1: 39-48.
5. Ордонез-Монцада Ј и М Палациос-Куеведо (2017) Модел квалитета воде. Цонцесионариа Виал Унион дел Сур. СХ конзорцијум. Двоструко коловоз. Румицхаца-Пасто Одељење Нарино. ХСЕ, Асесориа е Ингениериа Амбиентал САС 45 п.
6. Реицхерт П (1998) АКУАСИМ 2.0 - Приручник за кориснике, рачунарски програм за идентификацију и симулацију водених система, Швајцарски савезни институт за науку и технологију у животној средини (ЕАВАГ), Швајцарска.
7. Рендон-Велазкуез ЦМ (2013) Математички модели квалитета воде у језерима и акумулацијама. Теза. Факултет техничких наука. Национални аутономни универзитет у Мексику. Мексико, ДФ 95 п.