Modelowanie procesów kształtujących jakość wód powierzchniowych

Prezentacja na temat: "Modelowanie procesów kształtujących jakość wód powierzchniowych"— Zapis prezentacji:

1 Modelowanie procesów kształtujących jakość wód powierzchniowych
– proste modele jakości wód powierzchniowych.

2 Idea modelowania Badanie przebiegu zjawisk fizycznych w warunkach:
innych niż aktualnie istniejące w których stwierdzenie faktów za pomocą bezpośredniego doświadczenia nie jest możliwe

3 Cel modelowania Wyznaczanie przybliżonych wartości wielkości fizycznych: prędkości wody przepływu stężenia substancji rozpuszczonych elementów ekosystemu w dowolnej chwili czasowej i w dowolnym punkcie modelowanego systemu wód powierzchniowych

4 Zalety modelowania ilościowa ocena stanu wód powierzchniowych dla istniejących inwestycji prognozowanie wpływu projektowanych inwestycji na wody powierzchniowe szybka analiza wariantów (scenariuszy) funkcjonowania obiektów, realizacji decyzji, zachowania się ludzi i ewolucji przyrody ułatwienie jakościowej analizy zjawiska wspomaganie podejmowania decyzji

5 Wady modelowania Model matematyczny może opisywać stan środowiska tylko z taką dokładnością, jaka wynika z dokładności danych wprowadzonych do modelu.

6 Klasyfikacja modeli Rodzaje modeli – cele modelowania hydrodynamiczne
jakości wody ekologiczne Uproszczenia modele jednowymiarowe modele dwuwymiarowe modele trójwymiarowe

7 Modele jakości wody w rzekach
najistotniejszy wpływ na jakość wody w rzekach ma proces doprowadzania ze ściekami związków organicznych (miarą jest BZT) prowadzące do wyczerpywania się tlenu rozpuszczonego w wodzie (TR) model Streeter’a Phelphsa odtlenianie reaeracja - funkcja deficytu tlenu

8 Główne założenia modelu Streeter’a-Phelps’a:
zmniejszanie BZT jest wprost proporcjonalne do wartości wskaźnika BZT; odtlenianie i zmniejszanie BZT są sobie równe; szybkość natleniania jest proporcjonalna do deficytu tlenu;

9 Graficzna reprezentacja równania Streeter’a Phelphsa
zrzut Cs Poziom nasycenia Deficyt tlenu C Poziom aktualny Xkr

10 Modele tlenowe – dla rzek
Model Stretera-Phelpsa Model Thomasa k3- współczynnik sedymentacji osadów

11 Model Dobbins’a Model O’Connors’a

12 Model Young’a i Clark’a
Model Braun’a Berthouex

13 Model Shastry

14 obieg materii prod. respiracji promieniowanie K1 K2 K3 producenci
zwiazki nie- organiczne martwa materia organ. detrytofagi reducenci obieg materii

15 Modele eutroficzne 1/3 N1 (NH4) N2 (NO2) k0 N3 (NO3)
Model ten ma jeden parametr k0. Dla zadanych warunków początkowych N1(0) i N3(0) możliwe jest znalezienie analitycznych rozwiązań równań stanu.

16 Modele eutroficzne 2/3 k1 N1 (NH4) N2 (NO2) k2 N3 (NO3)

17 Modele eutroficzne 3/3 N1 (NH4) N2 (NO2) X1 X2 N3 (NO3)

18 Modele eutroficzne 3/3 N1 (NH4) N2 (NO2) X1 X2 N3 (NO3)

19 X1 – biomasa bakterii nitryfikacyjnych Nitrosomonas
X2 - biomasa bakterii nitryfikacyjnych Nitrobacter m1 - maksymalna szybkość wzrostu Nitrosomonas [1/d] m2 - maksymalna szybkość wzrostu Nitrobacter [1/d] ks1,ks2 – stałe połowicznego nasycenia [g/m3] kd1,kd2 – współczynniki śmiertelności [1/d] Y1,Y2 – wsp. przyswajania azotu przez bakterie