Tapos de modèles qui s'appliquent à l'étude de la qualité de l'eau

Les modèles de qualité de l'eau sont des formulations mathématiques qui simulent le comportement et les effets des polluants dans l'eau. En ce sens, des scénarios d'impact possibles de polluants sont présentés, en utilisant diverses formules qui commencent à partir de certains paramètres et variables.

Il existe différents modèles de qualité de l'eau en fonction de la source de pollution et du plan d'eau que vous souhaitez évaluer. Ces modèles sont composés de programmes informatiques basés sur des algorithmes mathématiques.

Évaluation de la qualité de l'eau. Source: CSIRO [CC par 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)]

Les modèles intègrent les données sur le terrain de diverses variables et facteurs, plus de conditions d'entrée. À partir de ces données, les modèles génèrent les scénarios possibles, en extrapolant des données dans le temps et l'espace en fonction des probabilités.

Le paramètre le plus informatif pour évaluer la contamination d'un plan d'eau est la demande biochimique d'oxygène (DBO). La plupart des modèles incluent l'estimation de la variation de la DBO comme critère pour générer leurs scénarios.

Les gouvernements ont établi des réglementations de qualité de l'eau qui doivent être respectées pour obtenir les permis d'exécution des activités potentiellement polluantes. En ce sens, les modèles sont un outil utile pour comprendre l'impact possible sur la qualité de l'eau d'une activité donnée.

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Fondation mathématique

Les modèles utilisés pour prévoir le comportement de la qualité de l'eau sont basés sur des équations différentielles. Ces équations relient la quantité de changement dans une certaine fonction à l'ampleur du changement dans un autre.

Dans les modèles de qualité de l'eau, des équations différentielles non linéaires sont utilisées, car les processus de pollution de l'eau sont complexes (ils ne répondent pas à un rapport de cause à effet linéaire).

Paramètres

Lors de l'application d'un certain modèle, il est nécessaire de prendre en compte une série de paramètres.

En général, les paramètres de base tels que la demande biologique en oxygène (DBO), la demande chimique en oxygène (DQO), l'azote et le phosphore sont estimés.

La BOS est l'un des indicateurs de pollution les plus importants, car des valeurs élevées indiquent un grand nombre de micro-organismes. Pour sa part, la morue indique la quantité d'oxygène nécessaire pour oxyder la matière organique par des moyens chimiques.

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Les paramètres à évaluer dépendent du type de corps d'eau, soit Lex (lacs, lagunes, marécages) ou lobiques (rivières, ruisseaux). Le débit doit également être pris en compte, une zone qui couvre, le volume d'eau, la température et le climat.

Il est également nécessaire de considérer la source de la pollution à évaluer, car chaque contaminant a un comportement et un effet différents.

Dans le cas des déversements dans le plan d'eau, le type de décharge, les polluants qu'il contient et son volume est considéré.

Classification

Il existe de nombreux modèles mathématiques pour simuler le comportement des polluants dans les plans d'eau. Ils peuvent être classés en fonction du type de processus qu'ils considèrent (physique, chimique, biologique) ou du type de méthode de solution (empirique, approximatif, simplifié).

Les facteurs pris en compte pour classer ces modèles sont la dynamique et la dimensionnalité.

Dynamique

Les modèles stationnaires considèrent qu'il suffit d'établir la distribution de probabilité de l'état du polluant en un instant ou un espace donné. Par la suite, Extrapola que la distribution de probabilité la considérant comme à tout moment et l'espace de ce plan d'eau.

Dans les modèles dynamiques, il est supposé que les probabilités de comportement des polluants peuvent changer dans le temps et l'espace. Les modèles quasi-dynamiques effectuent l'analyse en parties et génèrent une approche partielle de la dynamique du système.

Il existe des programmes qui peuvent fonctionner à la fois dans le modèle dynamique et quasi-dynamique.

Dimensionnalité

Selon les dimensions spatiales que le modèle considère, il existe des dimensions, une dimension (1d), deux dimensions (2D) et trois dimensions (3D) (3D).

Un modèle supplémentaire considère que le médium est homogène dans toutes les directions. Un modèle 1D peut décrire la variation spatiale le long d'une rivière, mais pas dans sa section transversale ou verticale. Un modèle 2D considérera deux de ces dimensions, tandis qu'un 3D les inclura tous.

Exemples

Le type de modèle à utiliser dépend du corps d'eau pour étudier et objectif de l'étude, et doit être calibré pour chaque condition particulière. De plus, la disponibilité des informations et les processus à modèle doivent être pris en considération.

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Quelques exemples de modèles d'études de qualité de l'eau dans les rivières, les courants et les lacs sont décrits ci-dessous:

Modèle Qual2K et Qual2KW (modèle de qualité de l'eau)

Simule toutes les variables de qualité de l'eau sous un débit constant simulé. Simule deux niveaux de DBO pour développer des scénarios de capacité fluviale ou un courant à dégrader les polluants organiques.

Ce modèle permet également de simuler la quantité résultante de carbone, phosphore, azote, solides inorganiques, phytoplancton et détritus. De la même manière, il simule la quantité d'oxygène dissous, qui prédit des problèmes d'eutrophisation possibles.

D'autres variables telles que le pH ou la capacité d'éliminer les agents pathogènes sont également projetées indirectement.

Modèle Streeter -Phelps

Il s'agit d'un modèle très utile pour évaluer le comportement de la concentration d'un polluant spécifique dans le domaine de l'influence d'une décharge vers une rivière.

L'un des polluants qui produit un effet plus significatif est la matière organique, donc la variable la plus informative de ce modèle est la demande d'oxygène dissous. Par conséquent, il comprend une formulation mathématique des principaux processus associés à l'oxygène dissous dans une rivière.

Modèle Mike11

Simule divers processus tels que la dégradation de la matière organique, la photosynthèse et la respiration des plantes aquatiques, la nitrification et l'échange d'oxygène. Il se caractérise par la simulation des processus de transformation et de dispersion des polluants.

Modèle RIOS

Ce modèle a été conçu dans le contexte de la gestion du bassin et combine des données biophysiques, sociales et économiques.

Il génère des informations utiles pour planifier des mesures d'assainissement et comprend des paramètres tels que l'oxygène dissous, les BOD, les coliformes et l'analyse des substances toxiques.

Modèle quasar (simulation de qualité le long des systèmes fluviaux)

La rivière séparée est modélisée en sections, définies par les affluents, les décharges et.

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Considérez entre autres paramètres le débit, la température, le pH, la DBO et la concentration de nitrates ammoniac, Escherichia coli, et oxygène dissous.

Guêpe (programme de simulation d'analyse de la qualité de l'eau)

Vous pouvez aborder l'étude du corps d'eau dans différentes dimensions (1d, 2d ou 3D). Lorsque vous l'utilisez, l'utilisateur peut choisir d'entrer des processus de transport cinétique constant ou variables.

Les décharges ponctuelles et non punctuelles peuvent être incluses et leurs applications comprennent plusieurs cadres de modélisation physique, chimique et biologique. Ici, différents aspects tels que l'eutrophisation et les substances toxiques peuvent être inclus.

Modèle aquasim

Ce modèle sert à étudier la qualité de l'eau dans les rivières et les lacs. Il fonctionne comme un diagramme de flux, permettant de simuler une grande quantité de paramètres.

Les références

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