수질 연구에 어떤 유형의 모델을 적용해야합니까?



수질 모델은 수질 오염 물질의 행동과 효과를 모사 한 수학 공식입니다. 이러한 의미에서 특정 매개 변수와 변수에서 시작하는 다양한 공식을 사용하여 오염 물질의 영향에 대한 가능한 시나리오가 제시됩니다.

오염원 및 평가하고자하는 수역에 따라 수질에 대한 여러 모델이 있습니다. 이 모델은 수학적 알고리즘에 기반한 컴퓨터 프로그램으로 구성됩니다..

이 모델은 다양한 변수 및 요인의 필드 데이터와 특정 입력 조건을 통합합니다. 이러한 데이터로부터 모델은 가능한 시나리오를 생성하고 확률에 따라 시간과 공간에서 데이터를 외삽합니다.

물의 오염을 평가하는 가장 유익한 매개 변수는 생화학 적 산소 요구량 (BOD)입니다. 대부분의 모델에는 시나리오를 생성하기위한 기준으로 BOD 변동 추정이 포함됩니다.

정부는 오염 가능성이있는 활동의 실행을위한 허가를 얻기 위해 충족시켜야하는 수질 규정을 제정했다. 이러한 의미에서이 모델은 주어진 활동의 수질에 미칠 수있는 영향을 이해하는 데 유용한 도구이다.

색인

  • 1 수학 기초
    • 1.1 매개 변수
  • 2 분류
    • 2.1 역 동성
    • 2.2 차원
  • 3 예
    • 3.1 QUAL2K 및 QUAL2Kw 모델 (수질 모델)
    • 3.2 모델 스트리트 펠프스
    • 3.3 모델 MIKE11
    • 3.4 RIOS 모델
    • 3.5 QUASAR 모델 (River Systems의 품질 시뮬레이션)
    • 3.6 WASP (수질 분석 시뮬레이션 프로그램)
    • 3.7 AQUASIM 모델
  • 4 참고

수학 기초

수질의 거동을 예측하는 데 사용되는 모델은 미분 방정식을 기반으로합니다. 이 방정식은 특정 함수의 변화량을 다른 함수의 변화 크기와 관련시킵니다..

프로세스는 복잡한 물 오염 때문에 수질 모델 비선형 미분 방정식이 사용된다 (인과 선형 응답하지 않음).

매개 변수

특정 모델을 적용 할 때 일련의 매개 변수를 고려해야합니다.

일반적으로 생물학적 산소 요구량 (BOD), 화학적 산소 요구량 (COD), 질소 및 인의 존재와 같은 기본 매개 변수가 추정됩니다..

BOD는 가장 중요한 오염 지표 중 하나입니다. 높은 값은 많은 양의 미생물을 나타 내기 때문입니다. COD는 화학적 수단으로 유기 물질을 산화시키는 데 필요한 산소의 양을 나타냅니다.

평가할 매개 변수는 lentic (호수, 초호, 습지) 또는 lotic (하천, 하천)이 될 수있는 물의 유형에 따라 다릅니다. 또한 유량, 면적, 물의 양, 온도 및 기후를 고려해야한다..

각각의 오염 물질은 다른 행동과 효과를 가지고 있기 때문에 오염원을 평가할 필요가 있다고 생각할 필요가있다..

수역으로의 배출의 경우, 배출 유형, 포함 된 오염 물질 및 부피가 고려됩니다..

분류

수역에서 오염 물질의 거동을 시뮬레이션 할 수있는 수많은 수학적 모델이 있습니다. 고려 대상 프로세스의 유형 (물리적, 화학적, 생물학적) 또는 솔루션 유형의 유형 (경험적, 근사, 단순화)에 따라 분류 할 수 있습니다..

이러한 모델을 분류하기 위해 고려 된 요소는 다이나믹 및 차원입니다.

역학

정지 모델은 주어진 시간 또는 공간에서 오염 물질의 상태의 확률 분포를 확립하는 것으로 충분하다고 생각한다. 그 확률 분포를 그 물의 모든 시간과 공간에서 동등한 것으로 간주하여 그 확률 분포를 외삽한다..

역동적 인 모델에서, 오염 물질의 행동 가능성은 시간과 공간에서 변할 수 있다고 가정합니다. 준 동적 모델은 파트에서 분석을 수행하고 시스템의 동적 인 부분 근사를 생성합니다.

동적 및 유사 동적 모델 모두에서 작동 할 수있는 프로그램이 있습니다..

차원

모델에 의해 고려되는 공간 차원에 따라 무 차원, 1 차원 (1D), 2 차원 (2D) 및 3 차원 (3D).

무 차원 모델은 매질이 모든 방향으로 균질하다고 간주한다. 1D 모델은 강을 따라 공간적 변화를 묘사 할 수 있지만 단면적 또는 수직적으로는 나타나지 않습니다. 2D 모델은 이러한 차원 중 두 가지를 고려하지만 3D는 모든 차원을 포함합니다..

예제들

사용되는 모델의 유형은 연구되는 물의 몸과 연구의 목적에 달려 있으며 각각의 특정 조건에 맞게 조정되어야합니다. 또한, 정보의 가용성과 모델링하려는 프로세스를 고려해야합니다.

하천, 하천 및 호수의 수질 연구 모델의 몇 가지 예가 아래에 설명되어 있습니다.

QUAL2K 및 QUAL2Kw 모델 (수질 모델)

모의 된 일정한 흐름 하에서 모든 수질 변수를 시뮬레이션합니다. BOD의 두 가지 수준을 시뮬레이트하여 유기 오염 물질을 저하시키는 강 또는 현재 용량의 시나리오를 개발합니다..

이 모델은 탄소, 인, 질소, 무기 고형물, 식물 플랑크톤 및 잔유물의 발생량을 시뮬레이션 할 수 있습니다. 유사하게, 부영양화의 잠재적 인 문제점을 예언하는 용존 산소의 양을 모의 실험한다..

pH 또는 병원균을 제거하는 능력과 같은 다른 변수들 또한 간접적으로 예측된다.

STREETER-PHELPS 모델

강 유출의 영향을받는 지역의 특정 오염 물질 농도의 거동을 평가하는 것은 매우 유용한 모델입니다.

더 중요한 영향을주는 오염 물질 중 하나는 유기물이므로이 모델에서 가장 유익한 변수는 용존 산소에 대한 수요입니다. 따라서 강물에 용해 된 산소와 관련된 주요 공정의 수학적 공식을 포함합니다.

MIKE11 모델

유기 물질의 분해, 수생 식물의 광합성 및 호흡, 질산화 및 산소 교환과 같은 다양한 과정을 시뮬레이션합니다. 그것은 오염 물질의 변형 및 분산 과정을 모의 실험하는 것을 특징으로한다..

RIOS 모델

이 모델은 유역 관리의 맥락에서 고안되었으며 생물 물리, 사회 및 경제 데이터를 결합합니다.

개선 조치를 계획하는 데 유용한 정보를 생성하며 용존 산소, BOD, 대장균 군 및 독성 물질 분석과 같은 매개 변수가 포함됩니다..

QUASAR 모델 (River Systems의 품질 시뮬레이션)

강물은 지류, 매립지 및 공공 출구에 의해 정의 된 섹션으로 분리되어 모델링됩니다.

다른 매개 변수 중에서도 유속, 온도, pH, BOD 및 암모니아 질산염의 농도를 고려하십시오, 대장균, 용존 산소.

WASP (수질 분석 시뮬레이션 프로그램)

서로 다른 차원 (1D, 2D 또는 3D)의 물체 연구에 접근 할 수 있습니다. 이를 사용할 때, 사용자는 시간이 지남에 따라 일정하거나 가변적 인 운동 전달 과정을 입력하도록 선택할 수 있습니다.

포인트 폐기물과 비점 오염 폐기물을 배출 할 수 있으며, 이들의 응용에는 물리적, 화학적 및 생물학적 모델링의 여러 프레임 워크가 포함됩니다. 부영양화 및 독성 물질과 같은 다양한 측면을 포함 할 수 있습니다..

모델 AQUASIM

이 모델은 강과 호수의 수질을 연구하는 데 사용됩니다. 흐름 다이어그램으로 작동하여 많은 수의 매개 변수를 시뮬레이션 할 수 있습니다..

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