Лекция 11 Тема: Моделирование качества воды
Курс «Моделирование гидрологических процессов»
Расчетные формулы (1)
Наиболее часто используются на практике одномерные модели, основанные уравнении диффузии для описания переноса загрязнения в реках
c - концентрация загрязняющего вещества u - средняя скорость течения воды
D - коэффициент продольного перемешивания t – время
x - расстояние
Расчетные формулы (2)
Коэффициент продольного перемешивания рассчитывается на основе уравнения Фишера
u’2 - отклонение скорости течения от среднего поперечного сечения
l - расстояние от стрежня до наиболее удаленного берега εz - коэффициент поперечного перемешивания
Алгоритм расчета и использование модели
Алгоритм расчета
Река разделяется на участки (длиной по несколько км )
В пределах каждого расчетного участка реки скорость течения воды принимается постоянной
Расчет скорости течения воды в реке (по отдельным участкам) производится с использованием гидравлической или гидрологической модели
Использование
Модели качества воды могут использоваться для:
-мониторинга качества воды во времени и пространстве
-оценки трендов качества воды с учетом или без учета различных альтернативных мер по ограничению загрязнения
-прогноза распространения загрязняющих веществ по реке
Примеры моделей (1)
Относительно простая модель была использована для исследования влияния на качество воды перебросок стока из реки Северн в реку Темза в Великобритании
Расчеты по модели выполняются отдельно для поверхностного, грунтового и почвенного стоков
В расчеты вводятся эмпирические соотношения между концентрациями загрязняющих веществ и определяющими факторами (сток воды и т.д.)
Возможно модель может быть использована, к примеру, для исследования качества воды в реке Есиль при переброске стока воды из Нуры
Примеры моделей (2)
Модели качества воды также используются для расчетов распространения аварийных загрязнений
Такие модели используются на реке Рейн с 1989 г.
Модели этого типа характеризуются тем, что наряду с точечными источниками загрязнения, они учитываются поступление в реку загрязнения из рассредоточенных источников, относящихся, например, к лесохозяйственной и сельскохозяйственной деятельности или к жилым строениям без канализации
Примеры моделей (3) – модель SWAT
Модель SWAT – наиболее часто используемая модель
Модель позволяет исследовать распространение загрязняющих веществ, в том числе из диффузионных источников, таких как с/х-во
Модель разработана Службой с/х исследований МСХ США
Цель - прогноз влияния землепользования на водные ресурсы
Входные параметры: данные о погоде, характеристиках почвы, топографии местности, растительности, характеристиках землепользования
Компоненты модели:
-метеорологические условия
-поверхностный, возвратный и подземный стоки
-инфильтрация,
-эвапотранспирация
-потери воды, накопление воды в прудах и водохранилищах
-рост зерновых культур и орошение
-содержание питательных веществ и пестицидов
Вопросы
1.Какие уравнения используются для описания изменения качества воды в реке?
2.Каков алгоритм расчета изменения качества воды в реке?
3.Для чего используются модели по качеству воды?
4.Что значить точечные и рассредоточенные источники загрязнения? Приведите примеры.
5.Какая основная цель модели SWAT?
6.Какие основные компоненты модели SWAT?