मॉडल के प्रकार जो पानी की गुणवत्ता के अध्ययन पर लागू होते हैं - वातावरण - 2025

पानी की गुणवत्ता के लिए मॉडल गणितीय सूत्र हैं जो पानी में प्रदूषकों के व्यवहार और प्रभावों का अनुकरण करते हैं। इस अर्थ में, कुछ मापदंडों और चर से शुरू होने वाले विभिन्न सूत्रों का उपयोग करके, प्रदूषकों के प्रभाव के संभावित परिदृश्य प्रस्तुत किए जाते हैं।

संदूषण के स्रोत और मूल्यांकन किए जाने वाले पानी के शरीर के आधार पर पानी की गुणवत्ता के विभिन्न मॉडल हैं। इन मॉडलों में गणितीय एल्गोरिदम पर आधारित कंप्यूटर प्रोग्राम शामिल हैं।

पानी की गुणवत्ता का मूल्यांकन। स्रोत: CSIRO

मॉडल विभिन्न चर और कारकों, और कुछ निश्चित इनपुट स्थितियों से क्षेत्र डेटा को एकीकृत करते हैं। इस डेटा से, मॉडल संभावित परिदृश्यों को उत्पन्न करते हैं, संभावनाओं के आधार पर समय और स्थान में डेटा को एक्सट्रपलेशन करते हैं।

जल निकाय के संदूषण का मूल्यांकन करने के लिए सबसे जानकारीपूर्ण पैरामीटर जैव रासायनिक ऑक्सीजन की मांग (बीओडी) है। अधिकांश मॉडलों में बीओडी की भिन्नता का आकलन उनके परिदृश्यों को उत्पन्न करने के लिए एक मानदंड के रूप में शामिल है।

सरकारों ने जल गुणवत्ता नियमों की स्थापना की है जो संभावित प्रदूषणकारी गतिविधियों को करने के लिए परमिट प्राप्त करने के लिए मिलना चाहिए। इस अर्थ में, किसी दिए गए गतिविधि के पानी की गुणवत्ता पर संभावित प्रभाव को समझने के लिए मॉडल एक उपयोगी उपकरण है।

गणितीय आधार

पानी की गुणवत्ता के व्यवहार का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किए गए मॉडल अंतर समीकरणों पर आधारित हैं। ये समीकरण एक फ़ंक्शन में परिवर्तन की मात्रा को दूसरे में परिवर्तन की परिमाण से संबंधित करते हैं।

नॉनलाइनियर अंतर समीकरणों का उपयोग जल गुणवत्ता मॉडल में किया जाता है, क्योंकि जल प्रदूषण प्रक्रियाएं जटिल हैं (वे एक रैखिक कारण-प्रभाव संबंध का जवाब नहीं देते हैं)।

पैरामीटर

एक निश्चित मॉडल को लागू करते समय मापदंडों की एक श्रृंखला को ध्यान में रखना आवश्यक है।

सामान्य तौर पर, जैविक ऑक्सीजन डिमांड (बीओडी), रासायनिक ऑक्सीजन डिमांड (सीओडी), नाइट्रोजन और फास्फोरस जैसे बुनियादी मानकों का अनुमान है।

बीओडी सबसे महत्वपूर्ण संदूषण संकेतकों में से एक है, क्योंकि उच्च मूल्य बड़ी संख्या में सूक्ष्मजीवों का संकेत देते हैं। अपने हिस्से के लिए, सीओडी रासायनिक साधनों द्वारा कार्बनिक पदार्थों को ऑक्सीकरण करने के लिए आवश्यक ऑक्सीजन की मात्रा को इंगित करता है।

मूल्यांकन किए जाने वाले पैरामीटर पानी के शरीर के प्रकार पर निर्भर करते हैं, या तो लेंटिक (झीलों, तालाबों, दलदलों) या लॉटिक (नदियों, नदियों)। प्रवाह, क्षेत्र को कवर, पानी की मात्रा, तापमान और जलवायु को भी ध्यान में रखा जाना चाहिए।

संदूषण के स्रोत का मूल्यांकन करने के लिए भी विचार करना आवश्यक है, क्योंकि प्रत्येक दूषित का एक अलग व्यवहार और प्रभाव होता है।

जल निकाय के निर्वहन के मामले में, इसके प्रकार के निर्वहन, प्रदूषक होते हैं और इसकी मात्रा पर विचार किया जाता है।

वर्गीकरण

पानी के निकायों में प्रदूषकों के व्यवहार को अनुकरण करने के लिए कई गणितीय मॉडल हैं। उन्हें उस प्रक्रिया के प्रकार के आधार पर वर्गीकृत किया जा सकता है जिस पर वे विचार करते हैं (भौतिक, रासायनिक, जैविक) या समाधान विधि का प्रकार (अनुभवजन्य, अनुमानित, सरलीकृत)।

इन मॉडलों को वर्गीकृत करने के लिए जिन कारकों पर ध्यान दिया जाता है वे हैं गतिशीलता और आयामीता।

गतिशील

स्थिर मॉडल मानते हैं कि प्रदूषक की स्थिति की संभाव्यता वितरण को दिए गए तात्कालिक या स्थान पर स्थापित करना पर्याप्त है। इसके बाद, वह उस संभाव्यता वितरण को अतिरिक्त रूप से उस समय के पानी के शरीर के सभी समय और स्थान पर विचार करता है।

गतिशील मॉडल में, यह माना जाता है कि प्रदूषक व्यवहार की संभावना समय और स्थान में बदल सकती है। अर्ध-गतिशील मॉडल भागों में विश्लेषण करते हैं और सिस्टम की गतिशीलता के लिए आंशिक सन्निकटन उत्पन्न करते हैं।

ऐसे कार्यक्रम हैं जो एक गतिशील और एक अर्ध-गतिशील मॉडल दोनों में काम कर सकते हैं।

परिमाणिकता

मॉडल जो मानता है कि स्थानिक आयामों के आधार पर, आयाम रहित, एक-आयामी (1D), दो-आयामी (2D) और तीन-आयामी (3D) हैं।

एक आयामहीन मॉडल को सभी दिशाओं में सजातीय माना जाता है। एक 1 डी मॉडल एक नदी के साथ स्थानिक भिन्नता का वर्णन कर सकता है, लेकिन इसके ऊर्ध्वाधर या क्रॉस सेक्शन में नहीं। एक 2 डी मॉडल इन आयामों में से दो पर विचार करेगा, जबकि एक 3 डी मॉडल में सभी शामिल होंगे।

उदाहरण

उपयोग किए जाने वाले मॉडल का प्रकार अध्ययन किए जाने वाले पानी के शरीर और अध्ययन के उद्देश्य पर निर्भर करता है, और प्रत्येक विशेष स्थिति के लिए कैलिब्रेट किया जाना चाहिए। इसके अलावा, सूचना की उपलब्धता और मॉडलिंग की जाने वाली प्रक्रियाओं को ध्यान में रखा जाना चाहिए।

नदियों, नदियों और झीलों में पानी की गुणवत्ता के अध्ययन के लिए मॉडल के कुछ उदाहरण नीचे वर्णित हैं:

QUAL2K और QUAL2Kw (जल गुणवत्ता मॉडल)

नकली निरंतर प्रवाह के तहत सभी पानी की गुणवत्ता चर का अनुकरण करता है। नदी के परिदृश्यों को विकसित करने के लिए बीओडी के दो स्तरों को व्यवस्थित करता है या कार्बनिक प्रदूषकों को नीचा दिखाने की क्षमता है।

यह मॉडल कार्बन, फास्फोरस, नाइट्रोजन, अकार्बनिक ठोस, फाइटोप्लांकटन और डिटरिटस की परिणामी मात्रा का अनुकरण करने की भी अनुमति देता है। इसी तरह, यह घुलित ऑक्सीजन की मात्रा का अनुकरण करता है, जो यूट्रोफिकेशन की संभावित समस्याओं की भविष्यवाणी करता है।

अन्य चर जैसे पीएच या रोगजनकों को खत्म करने की क्षमता भी अप्रत्यक्ष रूप से अनुमानित है।

STREETER-PHELPS मॉडल

यह एक नदी में एक निर्वहन के प्रभाव के क्षेत्र में एक विशिष्ट प्रदूषक की एकाग्रता के व्यवहार का मूल्यांकन करने के लिए एक बहुत ही उपयोगी मॉडल है।

सबसे महत्वपूर्ण प्रभाव पैदा करने वाले प्रदूषकों में से एक कार्बनिक पदार्थ है, इसलिए इस मॉडल में सबसे अधिक जानकारीपूर्ण चर ऑक्सीजन की मांग है। इसलिए, इसमें एक नदी में भंग ऑक्सीजन से जुड़ी मुख्य प्रक्रियाओं का गणितीय सूत्रीकरण शामिल है।

मॉडल MIKE11

यह कार्बनिक पदार्थों के क्षरण, प्रकाश संश्लेषण और जलीय पौधों की श्वसन, नाइट्रिफिकेशन और ऑक्सीजन विनिमय जैसी विभिन्न प्रक्रियाओं का अनुकरण करता है। यह प्रदूषकों के परिवर्तन और फैलाव की प्रक्रियाओं का अनुकरण करके विशेषता है।

RIOS मॉडल

इस मॉडल को वाटरशेड प्रबंधन के संदर्भ में डिजाइन किया गया था और यह बायोफिजिकल, सामाजिक और आर्थिक डेटा को जोड़ती है।

यह उपचारात्मक उपायों की योजना बनाने के लिए उपयोगी जानकारी उत्पन्न करता है और इसमें भंग ऑक्सीजन, बीओडी, कोलीफॉर्म और विषाक्त पदार्थों के विश्लेषण जैसे पैरामीटर शामिल हैं।

QUASAR मॉडल (नदी प्रणालियों के साथ गुणवत्ता सिमुलेशन)

नदी को खंडों में विभाजित किया गया है, जो सहायक नदियों, स्पिलवेज और सार्वजनिक इंटेक द्वारा परिभाषित है जो इससे आते या प्रस्थान करते हैं।

अन्य मापदंडों में, यह अमोनिया, नाइट्रेट्स, एस्चेरिचिया कोलाई, और भंग ऑक्सीजन के प्रवाह, तापमान, पीएच, बीओडी और एकाग्रता पर विचार करता है।

WASP (जल गुणवत्ता विश्लेषण सिमुलेशन कार्यक्रम)

आप विभिन्न आयामों (1 डी, 2 डी या 3 डी) में पानी के शरीर के अध्ययन के लिए संपर्क कर सकते हैं। इसका उपयोग करते समय, उपयोगकर्ता निरंतर या अलग-अलग गतिज परिवहन प्रक्रियाओं में प्रवेश करने का विकल्प चुन सकता है।

बिंदु और गैर-बिंदु अपशिष्ट निर्वहन शामिल किए जा सकते हैं और उनके अनुप्रयोगों में विभिन्न भौतिक, रासायनिक और जैविक मॉडलिंग रूपरेखाएं शामिल हैं। यहां अलग-अलग पहलुओं जैसे कि यूट्रोफिकेशन और विषाक्त पदार्थों को शामिल किया जा सकता है।

एक्वासिम मॉडल

इस मॉडल का उपयोग नदियों और झीलों दोनों में पानी की गुणवत्ता का अध्ययन करने के लिए किया जाता है। यह प्रवाह चार्ट की तरह काम करता है, जिससे बड़ी संख्या में मापदंडों को अनुकरण करने की अनुमति मिलती है।

संदर्भ

1. Castro-Huertas MA (2015) कोलंबिया के विभाग, गुआदिका नदी के पानी की गुणवत्ता के मॉडलिंग में QUAL2KW का अनुप्रयोग। डिग्री का काम। इंजीनियरिंग और वास्तुकला के संकाय, रासायनिक इंजीनियरिंग विभाग, राष्ट्रीय कोलम्बिया विश्वविद्यालय। कोलम्बिया। 100 पी।
2. Di Toro DM, JJ Fitzpatrick और RV Thomann (1981) जल गुणवत्ता विश्लेषण सिमुलेशन कार्यक्रम (WASP) और मॉडल सत्यापन कार्यक्रम (MVP) - प्रलेखन। हाइड्रोसाइंस, इंक।, वेस्टवुड, एनवाई, यूएस ईपीए के लिए, डुलुथ, एमएन, कॉन्ट्रैक्ट नंबर 68-01-3872।
3. लोपेज़-वेज़्केज़ सीएम, जी ब्यूट्रॉन-मेन्डेज़, एचए गार्सिया और एफजे ग्रीवांटेस-कैरिलो (एड्स।) (2017)। जैविक अपशिष्ट जल उपचार। सिद्धांत, मॉडलिंग और डिजाइन। IWA प्रकाशन। 580 पी।
4. माटोवेलल सी (2017) तबके नदी माइक्रो-बेसिन में लागू पानी की गुणवत्ता का गणितीय मॉडल। किलकना तकनीकी पत्रिका 1: 39-48।
5. ऑर्डोनेज़-मोनकाडा जे और एम पलासियोस-क्यूवेडो (2017) जल गुणवत्ता मॉडल। कंसेरारनिया वियाल उनियोन डेल सुर। एसएच कंसोर्टियम। डबल कैरिजवे। Rumichaca-Pasto। नारीनो विभाग। एचएसई, एसिसोरिया ई इनगेनिएरा एम्बिएंटल एसएएस 45 पी।
6. रीचर्ट पी (1998) एक्वासिम 2.0 - उपयोगकर्ता मैनुअल, जलीय प्रणालियों की पहचान और सिमुलेशन के लिए कंप्यूटर प्रोग्राम, स्विस फेडरल इंस्टीट्यूट फॉर एनवायरनमेंटल साइंस एंड टेक्नोलॉजी (ईएडब्ल्यूएजी), स्विट्जरलैंड।
7. रेंडन-वेलज़केज़ सीएम (2013) झीलों और जलाशयों में पानी की गुणवत्ता के गणितीय मॉडल। थीसिस। अभियांत्रिकी संकाय। नेशनल ऑटोनॉमस यूनिवर्सिटी ऑफ मैक्सिको। मेक्सिको, डीएफ 95 पी।