نمذجة جودة المياه

تعتمد نمذجة جودة المياه على بيانات جودة المياه باستخدام تقنيات المحاكاة الرياضية . تساعد هذه النمذجة على فهم أهمية قضايا جودة المياه، وتوفر أدلة لصناع السياسات لاتخاذ قرارات سليمة للحد من تلوث المياه. ^{[ 1 ]} كما تساعد نمذجة جودة المياه على تحديد العلاقات بين مصادر التلوث وجودة المياه، بالإضافة إلى تحديد الثغرات المعلوماتية. ^{[ 2 ]} ونظرًا لتزايد استخدام الإنسان للمياه العذبة، تكتسب نمذجة جودة المياه أهمية خاصة ^{[ 3 ]} على المستويين المحلي والعالمي. ولفهم التغيرات في ندرة المياه وتغير المناخ والعامل الاقتصادي لموارد المياه، والتنبؤ بها بمرور الوقت، ^{[ 1 ]} تعتمد نماذج جودة المياه على بيانات كافية تشمل المسطحات المائية على المستويين المحلي والعالمي.

يتألف نموذج جودة المياه النموذجي من مجموعة من المعادلات التي تمثل الآليات الفيزيائية التي تحدد موقع وحركة الملوثات في المسطح المائي. ^{[ 4 ]} تتوفر نماذج لمكونات النظام الهيدرولوجي الفردية، مثل الجريان السطحي . ^{[ 5 ]} تتناول النماذج الشاملة للأحواض جوانب النقل الهيدرولوجي ، وتُستخدم في تطبيقات المحيطات والمصبات. غالبًا ما تُستخدم طرق الفروق المحدودة لتحليل هذه الظواهر، ويتطلب ذلك في أغلب الأحيان نماذج حاسوبية معقدة وكبيرة . ^{[ 6 ]}

بناء نموذج

تستخدم نماذج جودة المياه المختلفة معلومات متنوعة، ولكنها تشترك عمومًا في هدف واحد، وهو توفير أدلة تدعم قضايا المياه. ويمكن أن تكون هذه النماذج حتمية أو إحصائية، وذلك بحسب نطاق النموذج الأساسي، والذي يعتمد بدوره على ما إذا كانت المنطقة المدروسة محلية أو إقليمية أو عالمية. ^{[ 2 ]} ومن الجوانب الأخرى التي يجب مراعاتها عند تصميم نموذج ما، تحديد ما يجب فهمه أو التنبؤ به بشأن منطقة البحث، بالإضافة إلى وضع أي معايير لتحديد نطاق البحث. ومن الجوانب الأخرى لبناء نموذج جودة المياه، معرفة الجمهور المستهدف والهدف المحدد من عرض البيانات، مثل تحسين إدارة جودة المياه لصناع القرار في مجال جودة المياه لتحقيق أفضل النتائج الممكنة. ^{[ 7 ]}

الصيغ والثوابت المرتبطة بها

يتم نمذجة جودة المياه من خلال واحد أو أكثر من الصيغ التالية:

تركيبة النقل الإشعاعي
تركيبة النقل التشتتي
صيغة موازنة حرارة السطح
تركيبة تشبع الأكسجين المذاب
تركيبة إعادة التهوية
تركيبة إزالة الأكسجين الكربونية
صياغة الطلب البيوكيميائي النيتروجيني على الأكسجين
صيغة الطلب على الأكسجين في الرواسب (SOD)
صياغة عملية التمثيل الضوئي والتنفس
تركيبة درجة الحموضة والقلوية
تركيبة العناصر الغذائية (الأسمدة)
تركيبة الطحالب
تركيبة العوالق الحيوانية
تركيبة بكتيريا القولون (مثل الإشريكية القولونية )

نماذج سبارو

يُساعد نموذج SPARROW ("الانحدار المكاني المرجعي على سمات مستجمعات المياه") في دمج بيانات جودة المياه مع معلومات التضاريس. وبشكلٍ أكثر تحديدًا، تستخدم هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية (USGS) هذا النموذج لعرض التغيرات طويلة الأجل داخل مستجمعات المياه، وذلك لشرح قياسات المياه في المجاري المائية بشكلٍ أفضل، وعلاقتها بمصادر المياه في المنبع، وجودة المياه، وخصائص مستجمعات المياه. تتنبأ هذه النماذج بالبيانات لمختلف المقاييس المكانية، وتدمج بيانات تدفق المياه مع بيانات جودة المياه في مواقع عديدة في جميع أنحاء الولايات المتحدة. ركّز أحد نماذج SPARROW التي استخدمتها هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية على المغذيات في الأنهار والمصبات الرئيسية في الولايات المتحدة. وقد حسّن هذا النموذج فهمنا لمصادر المغذيات، ومسارات انتقالها في المسطحات المائية، ومصباتها النهائية (الخزانات، والمصبات الأخرى، إلخ). ^{[ 2 ]}

انظر أيضاً

مراجع

تانغ ، تينغ؛ ستروكال، مارينا؛ فان فليت، ميشيل تي إتش؛ سيونتجينز، بيت؛ بوريك، بيتر؛ كرويز، كارولين؛ لانغان، سيمون؛ وادا، يوشيهيدي (فبراير 2019). "ربط نمذجة جودة المياه على المستويات العالمية والأحواض والمحلية لتحسين إدارة جودة المياه في جميع أنحاء العالم" . الرأي الحالي في الاستدامة البيئية . 36 : 39-48 . Bibcode : 2019COES...36...39T . doi : 10.1016/j.cosust.2018.10.004 . hdl : 10067/1586430151162165141 .
1 2 3 بريستون، ستيفن د.؛ ألكسندر، ريتشارد ب.؛ وودسايد، مايكل د.؛ هاميلتون، بيكسي أ. (2009). نمذجة SPARROW - تعزيز فهم جودة المياه في البلاد (تقرير). ريستون، فرجينيا: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. doi : 10.3133/fs20093019 . صحيفة وقائع 2009-3019.
↑ بوزورغ حداد، أميد؛ سليماني، شيما؛ لويسيكا، هوغو أ. (يوليو 2017). "نمذجة معايير جودة المياه باستخدام الخوارزمية الجينية - انحدار متجه الدعم للمربعات الصغرى والبرمجة الجينية" . مجلة الهندسة البيئية . 143 (7): 04017021. doi : 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001217 . ISSN 0733-9372 .
↑ تشانغ، وانشون؛ وانغ، يان؛ بنغ، هونغ؛ لي، ييتينغ؛ تانغ، جوشان؛ وو، ك. بنجامين (فبراير 2010). "نموذج مُقترن لكمية ونوعية المياه لتحليل تخصيص المياه" . إدارة موارد المياه . 24 (3): 485-511 . doi : 10.1007/s11269-009-9456-8 . ISSN 0920-4741 . S2CID 153922326 .
↑ فاليه، ب.؛ موشالا، د.؛ ليسارد، ب.؛ فانروليغيم، ب.أ. (2014-04-03). "نموذج ديناميكي جديد لجودة المياه في أحواض تصريف مياه الأمطار كأداة لإدارة جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية: المفهوم والتحقق" . مجلة المياه الحضرية . 11 (3): 211-220 . doi : 10.1080/1573062X.2013.775313 . ISSN 1573-062X . S2CID 111045671 .
↑ ليو، ياوزي؛ لي، سيسي؛ والاس، كارلينجتون دبليو؛ تشاوبي، إندراجيت؛ فلانجان، دينيس سي؛ ثيلر، لورانس أو؛ إنجل، برنارد أ. (سبتمبر 2017). "مقارنة النماذج الحاسوبية لتقدير الهيدرولوجيا وجودة المياه في مستجمع مائي زراعي" . إدارة موارد المياه . 31 (11): 3641-3665 . doi : 10.1007/s11269-017-1691-9 . ISSN 0920-4741 . S2CID 158035959 .
↑ تانغ، تينغ؛ ستروكال، مارينا؛ فان فليت، ميشيل تي إتش؛ سيونتجينز، بيت؛ بوريك، بيتر؛ كرويز، كارولين؛ لانغان، سيمون؛ وادا، يوشيهيدي (2019-02-01). "ربط نمذجة جودة المياه على المستويات العالمية والأحواض والمحلية لتحسين إدارة جودة المياه في جميع أنحاء العالم" . الرأي الحالي في الاستدامة البيئية . 36 : 39-48 . Bibcode : 2019COES...36...39T . doi : 10.1016/j.cosust.2018.10.004 . hdl : 10067/1586430151162165141 . ISSN 1877-3435 .

وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA). مختبر البحوث البيئية، أثينا، جورجيا (1985). "معدلات وثوابت وصيغ حركية في نمذجة جودة المياه السطحية". الطبعة الثانية. رقم الوثيقة: EPA/600/3-85/040.

روابط خارجية

نمذجة جودة المياه SPARROW - هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية
نظام BASINS - نظام التحليل البيئي التابع لوكالة حماية البيئة الأمريكية، والذي يدمج نظم المعلومات الجغرافية وبيانات مستجمعات المياه الوطنية وأدوات التقييم البيئي والنمذجة.
نماذج وأدوات جودة المياه - وكالة حماية البيئة
نماذج لدراسات الحد الأقصى اليومي الإجمالي للأحمال البيئية - وزارة البيئة بولاية واشنطن
مجموعة أدوات نمذجة مستجمعات المياه - مركز أبحاث المياه الإلكترونية التعاوني، أستراليا
تقييم وتخطيط المياه (WEAP) ، وهو نموذج متكامل لتخطيط موارد المياه، بما في ذلك جودة المياه - معهد ستوكهولم البيئي (الولايات المتحدة الأمريكية)
نموذج التحميل والتخفيف التجريبي العشوائي (SELDM) - نموذج جودة مياه الأمطار التابع لهيئة المسح الجيولوجي الأمريكية
جودة المياه - برنامج جديد لنمذجة جودة المياه طوره فيلق المهندسين بالجيش الأمريكي

[Tang_39–48-1] تانغ ، تينغ؛ ستروكال، مارينا؛ فان فليت، ميشيل تي إتش؛ سيونتجينز، بيت؛ بوريك، بيتر؛ كرويز، كارولين؛ لانغان، سيمون؛ وادا، يوشيهيدي (فبراير 2019). "ربط نمذجة جودة المياه على المستويات العالمية والأحواض والمحلية لتحسين إدارة جودة المياه في جميع أنحاء العالم" . الرأي الحالي في الاستدامة البيئية . 36 : 39-48 . Bibcode : 2019COES...36...39T . doi : 10.1016/j.cosust.2018.10.004 . hdl : 10067/1586430151162165141 .

[USGS_2009-2] 1 2 3 بريستون، ستيفن د.؛ ألكسندر، ريتشارد ب.؛ وودسايد، مايكل د.؛ هاميلتون، بيكسي أ. (2009). نمذجة SPARROW - تعزيز فهم جودة المياه في البلاد (تقرير). ريستون، فرجينيا: هيئة المسح الجيولوجي الأمريكية. doi : 10.3133/fs20093019 . صحيفة وقائع 2009-3019.

[3] بوزورغ حداد، أميد؛ سليماني، شيما؛ لويسيكا، هوغو أ. (يوليو 2017). "نمذجة معايير جودة المياه باستخدام الخوارزمية الجينية - انحدار متجه الدعم للمربعات الصغرى والبرمجة الجينية" . مجلة الهندسة البيئية . 143 (7): 04017021. doi : 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001217 . ISSN 0733-9372 .

[4] تشانغ، وانشون؛ وانغ، يان؛ بنغ، هونغ؛ لي، ييتينغ؛ تانغ، جوشان؛ وو، ك. بنجامين (فبراير 2010). "نموذج مُقترن لكمية ونوعية المياه لتحليل تخصيص المياه" . إدارة موارد المياه . 24 (3): 485-511 . doi : 10.1007/s11269-009-9456-8 . ISSN 0920-4741 . S2CID 153922326 .

[5] فاليه، ب.؛ موشالا، د.؛ ليسارد، ب.؛ فانروليغيم، ب.أ. (2014-04-03). "نموذج ديناميكي جديد لجودة المياه في أحواض تصريف مياه الأمطار كأداة لإدارة جريان المياه السطحية في المناطق الحضرية: المفهوم والتحقق" . مجلة المياه الحضرية . 11 (3): 211-220 . doi : 10.1080/1573062X.2013.775313 . ISSN 1573-062X . S2CID 111045671 .

[6] ليو، ياوزي؛ لي، سيسي؛ والاس، كارلينجتون دبليو؛ تشاوبي، إندراجيت؛ فلانجان، دينيس سي؛ ثيلر، لورانس أو؛ إنجل، برنارد أ. (سبتمبر 2017). "مقارنة النماذج الحاسوبية لتقدير الهيدرولوجيا وجودة المياه في مستجمع مائي زراعي" . إدارة موارد المياه . 31 (11): 3641-3665 . doi : 10.1007/s11269-017-1691-9 . ISSN 0920-4741 . S2CID 158035959 .

[7] تانغ، تينغ؛ ستروكال، مارينا؛ فان فليت، ميشيل تي إتش؛ سيونتجينز، بيت؛ بوريك، بيتر؛ كرويز، كارولين؛ لانغان، سيمون؛ وادا، يوشيهيدي (2019-02-01). "ربط نمذجة جودة المياه على المستويات العالمية والأحواض والمحلية لتحسين إدارة جودة المياه في جميع أنحاء العالم" . الرأي الحالي في الاستدامة البيئية . 36 : 39-48 . Bibcode : 2019COES...36...39T . doi : 10.1016/j.cosust.2018.10.004 . hdl : 10067/1586430151162165141 . ISSN 1877-3435 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]