KÖRNYEZETI MODELLEK

MI A CÉLJA A MODELLEZÉSNEK? (MIBEN SEGÍTENEK A KÖRNYEZETI MODELLEK? BONYOLULT RENDSZEREK MEGISMERÉSE (Segítenek a kölcsönhatások megismerésében, a meghatározó folyamatok felismerésében, a rendszer működésének megértésében)BONYOLULT RENDSZEREK MEGISMERÉSE (Segítenek a kölcsönhatások megismerésében, a meghatározó folyamatok felismerésében, a rendszer működésének megértésében) ELŐREJELZÉSEK KÉSZÍTÉSE (Meg tudjuk mondani, hogy egy meglévő/új létesítmény esetében milyen környezeti hatások várhatókELŐREJELZÉSEK KÉSZÍTÉSE (Meg tudjuk mondani, hogy egy meglévő/új létesítmény esetében milyen környezeti hatások várhatók MILYEN TERÜLETEKEN HASZNÁLUNK KÖRNYEZETI MODELLEKET? A VÁRHATÓ KÖRNYEZETI HATÁSOK ELEMZÉSÉHEZ (pl. autópálya, hulladéklerakó, a Környezeti Hatásvizsgálat részeként)A VÁRHATÓ KÖRNYEZETI HATÁSOK ELEMZÉSÉHEZ (pl. autópálya, hulladéklerakó, a Környezeti Hatásvizsgálat részeként) TERVEZÉSHEZ (pl. csatornahálózat, szennyvíztisztító telep)TERVEZÉSHEZ (pl. csatornahálózat, szennyvíztisztító telep) RENDSZEREK ÜZEMELTETÉSHEZ (pl. szennyvíztisztító telep)RENDSZEREK ÜZEMELTETÉSHEZ (pl. szennyvíztisztító telep) MILYEN TÍPUSÚ MODELLEK LÉTEZNEK? FIZIKAI MODELLEKFIZIKAI MODELLEK MATEMATIKAI (NUMERIKUS) MODELLEKMATEMATIKAI (NUMERIKUS) MODELLEK MIÉRT MODELLEZÜNK?

1.ISMERETEK GYŰJTÉSE A VIZSGÁLANDÓ RENDSZERRŐL (MÉRÉS!) 2.MODELL FELÉPÍTÉSE (ÁLLAPOTVÁLTOZÓK, KÖLCSÖNHATÁSOK) 3.KALIBRÁLÁS: „BEÁLLÍTJUK” A MODELL PARAMÉTEREKET A MÉRÉSEK ALAPJÁN 4.IGAZOLÁS: MŰKÖDIK-E A MODELL? (FUTTATÁSOK: EREDMÉNYEK ÖSSZEHASONLÍTÁSA A KALIBRÁLÁSTÓL FÜGGETLEN ADATSORRAL) 5.BIZONYTALANSÁGOK VIZSGÁLATA: MILYEN PONTOSAN TUDUNK ELŐREJELEZNI? 6.MODELL HASZNÁLATA MODELLEZÉS LÉPÉSEI HOGYAN VÁLASSZUNK MODELLT?  MI A CÉL?  MILYEN MÉRÉSI ADATAINK VANNAK?  CSAK OLYAN MODELLT HASZNÁLJUNK, AMELYIKRŐL TUDJUK, HOGYAN MŰKÖDIK (A MODELLEK NEM HELYETTESÍTIK A SZAKTUDÁS ÉS KÖNNYEN TÉVÚTRA VEZETNEK!!!)

VÍZMINŐSÉGI MODELLEK ALKALMAZÁSA: MEGÉRTÉS, ELŐREJELZÉS, TERVEZÉS, ÜZEMELTETÉS

TRANSZPORT MODELLEK: SZENNYEZŐANYAGOK TERJEDÉSE KÜLÖNBÖZŐ KÖZEGEKBEN (VÍZ, LEVEHŐ, TALAJ) KONVEKTÍV TRANSZPORT (KONVEKCIÓ) A SZENNYEZŐK „UTAZNAK” AZ ÁRAMLÁSSAL A SEBESSÉGGEL ARÁNYOS DIFFÚZIÓ ELKEVEREDÉST OKOZ KONCENTRÁCIÓ CSÖKKENÉSHEZ VEZET A SEBESSÉGTÉR (ÁRAMLÁS) VÁLTOZÉKONYSÁGA, TURBULENCIA BEFOLYÁSOLJA ÜLEPEDÉS, KÉMIAI-BIOKÉMIAI ÁTALAKULÁSOK NEM KONZERVATÍV SZENYEZŐANYAGOK ESETÉN

SAJÓ-HERNÁD VÍZGYŰJTŐ: felszíni lefolyás modellezése

BALATON: SZÉL KELTETTE ÁRAMLÁSOK

LÉGSZENYEZÉS: CSÓVA ALAKJA A PONTFORRÁS KÖRÜL ISC-AERMOD (

CSÓVA SZÁMÍTÁSA : GAUSS ELOSZTÁS ÉS MÓDSZER Koncentráció számítása (3 dimenzió, konzervatív anyag):

v: Szélsebesség  : Távolságtól függő szórás, függ a légkör stabilitásától Meghatározása: - diagramm segítségével - számítással - számítással H: Effektív kéménymagasság (h + Δh) Kéményméretezés: Emisszió (M), szélsebesség (v) ismert feladat: x, y, z pontban adott határérték kémény milyen H magas legyen? Koncentráció számítása (3 dimenzió, konzervatív anyag):

SZENNYVÍZBEVEZETÉS FOLYÓBA: SZENNYEZŐANYAG CSÓVA c max  M [kg/s] c max ) 4 exp( 2 2 xD yv xvDh M C(x,y) y x xy    Csóva alakja: normál eloszlás (Gauss) c max B D v L y x  Első elkeveredési távolság (part elérése): V x : sebesség (m/s) D y : keresztiráyú diszperziós tényező (m 2 /s)

SZENNYEZŐANYAG-HULLÁM LEVONULÁSA FOLYÓBAN Lökésszerű, havária-jellegű terhelések Időben erősen változó terhelések Analitikus megoldás: X v x : sebesség (konst,), D x : diszperziós téneyző (konst.) Alapegyenlet (1 dimenzióban):

Cianid hullám levonulása a Tiszán: mért és számított cianid koncentrációk

© Koncsos L. ZALAVÍZ ELKEVEREDÉSE: 2 D TRANSZPORT

Tiszaújváros: vízkivétel és melegvíz visszavezetés

A szennyezés terjedése a talajvízben

Vízminőségi modellek Oxigén háztartást befolyásoló folyamatok: szervesanyag lebomlása, nitrifikáció, fotoszintézis, légzésOxigén háztartást befolyásoló folyamatok: szervesanyag lebomlása, nitrifikáció, fotoszintézis, légzés Tápanyagforgalom, eutrofizációTápanyagforgalom, eutrofizáció Tápláléklánc modellek (alga, zooplankton, makrofitonok, halak... stb)Tápláléklánc modellek (alga, zooplankton, makrofitonok, halak... stb)......

AZ OLDOTT OXIGÉN HÁZTARTÁS SZERVESANYAG LEBOMLÁS ÉS ÖNTISZTULÁS SZERVESANYAG LEBOMLÁS ÉS ÖNTISZTULÁS EGYSZERŰ O 2 HÁZTARTÁSI MODELL: SZENNYVÍZ SZERVESANYAG (BOI 5 ) HETEROTRÓF BAKTÉRIUMOK (SZERVES SZÉN LEBONTÁSA) OXIGÉNBEVITEL O2O2O2O2

BOI O2O2 SZERVESANYAG EMISSZIÓ O 2 BEVITEL ÜLEPEDÉS Streeter & Phelps (1925-ben az Ohio folyóra alaklmazott modell) Oldott oxigén koncentráció változása a szennyvízbevezetés alatt SZERVESANYAG LEBOMLÁS HATÁSA AZ OXIGÉN HÁZTARTÁSRA: Koncentráció minimuma → kritikus hely Emisszió

KIS-BALATON FLSŐ TÁROZÓJÁRA ALKALMAZOTT DIMNAMIKUS MODELL DINAMIKUS MODELL KALIBRÁLÁSA

Év % FELSŐ TÁROZÓ ALSÓ TÁROZÓ ELŐREJELZÉS: TÁPANYAG (ÖP) VISSZATARTÁS VÁRHATÓ JÖVŐBELI ALAKULÁSA

A halgazdálkodás hatása: Tatai Öregtó halszerkezet változásaalgák csökkenése SZ M Chl-a J F M Á M J J A S O N D mg/m 31996

HIDRODINAMIKA ÉS TRANSZPORT

Alga, Detritus-P, Oldott reaktiv P, Szervetlen partikulált P, BOI Oldott oxigén, Nitrát-N Ammonia-N, Lebegőanyag, Coli-baktérium VÍZMINŐSÉG VÁLTOZÁSA Modellben szereplő állapotváltozók:

Környezeti monitoring Célra orientált, szervezett mérési és kiértékelési tevékenység, amelynek segítségével a vizsgálandó környezeti elem állapotát, annak változását és ezeknek az ismeretében az állapot romlást előidéző okokat figyelemmel tudjuk kísérni ill. meg tudjuk határozni. Cél: Információ nyerés egy aktív, tudatos környezetgazdálkodáshoz. Szükséges feltételek: Jól megszervezett mintavétel és adatfeldolgozás.

KÖRNYEZETI MONITORING: CÉLOK  Információ gyűjtés a környezet állapotáról: térbeli és időbeli változások megfigyelése  Az állapot változást kiváltó okok feltárása (beavatkozások tervezése - emisszió)  Minősítés (környezetminőség - környezethasználatok), osztályozás  Trend detektálás  Átlagok (terhelések) és kritikus koncentrációk becslése  Határértékek megsértése (hatósági feladat)  Havária jellegű szennyezések nyomon követése ("early warming„ - korai riasztó rendszer)

Információ időbeliségének értelmezése: t1t1 Időben változó értékű információ: i 1 0 t < t 1 t 1

Vízminőségi monitoring elemei: Mintavételezés (ritkán on-line mérés)Mintavételezés (ritkán on-line mérés) Minták szállítása és laboratóriumi elemzéseMinták szállítása és laboratóriumi elemzése (akkreditció és interkalibráció) (akkreditció és interkalibráció) Eredmények tárolása, adatkezelésEredmények tárolása, adatkezelés Az adatok elemzése, kiértékeléseAz adatok elemzése, kiértékelése Az ehhez szükséges hidrológiai, morfológiai stb. adatokAz ehhez szükséges hidrológiai, morfológiai stb. adatok Az eredmények megjelenítéseAz eredmények megjelenítése Hozzáférés biztosításaHozzáférés biztosítása

Felszíni vizek vízminőségi törzshálózata ( MSZ 12749)

A jelenlegi vízminőségi hálózattal lefedett vízfolyás szakaszok az összeshez képest

sötétkamra Megvilágítás monokromatikus fénnyel minta fotonszámláló számítógép MÉRŐÁLLOMÁS KESZTHELYEN

KÉSLELTETETT FLUORESZCENCIA NAPI VÁLTOZÁSA KF/KF max kékalga és zöldalga óra napfelkelte

Kérdések: Környezeti modellek és monitoring 1.Mire használhatók a környezeti modellek az építőmérnöki/környezetmérnöki gyakorlatban? Soroljon fel példákat! 2.Mi a különbség a fizikai modellek és a numerikus modellek között? 3.Sorolja fel a modellezés fontosabb lépéseit! 4.Mit jelent a kalibrálás? Mi a különbség a kalibrálás és az igazolás között? 5.Mi a konvekció és a diffúzió? Mi a hatásuk a szennyezők terjedésére? 6.Rajzolja fel a szennyezőanyag csóva alakját (a) egy kéményből kilépő füstgáz emisszió, (b) egy folyóba vezetett szennyvíz esetére! 7.Hogyan változik egy folyóban az oldott oxigén koncentrációja szervesanyag tartalmú szennyvíz bevezetése alatt? Rajzolja fel alakhelyesen! 8.Milyen célt szolgál a környezeti monitoring? 9.Sorolja fel egy monitorig rendszer főbb elemeit! 10.Mit jelent a „early warming” (korai riasztás)? Mire használunk ilyen rendszereket?