NEM-PONTSZERŰSZENNYEZŐANYAGTERHELÉSEKMEGHATÁROZÁSA.

Az előadások a következő témára: "NEM-PONTSZERŰSZENNYEZŐANYAGTERHELÉSEKMEGHATÁROZÁSA."— Előadás másolata:

1 NEM-PONTSZERŰSZENNYEZŐANYAGTERHELÉSEKMEGHATÁROZÁSA

2 SZENNYEZÉS FORRÁSAI ÉS TERJEDÉSI ÚTVONALAI

3 Csapadék Hőmérséklet Sugárzás VízhasználatTerülethasználat EmissziókTechnológiák VÍZGYŰJTŐRENDSZER (domborzat, vízhálózat, talaj, növényzet) Felszíni lefolyás Evapotranszspiráció Szivárgó víz Erózió, felkeveredés és kiülepedés Biokémiai reakciók és anyagforgalom Szorpció, deszorpció Transzport- folyamatok MEDERBELI LEFOLYÁS (felszíni és alaphozam) ÜLEDÉK VÍZMINŐSÉG (oldott és szilárd formák) ANTROPOGÉN TEVÉKENYSÉGEK TERMÉSZETI TÉNYEZŐK LEFOLYÁS- KOMPONENSEK TRANSZPORT-, ÁTALAKULÁSI -, VESZTESÉGI FOLYAMATOK INPUT OUTPUT

4 VÍZGYŰJTŐRŐL SZÁRMAZÓ TERHELÉSEK L1L1 L2L2 L3L3 L4L4 L 111 L211L211 L11L11 L12L12 L 21 L 22 L 31 E2E2 E3E3 E 11 E 21 L i – meder terhelése (anyagáram) – ellenőrzési pontok E i – vízgyűjtőről származó terhelés (emisszió) a i – átviteli tényező (transzmisszió)(1-a = visszatartás a mederben) L 3 = (L 4 + L 31 +  E 3 ) a 3 L 21 = (L 22 + L 211 +  E 21 ) a 21 L 2 = (L 3 + L 21 +  E 2 ) a 2 L 11 = (L 12 + L 111 +  E 11 ) a 11 L 1 = (L 2 + L 21 ) a 1

5 Terhelés számítása: L i – Anyagáram az i-dik ellenőrzési ponton m – mellékfolyók száma az i-dik szakaszon E – az i-dik szakaszt érő vízgyűjtő eredetű terhelés (emisszió) j – emissziós források száma az i-dik szakaszon a – az i-dik szakaszon érvényes átviteli tényező L p – pontszerű szennyezőforrás (t/év)  p – pontszerű forrás transzmissziós tényezője (-) L np – diffúz szennyezőforrrás (t/év) l – fajlagos területi terhelés (t/ha,év) A – a fajlagos terheléshez tartozó vízgyűjtőterület (ha)  np – diffúz terhelés transzmissziós tényezője (-) ( 1-  = visszatartás a vízgyűjtőn)

6 A számítás korlátjai: Ellenőrzési pontokon mért anyagáram mintavételi hibája (mérési, analitikai módszerek és eszközök, stb.)Ellenőrzési pontokon mért anyagáram mintavételi hibája (mérési, analitikai módszerek és eszközök, stb.) Átviteli tényező a mederben ismeretlen – vízminőségi modell!Átviteli tényező a mederben ismeretlen – vízminőségi modell! Pontszerű terhelések: becslés (lakosegyenérték, fajlagos kibocsátások), mérésPontszerű terhelések: becslés (lakosegyenérték, fajlagos kibocsátások), mérés Diffúz terhelés: területi jellemzők, irodalmi adatok (fajlagos területi terhelés), modell – időbeli változékonyság!Diffúz terhelés: területi jellemzők, irodalmi adatok (fajlagos területi terhelés), modell – időbeli változékonyság! Visszatartás a vízgyűjtőn (transzmissziós tényező): ismeretlen – transzportmodell a vízgyűjtőnVisszatartás a vízgyűjtőn (transzmissziós tényező): ismeretlen – transzportmodell a vízgyűjtőn

7 Terhelésszámítás mért adatokból Problémák:  Alacsony mintavételi gyakoriság Módszerek a becslés pontosítására (N Q >> n C ) :  Átlagolásos módszerek  Aránybecslés  Regressziós módszerek  Eltérő mintaszám (N Q >> n C )  Rövididejű árhullámok (kisvízfolyások!)

8 napi vízhozam, havi koncentráció (Dolan et al., 1981); napi vízhozam, háromhavi konc. (Dolan et al., 1981); egyszerű számtani átlag (Dolan et al., 1981); havi vízhozam és koncentr. (Ferguson, 1987); háromhavi vízhozam és konc. (Ferguson, 1987); rétegzett átlagterhelés (Verhoff at al, 1980) Az éves átlag terhelés becslésre kidolgozott átlagolási módszerek

9 Az éves átlag terhelés becslésre kidolgozott aránybecslő módszerek (Cochran, 1967); (Hartley és Ross, 1954); (Quenouille, 1959); (Mickey, 1959); (Beale, 1962); (Tin, 1965)

10 Terhelésszámítás regressziós módszerekkel Sok esetben nincs statisztikailag elfogadható korreláció Vízhozam és koncentráció / terhelés közötti korreláció Több vízgyűjtő adatai alapján kidolgozott regressziók Eltérő korrelációs-típusok, ill. független paraméterek Gyakorisági problémák, pontatlanságok

11 Jellemző vízhozam-koncentráció / terhelés kapcsolatok Vízhozam Koncentráció Anyagáram

12 L - tápanyaghozam [t/év], L 0 - hipotetikus hozam zérus lefolyás esetén [t/év], C á - átlagos tápanyag koncentráció [mg/l], Q - lefolyás [m 3 /s] Pontszerű források okozta anyagáramok megállapítása: Lineáris összefüggés esetén L p - tápanyaghozam a pontforrásokból [t/év], Q p – pontforrások hozama [m 3 /d].

13 MÉRÉSI ADATOK ELEMZÉSE: FAJLAGOS TERÜLETI TERHELÉSEK Összetartozó diszkrét vízhozam-koncentráció értékek alapján Egyedi vízgyűjtő-vizsgálatok, ill. területhasználat-típusok jellemző értékei Ismeretlen mederbeli visszatartás miatt pontatlan emisszió-értékek Kiterjeszthetőségi problémák, mérési gyakoriság okozta hibák Szakirodalom: értéktartományok

14 Fajlagos területi terhelés jellemző értékei (kg/ha/év) TerülethasználatKOIÖNÖPN/PForrás Mezőgazdasági terület 48-275 20.6 0.7-53 10-20 29.6 0.7-8.2 0.25-1.35 0.79 6.1 18.8 37.5 123123 Legelő 13-28 31.8 1.1-5.3 1.1-3.3 16.6 0.3-0.5 0.02-0.5 0.55 8.0 8.5 30.2 123123 Erdő 43 1.4-33 8-10 3.6 0.02-1 0.3 33.7 17.6 12 123123 Szőlő, gyümölcsös 20.6 0.1-260 38-67 29.6 0.8-20 0.8-201 0.79 12.5 5.2 37.5 123123 Városi terület 260-1050 282 2-9.7 6-10 19.7 0.5-1.5 1.1-5.6 2.7 5.8 2.4 7.3 123123 1. VITUKI, 1996, 2. Jolánkai, 1984, 3. JICA, 1998

15 NEM-PONTSZERŰ SZENNYEZÉSEK MODELLEZÉSE Szabályozási stratégiák felállítása és a tervezett beavatkozások várható hatásainak értékelése Döntéshozás elősegítése (BMP) Problémafeltárás, a folyamatok részletesebb megismerése A jelenlegi állapot kvantitatív leírása Monitoring nélküli területek vizsgálata ELŐREJELZÉS SZIMULÁCIÓ

16 EGYSZERŰ VÍZGYŰJTŐMODELLEK (SCREENING MODELS) Éves átlagos terhelések számítása Egyes területhasználati kategóriák szerinti bontás Felszíni lefolyás és erózió empirikus összefüggésekkel Becsült konstans koncentrációértékek Számítás fajlagos területi terhelésekkel Egyszerű módszerek a kritikus területek kiszűrésére

17 EGYSZERŰ VÍZGYŰJTŐMODELLEK ELŐNYÖK Relative egyszerű alkalmazhatóság Kismértékű adatigény Költséghatékony HÁTRÁNYOK Bizonytalansági problémák Szabályozás hatása csak egy konstans visszatartási arányban jelentkezik Komplex vízgyűjtőknél hosszadalmas Kiterjeszthetőségi problémák ALKALMAZÁS: ÁLTALÁNOS VIZSGÁLATOK, PROBLÉMAFELTÁRÁS

18 HIDROLÓGIAI ALAPÚ MODELLEK (SIMULATION MODELS) Térbeli és időbeli felbontás lehetősége A meghatározó folyamatok részletesebb elemzése Megnövekedett paramétermennyiség és adatigény Számítógépes háttér Több részmodellből álló integrált eljárások Vízgyűjtő-hidrológia modellezésén alapszik Üledék- és szennyezőanyag-transzport modellezése is

19 MODELLEK LÉPTÉK SZERINTI CSOPORTOSÍTÁSA TÉRBELI Összevont paraméterű (teljesen homogén) Osztott paraméterű (cella alapú) Részterületen összevont paraméterű (átmenet) IDŐBELI Folytonos időlépésű (nap) Esemény-alapú, dinamikus (óra) Hosszútávú (hónap, év)

20 HIDROLÓGIAI ALAPÚ MODELLEK ELVI SÉMÁJA HIDROLÓGIAI ALMODELL SZENNYEZŐANYAG FORRÁS ÉS TRANSZPORT ALMODELL ERÓZIÓS ALMODELL BEFOGADÓ VÍZMINŐSÉGI MODELLJE VÍZMINŐSÉG A KIFOLYÁSI SZELVÉNYNÉL VÍZGYŰJTŐ EMISSZIÓS MODELL

21 HIDROLÓGIAI ALMODELL QcQc QbQb QsQs QiQi QlQl QdQd I1I1 ET P, S I2I2 R QlQl VÍZMÉRLEG-EGYENLET

22 ERÓZIÓS ALMODELL KIMOZDULÓ TALAJSZEMCSÉK MOZGÓ HORDALÉK MEDERBE BEKERÜLŐ HORDALÉK VÍZGYŰJTŐN MARADÓ HORDALÉK Felszíni lefolyás Kiülepedés, Tározódás Szállítódás Csapadék Felkeveredés Eróziós potenciál

23 SZENNYEZŐANYAG ALMODELL Oldott szervetlen Szerves Erózió Kicsapódás/Oldódás Lemosódás Elillanás Szorpció/Deszorpció Aratás Trágyázás Kimosódás Légköri kiülepedés/fixáció Immob./Miner. Aktív partikulált Inaktív partikulált

24 BEFOGADÓ VÍZMINŐSÉGI ALMODELL

25 MODELLVÁLASZTÁS Cél definiálása Befogadó jellemzői Adatigény kielégíthetősége Modell bizonytalanságok Tér- és időlépték megválasztása Modellelmélet ismerete