A BHTWaQe modell vízminv zminőségi moduljának alkalmazási lehetőségei Vízminőség g modellezés Dr. Kutics Károly K Balatoni Integráci ciós s Kht. felkért szakért rtője K+F Consulting Kft. Siófok 2006. június 29.
A Balaton kiterjedése a törtt rténelem folyamán Forrás: Nyudukövizig Kutics 2006/06
A Balaton két k t dimenziós s Hidrodinamikai, Termodinamikai és s VízminV zminőségi modellje Dr. Wake Akio Harada Yuichi Hirayama Akihiko
Balaton Hydrodynamics, Thermodynamics and Water Quality Model = BHTWaQe Model Keresztapa : Szalay Miklós
Vízminőségi modellek Oldott oxigén n modell (DO, BOI, KOI) Eutrofizáci ciós s modell (tápanyag forgalmi) Toxicitási modell Integrált modellek A BHTWaQe modell vízminv zminőségi modulja eutrofizáci ciós s modell
Eutrofizáci ciós s modellek 1 Vollenweider (OECD) Chl-a average vs Pj (after Herodek et al, 1988) 100 y = 0.3741x 0.801 R 2 = 0.7746 Chl-a av, mg/m3 10 1 0.1 Text 1 10 100 1000 Pj/(1+Tw^0.5), mg/m3 OECD Lakes Lake Balaton
Eutrofizáci ciós s modellek 2 BEM Modell Kutas, Herodek (BLKI, IIASA)
Eutrofizáci ciós s modellek 2 BEM Modell Kutas, Herodek (BLKI, IIASA)
Eutrofizáci ciós s modellek 3 Chesapeake Bay Model, USA
Eutrofizáci ciós s modellek 4 AQUATOX Model, US EPA Átl. hiba: 80 % R 2 = 0.028 Chl-a a koncentráci ció az Onondaga tóbant (USA, New York, 12 km 2 )
Eutrofizáci ciós s modellek KvVM Chl-a Forecast by the Ministry of Env. and Water (Data of 2003, May-September period) 80 70 Forecast concentration, mg/m3 60 50 40 30 20 10 0 y = 0.9817x R 2 = 0.1944 Error: 111 % 0 10 20 30 40 50 60 70 80 Measured concentration, mg/m3
Eutrofizáci ciós s modellek Következtetés: az alga koncentráci ció változásának modellezése nem könnyű feladat, nagy hibával és s kis megbízhat zhatósággal jellemezhető
A BHTWaQe Modell jellemzői i 1 Rendkívül l nagy térbeli t és s időbeli (10 perc) felbontás
A BHTWaQe Modell jellemzői i 1 Hidrodinamikai modul: sekély tót egyenletek és s a kontinuitási egyenlet vízmv zmélység g szerint integrált formája Bemenő adatok: bathimetria, kezdeti vízállv llás; Idősorok sorok: befolyások sok, kifolyás, szélsebess lsebesség, szélir lirány, nettó párolgás, vízhőmérséklet Kutics 2006/06
A BHTWaQe Modell jellemzői i 2 m/s Hidrodinamikai komponens: Kimenő adatok: : 2-D 2 vízállások,, 2-D 2 vektoros áramlási kép, k, 2-D 2 hullám m magasság idősorok Kutics 2006/06
Kutics 2006/06 A BHTWaQe Modell jellemzői i 3 Nyomjelző részecskék vándorlása Nyomjelző részecskék k vándorlv ndorlása
A BHTWaQe Modell jellemzői i 4 Termodinamikai modul Termodinami namikai modul Kutics 2006/06
A BHTWaQe Modell jellemzői i 4 Vízminőségi modul Biokémiai komponens: változó sejt sztöichiometriájú ( sejt kvóta ) foszfor cirkulációs modell, kölcsönhatás az üledékkel ; az üledék P nem állapotváltozó. Bemenő adatok: 2-D áramlási mező, hőmérsékleti mező, vízmélység, napsugárzás, szél sebesség és irány, tápanyag (foszfor) terhelés idősorok Kutics 2006/06
A BHTWaQe Modell jellemzői i 5 Vízminőségi modul Biokémiai komponens Kimenő adatok: A chl-a a koncentráci ció két t dimenziós s eloszlása sa Animáci ció Kutics 2006/06
A BHTWaQe Modell jellemzői i 6 Vízminőségi modul Kutics 2006/06
Biokémiai komponens: Kimenő adatok: A lebegőanyag (SS) és s az oldott szervetlen foszfor (PO4-P P koncentráci ciók k két k dimenziós s eloszlása sa A BHTWaQe Modell jellemzői i 7 Vízminőségi modul Kutics 2006/06
A BHTWaQe Modell mennyire pontos? Biokémiai komponens Kimenő adatok: A chl-a a koncentráci ciók k szezonális változv ltozása a Balaton négy n medencéjében ( a BHTWaQe model kiválasztott pontjaiban) Kutics 2006/06
A BHTWaQe Modell Potenciális felhasználás Rövid, maximum 1 hónapos h vízminv zminőségi (klorofill-a) előrejelz rejelzés s két k t dimenzióban (strandok!) Szcenári rió analízis (maximum 1 éves időtávban) a hőmérsh rséklet változv ltozására (felmelegedés) való érzékenység g vizsgálata, a vízszintváltozás, a külsk lső terhelés s változv ltozására való érzékenység, sérülékenyss kenység vizsgálata A vízminv zminőségi modul továbbfejleszt bbfejlesztése se lehetővé tenné a közép k és hosszabb távút előrejelz rejelzéseket is a vízgyv zgyűjtőn n tervezett vagy végrehajtott v terhelés s csökkent kkentési intézked zkedések hatásainak elemzése, előrejelz rejelzése Kutics 2006/06
A BHTWaQe Modell továbbfejleszt bbfejlesztése se 1 BHTWaQeKK Model Külső P terhelés P1, P2, P3 Vízoszlop P1,P2, P3, B P kilépés: kifolyás P1, P2, P3 Üledék reszuszpenzió és P deszorpció, P4 Diffúzió P4, P1 Szedimentáció (algab, P2, detritusz P3) Aktív üledék réteg, P4 Stabilizált (inert) üledék réteg P immobilizáció ( öregedés ) A módosított BHTWaQe modell elvi sémája
A BHTWaQe Modell továbbfejleszt bbfejlesztése se 2 A vízoszlopban lejátsz tszódó folyamatok A medencék k kapcsolódása sa Egyéb hozzáfolyás Hozzáfolyás Hozzáfolyás Hozzáfolyás Zala Keszthelyi medence (1) Szigligeti medence (2) Szemesi medence (3) Siófoki medence (4) Sió
A BHTWaQe Modell továbbfejleszt bbfejlesztése se 2 A modell struktúrája a StellaResearch programban
A továbbfejlesztett modell alkalmazása 1 2-a. ábra. Chl-a 1994 Keszthelyi medence RCAO-H B2 szcenárió 2-d. Ábra. Chl-a 1994 Siófoki medence RCAO-H B2 szcenárió Chl-a koncentráció, mg/l 250 200 150 100 50 0 KeszthelySim KeszthelySimWQ KeszthelyExp 0 100 200 300 400 Nap Chl-a koncentráció, mg/l 200 150 100 50 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400 Nap SiófokSim SiófokWQ SiófokExp Éghajlatváltozási szcenári riók k vízminv zminőségre gyakorolt hatásának vizsgálata
A továbbfejlesztett modell alkalmazása 2 Alap szcenári rió (1994) 80 % csökkent kkentés 150% növekedn vekedés Foszfor terhelési szcenári riók k vizsgálata
A továbbfejlesztett modell alkalmazása 3 80% csökkent kkentés, klíma alap szcenári rió (1994) 80% csökkent kkentés, klíma RCAO-H H B2 (1994) A klímav maváltozás felülírja a terhelés s csökkent kkentés s hatását? t?
VÉGE Köszönjük k a figyelmet! A BHTWaQe modell vízminv zminőség g moduljának alkalmazási lehetőségei Vízminőség g modellezés Siófok 2006. június 29.