Vízügyi Közlemények, 1987 (69. évfolyam)

3. füzet - Sarkkula, Juha: Tavi és parti áramlások és hidrodinamikai vízminőség modellezés Finnországban

Tavi és parti áramlások és hidrodinamikai vízminőségi modellezés Finnorsiágban 457 dp i=~9P (5) ahol u,v,w - sebességkomponensek, x,y és z irányban; V - vízszintes sebesség vektor; t - idő; p - nyomás; T hőmérséklet; Q - sűrűség; Q

0 - vonatkozási sűrűség (általában átlag sűrűség);/- Coriolis-paraméter; A

h,A„ - vízszintes és függőleges örvénydiffúziós tényező; K

h,K

v - a hőre vonatkozó örvénydiffúziós tényező; д - gravitációs gyorsulás. Az 1. és 2-es egyenletek mozgási egyenletek, az 5-ös a hidrosztatikus nyomás egyenlete, a 3-as a hőmegmaradás egyenlete és a 4-es a folytonossági egyenlet. A háromdimenziós elkeveredés egyenletnek megfelel a kétdimenziós esetben dc őc dl dc\ ahol с - a töménység; D

h és D

v - a vízszintes, illetve függőleges turbulens diffúziós tényező; S

c - a töménység változása a biológiai és fizikokémiai folyamatok következtében és L

c - a külső szennyvízterhelés. dc\ VV c— w— kifejezes az atlagos aramlassal szállított anyagot írja le. Az Óz) advekciós sebességek diffúziós tényezőt szokásosan zérusnak vehetjük, hogy ellensúlyozzuk az ún. numerikus diffúziót. Az S

c tag viszonylag bonyolult kifejezést tartalmazhat. A gyakorlati feladatokban hasznos, ha egyszerű S

c kifejezésre törekszünk, hogy a model kalibrációja és a helyszíni munka nehézségét csökkentsük. Az S

c bonyolultsága komoly kockázat a model viselkedésének szabályozhatósága szempontjából. A modell könnyen alkalmazható az állapotjellemzők váltakozó száma mellett. Az első alkalmazás során (a 90 km

2 felületű és 45 m mély Näsiselkä tó Közép-Finnországban és a beeresztett faipari szennyvizek) az állapotjellemzők a biológiai oxigénigény, az oldott oxigén, a fitoplankton biomassza, az összes foszfor és a szodiumlignoszulfonát. Az alkalmazott egyenletek Virtanen el al. (1984) dolgozatában találhatók. A Näsiselkä tavon négyréteges 200 aktív rácselemü vízminőségi modellt alkalmaztunk. A számítási idő egy állapotváltozóra és egynapos szimulációt végezve 0,52 s CPU idő volt Cyber 170-es számítógépén. Az időlépések a következők voltak: vízszintes diffúzió 300 000 s, függőleges diffúzió 100 000 s és a vízminőség kölcsönhatásra 80 000 s. A tavi és parti zónás modelleken túl kifejlesztettek egy numerikus modellt folyókra vonatkozó nem permanens áramlásra is. Ennek a munkának a leírását adta meg Forsius (1984). 3. A mért és modellezett áramlási adatok felhasználása a modellekben Az 1. ábrán bemutatott vázlat szemlélteti, hogy a tavak és parti zónák elkeveredése és vízminősége számítására szükség van a mérésekből és modellekből származó áramlási irányokra és sebességekre. Az elvégzendő mérések szerepe ebben az esetben az, hogy a matematikai modell számított áramlási mezőjének helyességét megerősítse. A mérési adatok szükségességét a tavak és part-