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Articulo de referencia

Modelización de la calidad del agua

La modelización de la calidad del agua implica el uso de datos basados ​​en la calidad del agua mediante técnicas de simulación matemática . La modelización ayuda a comprender l...

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La modelización de la calidad del agua implica el uso de datos basados ​​en la calidad del agua mediante técnicas de simulación matemática . La modelización ayuda a comprender la importancia de los problemas relacionados con la calidad del agua y proporciona evidencia a los responsables políticos para tomar decisiones que permitan mitigar adecuadamente la contaminación hídrica. [ 1 ] La modelización de la calidad del agua también ayuda a determinar correlaciones entre las fuentes constituyentes y la calidad del agua, además de identificar lagunas de información. [ 2 ] Debido al aumento del uso humano de agua dulce, la modelización de la calidad del agua es especialmente relevante [ 3 ] tanto a nivel local como global. Para comprender y predecir los cambios a lo largo del tiempo en la escasez de agua , el cambio climático y el factor económico de los recursos hídricos, [ 1 ] los modelos de calidad del agua dependen de datos suficientes que incluyan cuerpos de agua tanto a nivel local como global.

Un modelo típico de calidad del agua consiste en un conjunto de formulaciones que representan mecanismos físicos que determinan la posición y el momento de los contaminantes en un cuerpo de agua. [ 4 ] Existen modelos para componentes individuales del sistema hidrológico, como la escorrentía superficial . [ 5 ] Los modelos a escala de cuenca abordan aspectos del transporte hidrológico y se utilizan para aplicaciones oceánicas y estuarinas. Los métodos de diferencias finitas se utilizan a menudo para analizar estos fenómenos y, casi siempre, se requieren modelos computacionales complejos de gran tamaño. [ 6 ]

Construyendo un modelo

Diversos modelos de calidad del agua utilizan información diferente, pero generalmente tienen el mismo propósito: brindar evidencia que respalde los problemas relacionados con el agua. Los modelos pueden ser deterministas o estadísticos, según la escala del modelo base, que depende de si el área modelada es local, regional o global. [ 2 ] Otro aspecto a considerar para un modelo es qué se necesita comprender o predecir sobre el área de investigación, además de establecer los parámetros para definir la investigación. Otro aspecto de la construcción de un modelo de calidad del agua es conocer a la audiencia y el propósito exacto de la presentación de datos, como mejorar la gestión de la calidad del agua para los legisladores en materia de calidad del agua y lograr los mejores resultados posibles. [ 7 ]

Formulaciones y constantes asociadas

La calidad del agua se modela mediante una o más de las siguientes formulaciones:

  • Formulación de transporte advectivo
  • Formulación de transporte dispersivo
  • Formulación del balance de calor superficial
  • Formulación de saturación de oxígeno disuelto
  • Formulación de reaireación
  • Formulación de desoxigenación carbonácea
  • Formulación de la demanda bioquímica de oxígeno nitrogenada
  • Formulación de la demanda de oxígeno en sedimentos (SOD)
  • Formulación de la fotosíntesis y la respiración
  • Formulación de pH y alcalinidad
  • Formulación de nutrientes (fertilizantes)
  • Formulación de algas
  • Formulación del zooplancton
  • Formulación de bacterias coliformes (por ejemplo, Escherichia coli )

Modelos SPARROW

Un modelo SPARROW (de "Regresión con referencia espacial en atributos de cuenca") ayuda a integrar datos de calidad del agua con información del paisaje. Más específicamente, el Servicio Geológico de los Estados Unidos (USGS) utiliza este modelo para mostrar cambios a largo plazo dentro de las cuencas hidrográficas y así explicar mejor la medición del agua en los cauces en relación con las fuentes aguas arriba, la calidad del agua y las propiedades de la cuenca. Estos modelos predicen datos para diversas escalas espaciales e integran datos de caudal con la calidad del agua en numerosos lugares de los Estados Unidos. Un modelo SPARROW utilizado por el USGS se centró en los nutrientes en los principales ríos y estuarios de los Estados Unidos. Este modelo mejoró la comprensión de dónde provienen los nutrientes, a dónde se transportan dentro de los cuerpos de agua y dónde terminan (embalses, otros estuarios, etc.). [ 2 ]

Véase también

Referencias

  1. 1 2 Tang, Ting; Strokal, Maryna; van Vliet, Michelle TH; Seuntjens, Piet; Burek, Peter; Kroeze, Carolien; Langan, Simon; Wada, Yoshihide (febrero de 2019). "Conectando la modelización de la calidad del agua a escala global, de cuenca y local para mejorar la gestión de la calidad del agua en todo el mundo" . Current Opinion in Environmental Sustainability . 36 : 39–48 . Bibcode : 2019COES...36...39T . doi : 10.1016/j.cosust.2018.10.004 . hdl : 10067/1586430151162165141 .
  2. 1 2 3 Preston, Stephen D.; Alexander, Richard B.; Woodside, Michael D.; Hamilton, Pixie A. (2009). Modelado SPARROW: Mejora de la comprensión de la calidad del agua en la nación (Informe). Reston, VA: Servicio Geológico de los Estados Unidos. doi : 10.3133/fs20093019 . Hoja informativa 2009-3019.
  3. ↑ Bozorg-Haddad, Omid; Soleimani, Shima; Loáiciga, Hugo A. (julio de 2017). "Modelado de parámetros de calidad del agua mediante algoritmo genético: regresión de vectores de soporte de mínimos cuadrados y programación genética" . Journal of Environmental Engineering . 143 (7): 04017021. doi : 10.1061/(ASCE)EE.1943-7870.0001217 . ISSN 0733-9372 . 
  4. ↑ Zhang, Wanshun; Wang, Yan; Peng, Hong; Li, Yiting; Tang, Jushan; Wu, K. Benjamin (febrero de 2010). "Un modelo acoplado de cantidad y calidad de agua para el análisis de asignación de agua" . Gestión de recursos hídricos . 24 (3): 485– 511. doi : 10.1007/s11269-009-9456-8 . ISSN 0920-4741 . S2CID 153922326 .  
  5. ↑ Vallet, B.; Muschalla, D.; Lessard, P.; Vanrolleghem, PA (2014-04-03). "Un nuevo modelo dinámico de calidad del agua para cuencas de aguas pluviales como herramienta para la gestión de la escorrentía urbana: concepto y validación" . Urban Water Journal . 11 (3): 211– 220. doi : 10.1080/1573062X.2013.775313 . ISSN 1573-062X . S2CID 111045671 .  
  6. ↑ Liu, Yaoze; Li, Sisi; Wallace, Carlington W.; Chaubey, Indrajeet; Flanagan, Dennis C.; Theller, Lawrence O.; Engel, Bernard A. (septiembre de 2017). "Comparación de modelos informáticos para estimar la hidrología y la calidad del agua en una cuenca agrícola" . Water Resources Management . 31 (11): 3641– 3665. doi : 10.1007/s11269-017-1691-9 . ISSN 0920-4741 . S2CID 158035959 .  
  7. ↑ Tang, Ting; Strokal, Maryna; Van Vliet, Michelle TH; Seuntjens, Piet; Burek, Peter; Kroeze, Carolien; Langan, Simon; Wada, Yoshihide (2019-02-01). "Conectando la modelización de la calidad del agua a escala global, de cuenca y local para mejorar la gestión de la calidad del agua en todo el mundo" . Current Opinion in Environmental Sustainability . 36 : 39–48 . Bibcode : 2019COES...36...39T . doi : 10.1016/j.cosust.2018.10.004 . hdl : 10067/1586430151162165141 . ISSN 1877-3435 . 
  • Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos (EPA). Laboratorio de Investigación Ambiental, Athens, GA (1985). "Tasas, constantes y formulaciones cinéticas en la modelización de la calidad del agua superficial". 2.ª ed. Documento n.º EPA/600/3-85/040.
  • Modelado de la calidad del agua SPARROW - Servicio Geológico de los Estados Unidos
  • CUENCAS - Sistema de análisis ambiental de la EPA que integra SIG, datos nacionales de cuencas hidrográficas, evaluación ambiental y herramientas de modelado.
  • Modelos y herramientas para la calidad del agua - EPA
  • Modelos para estudios de carga máxima diaria total - Departamento de Ecología del Estado de Washington
  • Kit de herramientas para la modelización de cuencas hidrográficas - Centro de Investigación Cooperativa eWater , Australia
  • Evaluación y Planificación del Agua (WEAP, por sus siglas en inglés) , un modelo integrado de planificación de recursos hídricos que incluye la calidad del agua - Instituto Ambiental de Estocolmo (EE. UU.)
  • Modelo estocástico empírico de carga y dilución (SELDM) - Modelo de calidad de aguas pluviales del Servicio Geológico de los Estados Unidos
  • Calidad del agua del Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU.: Nuevo software de modelado de la calidad del agua desarrollado por el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de EE. UU.