Numerical simulations in the mala nitra stream by 1D model

• Autorzy: Szomorova L. , Halaj P.

Warianty tytułu

PL

Symulacja liczbowa w strumieniu Mała Nitra przy użyciu modelu 1D

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The development of the computer technologies enables us to solve the ecological problems in water management practice very efficiently. Hydrodynamical models which simulating transport of pollution in surface water are very demanding on input data and calculation time, but on the other side, they are able to simulate detailed effect of dispersion in surface waters. The paper deals with 1-dimensional numerical model HEC-RAS and its response on various values of dispersion coefficient. This parameter is one of the most important input data for simulation of pollution spreading in streams. Getting fair value, however, is in practice very difficult. One option is the most accurate simulation of tracer experiments carried out on the ground on the natural surface flow. For the pilot application was selected flow Small Nitra. Of longitudinal dispersion coefficient in the flow, or the flow of a similar nature (with and limit the rate of flow), were in the range 0.05 to 2.5 m2 · s–1. The next task was carrying out the model sensitivity analysis, which means to evaluate input data influences, especially longitudinal dispersion coefficient, on outputs computed by 1-dimensional simulation model HEC-RAS. Sensitivity analysis model HEC-RAS also showed its adequate response to changes of the input parameter. Given the present results it can be stated that the HEC-RAS model responds to changes in the values of the longitudinal dispersion coefficient appropriately. HEC-RAS model has demonstrated its applicability to simulation of pollution in streams, and therefore is an appropriate tool for decision making related to the quality of water resources.

PL

Rozwój technologii komputerowej umożliwia bardzo skuteczne rozwiązywanie problemów ekologicznych w praktycznym zarządzaniu zasobami wodnymi. Modele hydrodynamiczne symulujące transport zanieczyszczeń w wodach powierzchniowych są bardzo wymagające, jeśli chodzi o dane wejściowe i czas obliczeniowy, a z drugiej strony są w stanie symulować szczegółowy wpływ dyspersji w wodach powierzchniowych. Praca dotyczy jednowymiarowego modelu numerycznego HEC-RAS i jego reakcji na różne wartości współczynnika rozproszenia. Parametr ten jest jedną z najważniejszych danych wejściowych w przypadku symulacji rozprzestrzeniania się zanieczyszczeń w strumieniach. Uzyskanie rzetelnych danych okazuje się jednak w praktyce bardzo trudne. Jedną z opcji jest najbardziej dokładna symulacja doświadczeń wskaźnikowych przeprowadzanych na obszarze naturalnych cieków powierzchniowych. Niewielki ciek o nazwie Mała Nitra został wybrany jako aplikacja pilotażowa. Jako współczynnik rozproszenia wzdłużnego cieku lub cieku o podobnym charakterze (pod względem prędkości cieku) przyjęto zakres od 0,05 do 2,5 m2 · s–1. Kolejnym zadaniem było wykonanie analizy modelu czułości, co oznacza określenie wpływu danych wejściowych, a w szczególności współczynnika rozproszenia wzdłużnego, na dane wyjściowe wyliczone przez jednowymiarowy model symulacji numerycznej HEC-RAS. Analiza czułości modelu HEC-RAS pokazała także jej adekwatną odpowiedź na parametry danych wejściowych. Biorąc pod uwagę uzyskane wyniki, można stwierdzić, że model HEC-RAS reaguje odpowiednio na zmiany wartości współczynnika rozproszenia wzdłużnego. Model HEC-RAS okazał się przydatny do symulacji zanieczyszczeń w strumieniach i dlatego jest właściwym narzędziem przy podejmowaniu decyzji dotyczących jakości zasobów wodnych.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2015
• Tom: 14
• Numer: 2
• Opis fizyczny: p.185-194,fig.,ref.

Twórcy

autor

Szomorova L.

• Department of Landscape Engineering, Horticulture and Landscape Engineering Faculty, Slovak Agriculture University in Nitra, Hospodarska 7, 949 76 Nitra, Slovakia

autor

Halaj P.

• Department of Landscape Engineering, Horticulture and Landscape Engineering Faculty, Slovak Agriculture University in Nitra, Hospodarska 7, 949 76 Nitra, Slovakia

Bibliografia

• Abbott, M.B. (1978). Commercial and scientific aspects of mathematical modelling. Applied numerical modelling. Proc. 2nd Internat. Conf., Madrid, September 1978, 659–666.
• David, T.H., Peter, S., Theodore, C. (2002). Determination of longitudinal dispersion coefficient and net advection in the Tidal Hudson River with a large-scale, high resolution SF6 tracer release experiment. Environ. Sci. Technol., 36, 3234–3241.
• De Smedt, F., Brevis, W., Debels, P. (2005). Analytical solution for solute transport resulting from instantaneous injection in streams with transient storage. J. Hydrol., 315, 25–39.
• Fischer, H.B., List, E., Koh, R.C.Y., Imberger, J., Brooks, N.H. (1979). Mixing in Inland and Coastal Waters. Academic Press, Orlando (FL).
• French, R.H. (1986). Open-Channel Hydraulics. McGraw-Hill, New York.
• Jolánkai, G. (1992). Hydrological, chemical and biological processes of contaminant transformation and transport in river and lake systems. A state of the art report UNESCO, Paris, 147.
• McInstyre, N., Jackson, B., Wade, A.J., Butterfield, D., Wheater, H.S. (2005). Sensitivity analysis of a catchment-scale nitrogen model. J. Hydrol., 315(1–4), 71–92.
• Pekárová, P., Velísková, Y. (1998). Water quality modelling in Ondava catchment. VEDA, Bratislava.
• Rankinen, K., Lepisto, A., Granlund, K. (2002). Hydrological application of the INCA model with varying spatial resolution and nitrogen dynamics in a northern river basin. Hydrol. Earth System Sci., 6(3), 339–350.
• Rutherford, J.C. (1994). River Mixing. John Wiley & Sons, New York.
• Říha, J., Doležal, P., Jandora, J., Ošlejšková, J., Ryl, T. (2000). Surface water quality and its mathematical modelling. NOEL, Brno, pp. 269.
• USACE: HEC-RAS – River Analysis System Hydraulic Reference Manual Version 4.1, USACE 2010, 411, http://www.hec.usace.army.mil/software/hec-ras/documentation/HEC-RAS_4.1_Users_Manual.pdf.
• Van Genuchten, M.Th., Leij, F.J., Skaggs, T.H., Toride, N., Bradford, S.A., Pontedeiro, E.M. (2013). Exact analytical solutions for contaminant transport in rivers 1. The equilibrium advection-dispersion equation. J. Hydrol. Hydromech., 61(2), 146–160.