docModel ELCOM/CAEDYM
download 
Reklamacja Transkrypt
Model ELCOM/CAEDYM
Model fizykochemiczny i biologiczny dr Czesław Kliś Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka Wybór modelu zbiornika Do modelowania Zbiornika Goczałkowickiego wykorzystano model ELCOM/CAEDYM Jest to jeden z 5 modeli rezerwuarów wodnych rekomendowanych m.in. przez Biuro Melioracji Departamentu Spraw Wewnętrznych USA. Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 2 Model ELCOM/CAEDYM Estuary and Lake Computer Model (ELCOM) to model hydrodynamiczny 3D umożliwiający symulację funkcjonowania zbiorników wodnych; model wykorzystuje regularną siatkę obliczeniową Computational Aquatic Ecosystem Dynamics Model (CAEDYM) jest modelem umożliwiający numeryczną symulację ekosystemów jezior, rezerwuarów, ujść rzek i wód przybrzeżnych Modele te są komercyjnymi produktami firmy Centre for Water Research (University of Western Australia) Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 3 Model ELCOM Parametry modelu Barymetria zbiornika – siatka regularna 100x100 m, warstwy co 0.5 m Lokalizacja dopływów i odpływów w komórkach siatki Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 4 Model ELCOM Wymagania do uruchomienia symulacji Szeregi czasowe danych meteorologicznych Szeregi czasowe danych o dopływach i odpływach Dane początkowe w wybranych punktach zbiornika 5 Model ELCOM Dane meteorologiczne Do symulacji wymaga dla pełnego okresu symulacji 1 godzinnych danych meteorologicznych Prędkość i kierunek wiatru Temperatura powietrza Natężenie promieniowania słonecznego Wilgotność powietrza Opad atmosferyczny Zachmurzenie Ciśnienie atmosferyczne ELCOM wykorzystuje m.in. dane ze stacji meteorologicznej na zbiorniku Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 6 Rola danych meteorologicznych Dane meteorologiczne służą do: przeprowadzenia bilansu ciepła dla zbiornika wyznaczenia rozkładu temperatur w zbiorniku określenia dopływu energii słonecznej oszacowania wymiany gazowej pomiędzy wodami zbiornika a atmosferą oszacowania energii falowania Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 7 Porównanie temperatury wody w profilu 1m 9m 8 Modelowany i obserwowany profil temperaturowy Wynik modelowania ELCOM [°C] Pomiar rzeczywisty Porównanie symulacji rozkładu temperatur w Zbiorniku Goczałkowickim (punkt Z08) i rzeczywiste temperatury rejestrowane przez automatyczną stację pomiarową („żółta boja”) 9 Dane o dopływach i odpływach ELCOM wymaga szeregów czasowych ilości wody dopływającej do Zbiornika Goczałkowickiego i jej temperatury oraz ilości wody wypływającej ze zbiornika. Stacje pomp ZUW Przelew górny Dopływ Wisłą Odpływ denny Dopływy z przepompowni Dopływ Bajerką Poziom piętrzenia jest wyliczany jako bilans dopływów, odpływów, strat parowania oraz opadu atmosferycznego na zbiornik 10 Model CAEDYM Możliwości modelowanie i bilansowanie substancji pokarmowych w zbiorniku • • • • Węgiel: DOC; POC; DIC Azot DON; PON; NH4; NO3 Fosfor DOP; POP; DIP; PO4 Krzem SiO2 modelowanie wybranych organizmów • bakterie; 4 grupy fitoplanktonu; 2 grup zooplanktonu; 3 grup ryb • modelowanie stężenia tlenu (DO), odczynu(pH), ekstynkcji (EXTC) substancji mineralnych SSOL1 (średnica<0.46mm), SSOL2 (średnica>0.46mm) Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 11 powietrze Model CAEDYM Zmienne ptaki O2 CO2 N2 DO DIC NH4 NO3 PO4 DOC DON DOP SiO2 POC PON POP SSOL1 SSOL2 osady kolumna wody fitoplankton ryby zooplankton bakterie patogeny metale DO DIC NH4 DOC DON DOP POC PON POP NO3 PO4 Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 roślinność makroalgi małże 12 Schemat organizmów kolumny wody DINOF miksotrofy DOM CYANO sinice DOM ZOOP1 FISH1 drapieżcy l<5cm DOM DOM CHLOR zielenice DIM rozpuszczona materia nieorganiczna DOM DINOF ZOOP2 FISH2 FISH3 filtratorzy 5<l<15 l>15 cm DOM DOM Ptaki GR wędk. DOM okrzemki DOM POM detrytus DOM BAC bakterie roślinność wodna bentos Numeryczny schemat organizmu C:N:P IN IC IP Symulacja przepływu węgla, azotu i fosforu przez organizm w modelu CAEDYM Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 14 Stężenia chlorofilu a Stężenie chlorofilu a – wartości rzeczywiste i modelowane 15 Wartości stężeń modelowanych substancji i organizmów 16 Symulacja warstwy powierzchniowej zbiornika te m p e rat u ra 17 Symulacja warstwy powierzchniowej zbiornika c h l o ro f i l a 18 Modelowana ilość biomasy [tony C/miesiąc] biomasa [tony C/miesiąc] 250 FISH3 FISH2 200 FISH1 150 ZOOP2 100 ZOOP1 BAC 50 PHYTO 0 7 8 9 10 11 12 POC miesiące roku Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 19 Modelowany ubytek ryb [kg C/miesiąc] 8000 7000 [kgC/miesiącc] 6000 5000 ptaki rybacy +wędk. upust dolny 4000 3000 2000 1000 0 07-2010 08-2010 09-2010 10-2010 11-2010 12-2010 miesiące roku Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 20 Wnioski Model ELCOM/CAEDYM pozwala na symulowanie ekosystemu zbiornika przez: bilanowanie biomasy głównych grup organizmów w zbiorniku bilansowanie węgla, azotu, fosforu i krzemu w zbiorniku śledzenie i prognozowanie stanu zbiornika oraz testowanie hipotetycznych wydarzeń na zbiorniku Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 21 Wnioski Model ELCOM/CAEDYM jest dobrym narzędziem do testowania scenariuszy zdarzeń Tym samym może wspomagać zarządzanie zbiornikami wodnymi Konferencja – Wspomaganie zarządzania zbiornikami zaporowymi Katowice, 12 lutego 2014 22 www.zizozap.pl Dziękuję za uwagę dr Czesław Kliś Instytut Ekologii Terenów Uprzemysłowionych w Katowicach e-mail: [email protected] .pl Projekt współfinansowany ze środków Europejskiego Funduszu Rozwoju Regionalnego w ramach Programu Operacyjnego Innowacyjna Gospodarka
