Water Quality Analysis Simulation Program (WASP).

1. Water Quality Analysis Simulation Program (WASP). Andrea Vesconi 713271 Ing. Ambientale Milano

2. Scopo e finalità del programma • Wasp è un modello dinamico, in grado di simulare trasporto e trasformazioni di sostanze inquinanti in fiumi, laghi, estuari ed acque costiere, mediante l’analisi di quattro classi di problemi specifici: • Fenomeni idrodinamici del corpo idrico • Trasporto di massa conservativo • Cinematica dell’ossigeno disciolto e dei nutrienti • Dinamica degli inquinanti tossici ( inclusi metalli pesanti e sedimenti )

3. Carattteristiche • Il modello è governato dalle equazioni di avvezione, dispersione e reazione per le variabili di qualità dell’acqua. Il modulo del WASP fornisce l’avvezione e la soluzione della dispersione mentre i moduli di TOXI e di EUTRO forniscono le soluzioni di reazione di ossigeno, di sostanze nutrienti e di alghe disciolte. Per il salto temporale viene usato il metodo esplicito ad un passo di Eulero I termini di avvezione nelle equazioni governanti sono risolti con la differenza UPWIND nello spazio. Le variabili di qualità dell’acqua possono essere attivate e disattivate secondo i requisiti ricercati.

4. Ente Autore Sito • Sito web http://www.epa.gov/athens/wwqtsc/ • Autore WASP Development team • Ente United States Environmental Protection Agency (Epa)

5. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Dati • Controllo Simulazione • Passo temporale • Stampa intervallo • Proprietà Segmento ( geometria, parametri, concentrazioni iniziali,frazione disciolta) • Proprietà Sistema • Cambio Parametri • Costanti • Carichi • Kinetic time functions • Dispersive exchanges • Advective flows • Bounderies

6. Cosa posso fare nella finestra… Proprietà del segmento: Geometria Parametri vari ( quantità carbonio organico disciolto, ecc ) Concentrazioni iniziali degli agenti inquinanti, di sabbie e di altri elementi presenti Frazioni disciolte : la frazione disciolta di solidi DEVE essere impostata su 0.

7. Cosa posso fare nella finestra… • Proprietà sistema: - Spuntare per simulare o saltare lo stato di variabili - Spuntare per evidenziare determinati particolati trasportati ( silt, sabbia, ecc ) - Densità del particolato e massima concentrazione ammessa.

8. Cosa posso fare nella finestra… • Controllo parametri: - Attivare parametri per la simulazione - Eguagliare le unità di misura dei vari parametri

9. Cosa posso fare nella finestra… • Costanti: • Proprietà naturali ed elementi che persistono nel tempo • Carichi diretti: - Immissioni di carichi inquinanti da fonti esterne ( es. scarichi industriali )

10. Cosa posso fare nella finestra… • Kinetic time function: inserire proprietà naturali che variano nel tempo • Dispersive exchanges • Advective flows: movimento di acqua e soldi lungo i segmenti analizzati • Boundaries: i BCs devono essere specificati sia per il segmento di inizio simulazione che di fine

11. Commenti: Punti di forza • Il modello Wasp è sicuramente un modello molto dinamico e flessibile capace di simulare uni,bi o tridimensionalmente. • Grazie al post-processore (MOVEM) è possibile analizzare nuovamente i dati elaborati per via grafica. • La struttura di volume di controllo garantisce la conservazione della massa. Wasp fornisce la struttura di calcolo di trasporto e può essere incorporata con Eutro per simulare l’eutrofizzazione, le sostanze nutrienti e l’ossigeno disciolto. Essa può essere integrata anche con TOXI per un’analisi tossica dovuta a metalli e/o sedimenti • L’uso del modello richiede conoscenze basilari, esso si presenta intuitivo e di facile utilizzo: l’inserimento di dati per analisi è resa molto semplice ( copia-incolla ), il pre-processore fornisce le descrizioni dettagliate di tutti i parametri di modello e costanti cinetiche.

12. Commenti: Punti deboli • Il modello richiede però l’inserimento del modello idrodinamico esterno per ottenere i file di flusso per risolvere l’avvezione. Le dimensioni dei file possono essere particolarmente grandi ( per simulazione di lunga durata diversi gigabytes ) • L’utente deve specificare coefficiente e temperatura della dispersione • Calcolo del flusso sedimentario troppo semplificato • Non c’è presenza nel modello della componente algare e dei periphyton. • I processi di trasporto dei sedimenti non sono collegati con gli sforzi di taglio.

13. Applicazioni Questo modello è stato largamente utilizzato soprattutto in campo statunitense: • Eutrofizzazione della Tampa Bay, Neuse River, Great Lakes e l’estuario del Potomac. • Analisi del carico di fosforo nel lago Okeechobee • Analisi dell’inquinante PCB del Great Lakes • Analisi dell’inquinante“Kepone” (meglio conosciuto come “chlordecon”) dell’estuario del James River