Water Quality Analysis
Simulation Program (WASP).
Andrea Vesconi
713271
Ing. Ambientale Milano
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 )
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.
Ente Autore Sito
• Sito web http://www.epa.gov/athens/wwqtsc/
• Autore
WASP Development team
• Ente
United States Environmental Protection Agency
(Epa)
Dati
1. Controllo
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Simulazione
7. Costanti
2. Passo temporale 8. Carichi
3. Stampa intervallo 9. Kinetic time functions
4. Proprietà Segmento 10. Dispersive exchanges
( geometria, parametri,
11. Advective flows
concentrazioni
12. Bounderies
iniziali,frazione
disciolta)
5. Proprietà Sistema
6. Cambio Parametri
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.
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.
Cosa posso fare nella finestra…
• Controllo parametri:
- Attivare parametri per la simulazione
- Eguagliare le unità
di misura dei vari
parametri
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 )
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
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 ( copiaincolla ), il pre-processore fornisce le descrizioni dettagliate di tutti i
parametri di modello e costanti cinetiche.
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.
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