ECO Lab

Programmeringen af ECO Lab modellen består i dette projekt af at definere:

• Tilstandsvariable (state varibles)

• Konstanter (constants)

• Hjælpeprocesser (Auxiliary variables)

• Processer (Processes)

Der er taget udgangspunkt i en prædefineret template i programpakken MIKE11 fra DHI Water & Environment og denne ændres således, at modellen er tilpasset forholdene i dette projekt.

Dokumentationen for anvendte variabler, konstanter og processer følger herefter.

---

Tilstandsvariable

Der er i modellen defineret tre tilstandsvariable: Koncentrationen af opløst ilt (DO), vandtemperaturen (TEMP) og koncentrationen af BOD (BOD).

Iltkoncentration

Beregningen af koncentrationen af opløst ilt foregår ved fire processer: Geniltning (reaera), fotosyntese (phtsyn), respiration (respT) og nedbrydning af BOD (bodd).

Iltkoncentrationen indgår ligeledes i beregningen af nedbrydning af BOD, geniltningen og respiration, som vist på nedenstående referencefigur.

Figur 1 Referencediagram for opløst ilt.

Temperatur

Det er valgt at holde vandtemperaturen konstant i denne model. Grunden til dette er, at en beregning af vandtemperaturen ville kræve kendskab til absorberet solindstråling og emitteret varmestråling fra Østerå den pågældende dag. Temperaturen anvendes i beregningen af iltmætningskoncentrationen (csair), nedbrydning af BOD, genluftning og respiration som vist på nedenstående referencefigur.

Figur 2 Referencediagram for tempertur.

BOD koncentration

BOD koncentrationen beregnes ud fra nedbrydningen af BOD og anvendes også til bestemmelse af nedbrydningen jf. nedenstående referencefigur.

Figur 3 Referencediagram

for BOD koncentration.

---

Konstanter

Følgende konstanter er anvendt i modellen.

Figur 4 Anvendte konstanter i model.

Anvendelsen af konstanterne i processerne vil blive beskrevet under hjælpe processer og processer. Værdierne af konstanterne er de anvendte værdier i den færdigkalibrerede model.

---

Hjælpeprocesser

Ved hjælp af prædefinerede funktioner i ECO Lab er det muligt at opstille kortfattede procesudtryk. Nedenstående er de anvendte hjælpeprocesser angivet.

Iltmætningskoncentration

(1) csair = OXYGENSATURATION(SALINITET, TEMP)

hvor

OXYGENSATURATION er givet ved følgende udtryk:

Relativ daglængde ift. jævndøgn

(2) rd = RELATIVE_DAYLENGTH(YEAR,MONTH,DAY,latitu)

Solindstrålingsfaktor 1

(3) t = HOUR-(12.0+fi1)

hvor

fi1: Forskydningen af maksimal solindstråling ift. kl. 12.00

HOUR: Aktuelle time i simuleringen

Solindstrålingsfaktor 2

(4) SUNUP = IF (HOUR > SUNRISE(YEAR,MONTH,DAY,latitu,fi1)) THEN 1 ELSE 0

hvor

latitu: Breddegrad

Betingelsen returnerer værdien 1 hvis den aktuelle time er efter solopgang ellers 0

Solindstrålingsfaktor 3

(5) SUNDOWN = IF (HOUR < SUNSET(YEAR,MONTH,DAY,latitu,fi1)) THEN 1 ELSE 0

Betingelsen returnerer værdien 1 hvis den aktuelle time er før solnedgang ellers 0

Solindstrålingsfaktor 4

(6) DAYSWITCH = SUNUP+SUNDOWN

Faktoren returnerer værdien 2 hvis det er dag og 0 hvis det er nat

Solindstrålingsfaktor 5

(7)

Solindstrålingsfaktor 6

(8)

Betingelsen returnerer cosinus funktionen som iltproduktionen anses at variere med, såfremt der er sollys ellers returnerer den værdien 0

---

Processer

Nedenstående er de anvendte processer angivet.

BOD nedbrydning

(9)

hvor

K1: 1. ordens nedbrydningsrate ved 20 grader Celsius

tetad3: Temperaturkoefficient for nedbrydningsrate

mdo: Halvmætningskonstant for ilt

Geniltning

(10)

hvor

K2: Geniltningskonstant

teta_rear: Temperaturkoefficient for geniltning

Fotosyntese i vandfasen

(11)

hvor

pmax: Maksimal iltproduktion

Iltforbrug fra respiration

(12)

hvor

teta2: Temperaturkoefficient for respiration

MICHAELIS_MENTEN1 er følgende udtryk: