Streeter–Phelps equation
স্ট্রিটার-ফেল্পস সমীকরণটি জল দূষণের অধ্যয়নে জলের গুণমান মডেলিং সরঞ্জাম হিসাবে ব্যবহৃত হয়। বায়োকেমিক্যাল অক্সিজেন ডিমান্ড (বিওডি)-এর অবক্ষয়ের মাধ্যমে একটি নির্দিষ্ট দূরত্ব বরাবর একটি নদী বা স্রোতে দ্রবীভূত অক্সিজেন (ডিও) কীভাবে হ্রাস পায় তা মডেলটি বর্ণনা করে। ওহাইও নদীর ক্ষেত্রের তথ্যের উপর ভিত্তি করে 1925 সালে এইচ. ডব্লিউ. স্ট্রিটার, একজন স্যানিটারি ইঞ্জিনিয়ার এবং মার্কিন জনস্বাস্থ্য পরিষেবার পরামর্শদাতা আর্ল বি. ফেল্পস এই সমীকরণটি তৈরি করেছিলেন। সমীকরণটি ডিও স্যাগ সমীকরণ নামেও পরিচিত। স্ট্রিটার-ফেল্পস সমীকরণ সময়ের সাথে সাথে দ্রবীভূত অক্সিজেনের ঘনত্ব এবং জৈবিক অক্সিজেনের চাহিদার মধ্যে সম্পর্ক নির্ধারণ করে স্ট্রিটার-ফেল্পস সমীকরণ এবং এটি রৈখিক প্রথম ক্রমের ডিফারেনশিয়াল সমীকরণের একটি সমাধান এই ডিফারেনশিয়াল সমীকরণে বলা হয়েছে যে অক্সিজেন ঘাটতির মোট পরিবর্তন (ডি) যে কোনও সময়ে ডিঅক্সিজেনেশন এবং পুনর্ব্যবহারের দুটি হারের মধ্যে পার্থক্যের সমান। স্ট্রিটার-ফেল্পস সমীকরণ, স্থির অবস্থায় একটি প্লাগ-প্রবাহ প্রবাহ ধরে নিলে সম্পৃক্ততার ঘাটতি কোথায়, যা সম্পৃক্ততায় দ্রবীভূত অক্সিজেনের ঘনত্ব বিয়োগ প্রকৃত দ্রবীভূত অক্সিজেনের ঘনত্ব () থেকে উদ্ভূত হতে পারে। মাত্রা আছে। ডিঅক্সিজেনেশন হার, সাধারণত। পুনরাবৃত্তির হার, সাধারণত। এটি জলে জৈব পদার্থের প্রাথমিক অক্সিজেন চাহিদা, যাকে চূড়ান্ত বিওডি (টি = অনন্ত সময়ে বিওডি) বলা হয়। এর একক হল। টি সময়ে অক্সিজেন চাহিদা অবশিষ্ট থাকে। এটি প্রাথমিক অক্সিজেন ঘাটতি। এটি সাধারণত অতিবাহিত সময়। এটি সাধারণত 0.05-0.5 সীমার মধ্যে থাকে এবং সাধারণত 0.4-1.5 সীমার মধ্যে থাকে। স্ট্রিটার-ফেলপস সমীকরণটি ডিও স্যাগ সমীকরণ নামেও পরিচিত। এটি সময়ের সাথে সাথে ডিও-র গ্রাফের আকৃতির কারণে হয়। ক্রিটিক্যাল অক্সিজেন ঘাটতি ডিও স্যাগ বক্ররেখায় একটি প্রবাহ বরাবর কোনও সময়ে ন্যূনতম ঘনত্ব ঘটে। যদি স্ট্রিটার-ফেল্পস সমীকরণটি সময়ের সাথে পার্থক্য করা হয় এবং শূন্যের সমান সেট করা হয়, যে সময়ে ন্যূনতম ডিও ঘটে তা দ্বারা প্রকাশ করা হয় ক্রিটিক্যাল অক্সিজেন ঘাটতির মান খুঁজে বের করার জন্য, স্ট্রিটার-ফেল্পস সমীকরণটি উপরের সমীকরণের সাথে মিলিত হয়, সমালোচনামূলক সময়ের জন্য,। তারপর সর্বনিম্ন দ্রবীভূত অক্সিজেন ঘনত্ব গাণিতিকভাবে একটি ঋণাত্মক মান পাওয়া সম্ভব, যদিও বাস্তবে ডিও-এর ঋণাত্মক পরিমাণ থাকা সম্ভব নয়। একটি নদীতে প্রদত্ত বিন্দু উৎস দূষণ বা বর্জ্য নিষ্কাশন থেকে নিম্নমুখী (যা সর্বনিম্ন ডিও) পর্যন্ত যে দূরত্ব অতিক্রম করেছে তা প্রবাহের প্রবাহের বেগ কোথায় তা দ্বারা পাওয়া যায়। এই সূত্রটি একটি ভাল অনুমান যতক্ষণ না প্রবাহকে প্লাগ প্রবাহ (অশান্ত) হিসাবে বিবেচনা করা যায়। পুনর্বিবেচনার হারের অনুমান পুনর্বিবেচনার হারের বেশ কয়েকটি অনুমান রয়েছে, যা সাধারণত সমীকরণটি অনুসরণ করে যেখানে একটি ধ্রুবক। এটি প্রবাহের বেগ [মি/সে]। গভীরতা [মি]। একটি ধ্রুবক। একটি ধ্রুবক। ধ্রুবকগুলি নির্ভর করে সেই পদ্ধতির উপর যেখানে সমীকরণটি প্রয়োগ করা হয়, অর্থাৎ। প্রবাহের বেগ এবং প্রবাহ বা নদীর আকার। সাহিত্যে বিভিন্ন মূল্যবোধ পাওয়া যায়। "ইন্টারন্যাশনাল হাইড্রোলজিক্যাল প্রোগ্রাম" সফ্টওয়্যারটি প্রকাশিত সাহিত্যে ব্যবহৃত মানগুলির ভিত্তিতে প্রাপ্ত নিম্নলিখিত সমীকরণটি প্রয়োগ করে। গড় প্রবাহ বেগ [মি/সে]। এটি নদীর প্রবাহের গড় গভীরতা [মি]। তাপমাত্রা সংশোধন সাধারণ সূত্র অনুসরণ করে ডিঅক্সিজেনেশন হার এবং পুনরাবৃত্তির হার উভয়ই তাপমাত্রা সংশোধন করা যেতে পারে। 20 ডিগ্রি সেলসিয়াসের হার কোথায়? θ একটি ধ্রুবক, যা দুটি হারের জন্য পৃথক। এটি ডি. জি. সি-তে প্রবাহের প্রকৃত তাপমাত্রা। সাধারণত θ-এর জন্য 1.048 এবং জন্য 1.024 মান থাকে। ক্রমবর্ধমান তাপমাত্রা ডিঅক্সিজেনেশন হারের উপর সবচেয়ে বেশি প্রভাব ফেলে এবং এর ফলে ক্রিটিক্যাল ঘাটতি () বৃদ্ধি পায় এবং হ্রাস পায়। উপরন্তু, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে ঘনত্ব হ্রাস পায়, যার ফলে ডিও ঘনত্ব হ্রাস পায়। নদীগুলির মিশ্রণ যখন দুটি প্রবাহ বা নদী একত্রিত হয় বা একটি স্রোতে জল ছেড়ে দেওয়া হয়, তখন স্থিতিশীল অবস্থা এবং তাৎক্ষণিক মিশ্রণ ধরে নিয়ে মিশ্রণের পরে বিওডি এবং ডিও নির্ধারণ করা সম্ভব। দুটি প্রবাহকে একে অপরের দুর্বলতা হিসাবে বিবেচনা করা হয়, তাই প্রাথমিক বিওডি এবং ডিও হবে এবং মিশ্রণের নিচের দিকে নদীতে বিওডির প্রাথমিক ঘনত্ব কোথায়, যাকে বিওডি (0) ও বলা হয়। এর একক হল। এটি নদীর ঘনত্বের পটভূমি বিওডি। এটি মিশে যাওয়া নদীর উপাদানের বিওডি। এটি সংযোগ বিন্দুর নিচের দিকে নদীতে দ্রবীভূত অক্সিজেনের প্রাথমিক ঘনত্ব। এটি নদীতে দ্রবীভূত অক্সিজেন সামগ্রীর পটভূমি ঘনত্ব। এটি মিশে যাওয়া নদীতে দ্রবীভূত অক্সিজেন সামগ্রীর পটভূমি ঘনত্ব। এটি মিশ্রণ বিন্দু থেকে নদীর উজানে প্রবাহিত প্রবাহ। এটি মিশ্রণ বিন্দু থেকে উজানে মিশে যাওয়া নদীর প্রবাহ। সংখ্যাসূচক পদ্ধতি আজকাল কম্পিউটার ব্যবহার করে ধ্রুপদী স্ট্রিটার-ফেল্পস সমীকরণটি সংখ্যাসূচকভাবে সমাধান করা সম্ভব। ডিফারেনশিয়াল সমীকরণগুলি ইন্টিগ্রেশন দ্বারা সমাধান করা হয়। 1925 সালে, মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের ওহিও নদীতে জারণ এবং পুনর্ব্যবহারের ঘটনা নিয়ে একটি গবেষণা প্রকাশ করেছিলেন স্বাস্থ্য প্রকৌশলী হ্যারল্ড ওয়ার্নার স্ট্রিটার এবং পরামর্শদাতা আর্ল বার্নার্ড ফেল্পস (1876-1953)। সার্গের তত্ত্বাবধানে মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জনস্বাস্থ্য পরিষেবা কর্তৃক 1914 সালের মে থেকে 1915 সালের এপ্রিল পর্যন্ত প্রাপ্ত তথ্যের উপর ভিত্তি করে এই গবেষণাটি করা হয়েছিল। ডব্লিউ. এইচ. তুষারপাত। 1960-এর দশকে স্ট্রিটার-ফেল্পস মডেলের আরও জটিল সংস্করণ চালু করা হয়েছিল, যেখানে কম্পিউটারগুলি প্রবাহের অক্সিজেন বিকাশে আরও অবদান অন্তর্ভুক্ত করা সম্ভব করেছিল। এই উন্নয়নের শীর্ষে ছিলেন ও 'কনর (1960) এবং থমন (1963)। ও 'কনর সালোকসংশ্লেষণ, শ্বাস-প্রশ্বাস এবং পলি অক্সিজেন চাহিদা (এস. ও. ডি) থেকে অবদান যোগ করেছেন। থমন বহু-বিভাগ ব্যবস্থার অনুমতি দেওয়ার জন্য স্ট্রিটার-ফেল্পস মডেলকে প্রসারিত করেছিলেন। প্রয়োগ এবং সীমাবদ্ধতা সাধারণ স্ট্রিটার-ফেল্পস মডেলটি এই অনুমানের উপর ভিত্তি করে যে একটি একক বিওডি ইনপুট একটি প্রবাহ বা নদীর ক্রস বিভাগে সমানভাবে বিতরণ করা হয় এবং এটি নদীতে কোনও মিশ্রণ ছাড়াই প্লাগ প্রবাহ হিসাবে চলে। উপরন্তু, ধ্রুপদী স্ট্রিটার-ফেলপস মডেলে শুধুমাত্র একটি ডিও সিঙ্ক (কার্বনেসিয়াস বিওডি) এবং একটি ডিও উৎস (পুনর্ব্যবহার) বিবেচনা করা হয়। এই সরলীকরণগুলি মডেলটিতে ত্রুটির জন্ম দেবে। উদাহরণস্বরূপ, মডেলটিতে অবক্ষেপণের মাধ্যমে বিওডি অপসারণ অন্তর্ভুক্ত নয়, যে স্থগিত বিওডি একটি দ্রবীভূত অবস্থায় রূপান্তরিত হয়, যে পললের অক্সিজেনের চাহিদা রয়েছে এবং সালোকসংশ্লেষণ এবং শ্বাস-প্রশ্বাস অক্সিজেনের ভারসাম্যকে প্রভাবিত করবে। সম্প্রসারিত মডেল জৈব পদার্থের জারণ এবং পুনর্ব্যবহার প্রক্রিয়া ছাড়াও, একটি প্রবাহে আরও অনেক প্রক্রিয়া রয়েছে যা ডিও-কে প্রভাবিত করে। আরও সঠিক মডেল তৈরি করার জন্য একটি সম্প্রসারিত মডেল ব্যবহার করে এই বিষয়গুলি অন্তর্ভুক্ত করা সম্ভব। সম্প্রসারিত মডেলটি ঐতিহ্যবাহী মডেলের একটি পরিবর্তন এবং এতে ডিও-র অভ্যন্তরীণ উৎস (পুনর্ব্যবহার এবং সালোকসংশ্লেষণ) এবং সিঙ্ক (বিওডি, ব্যাকগ্রাউন্ড বিওডি, এসওডি এবং শ্বাস-প্রশ্বাস) অন্তর্ভুক্ত রয়েছে। এই সমস্ত পরামিতিগুলি অন্তর্ভুক্ত করা সবসময় প্রয়োজন হয় না। পরিবর্তে প্রাসঙ্গিক উৎস এবং সিঙ্কগুলি নির্দিষ্ট মডেলের সামগ্রিক সমাধান দেওয়ার জন্য সংক্ষিপ্ত করা যেতে পারে। সম্প্রসারিত মডেলের পরামিতিগুলি ক্ষেত্রের মধ্যে পরিমাপ করা যেতে পারে বা তাত্ত্বিকভাবে অনুমান করা যেতে পারে। পটভূমি বিওডি পটভূমি বিওডি বা বেন্থিক অক্সিজেনের চাহিদা হল বিওডির বিচ্ছুরিত উৎস যা জৈব পদার্থের ক্ষয় দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করে যা ইতিমধ্যে তলদেশে স্থির হয়ে গেছে। এটি একটি ধ্রুবক বিচ্ছুরিত ইনপুটের জন্ম দেবে এইভাবে সময়ের সাথে সাথে বিওডি-র পরিবর্তন হবে যেখানে বিওডি দ্বারা অক্সিজেন ব্যবহারের হার, সাধারণত বি. ও. ডি-তে। বিওডি হল জলে জৈব পদার্থ থেকে প্রাপ্ত বিওডি। এটি হল ব্যাকগ্রাউন্ড BOD ইনপুট। বি. ও. ডি পলল বি. ও. ডি-র পলল সরাসরি অক্সিজেন গ্রহণ করে না এবং তাই এটি বিবেচনায় নেওয়া উচিত। বিওডি দ্বারা অক্সিজেন ব্যবহারের হারের সাথে বিওডি অপসারণের হার প্রবর্তনের মাধ্যমে এটি করা হয়। বি. ও. ডি দ্বারা অক্সিজেন অপসারণের মোট হার যেখানে বি. ও. ডি দ্বারা অক্সিজেন ব্যবহারের হার, সাধারণত। এটি সাধারণত বিওডি স্থির হওয়ার হার। সময়ের সাথে সাথে বিওডির পরিবর্তনকে বর্ণনা করা হয় যে জলে জৈব পদার্থ থেকে বিওডি কোথায়। এটি সাধারণত 0.5-5 এর মধ্যে থাকে। পলির অক্সিজেন চাহিদা পলির মধ্যে থাকা জীব দ্বারা অক্সিজেন গ্রহণ করা যেতে পারে। এই প্রক্রিয়াকে সেডিমেন্ট অক্সিজেন ডিমান্ড (এস. ও. ডি) বলা হয়। পলির উপর একটি বাক্সে (বেন্থিক রেসপিরোমিটার) অক্সিজেনের পরিবর্তন পরিমাপ করে এস. ও. ডি পরিমাপ করা যেতে পারে। পলি দ্বারা ব্যবহারের কারণে অক্সিজেন ঘাটতির পরিবর্তনকে বর্ণনা করা হয় যেখানে নদীর গভীরতা [মি] হল এস. ও. ডি ডি হল সম্পৃক্ততার ঘাটতি। পুনরাবৃত্তির হার হল []। এস. ও. ডি-র পরিসীমা সাধারণত কম দূষণ সহ একটি প্রাকৃতিক নদীর জন্য 0.1-1 এবং মাঝারি থেকে ভারী দূষণ সহ একটি নদীর জন্য 5-10 এর মধ্যে থাকে। নাইট্রফিকেশন অ্যামোনিয়ামকে বায়বীয় অবস্থার অধীনে নাইট্রেটে জারিত করা হয় NH4 + + 2O2 → NO3 − + H2O + 2H + অ্যামোনিয়াম জারণকে BOD-এর অংশ হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে, যাতে BOD = CBOD + NBOD, যেখানে CBOD হল কার্বনেসিয়াস জৈব রাসায়নিক অক্সিজেনের চাহিদা এবং NBOD হল নাইট্রোজেনযুক্ত BOD। সাধারণত সিবিওডি অ্যামোনিয়ামের ঘনত্বের তুলনায় অনেক বেশি এবং তাই এনবিওডি প্রায়শই বিবেচনা করার প্রয়োজন হয় না। অ্যামোনিয়ামের জারণের কারণে অক্সিজেন ঘাটতির পরিবর্তনকে বর্ণনা করা হয় যেখানে ডি হল সম্পৃক্ততার ঘাটতি। এটি নাইট্রিফিকেশন হার। অ্যামোনিয়াম-নাইট্রোজেন ঘনত্ব। এর পরিসীমা সাধারণত 0.05-0.5। সালোকসংশ্লেষণ এবং শ্বসন সালোকসংশ্লেষণ এবং শ্বসন শৈবাল এবং ম্যাক্রোফাইট দ্বারা সঞ্চালিত হয়। ব্যাকটেরিয়া এবং প্রাণীদের দ্বারাও শ্বাস-প্রশ্বাস সঞ্চালিত হয়। স্থিতিশীল অবস্থা (মোট দৈনিক গড়) ধরে নিলে ঘাটতির পরিবর্তন হবে যেখানে শ্বাস-প্রশ্বাস রয়েছে। এটি সালোকসংশ্লেষণ। লক্ষ্য করুন যে বি. ও. ডি-তে শুধুমাত্র অণুজীবের শ্বাস-প্রশ্বাস অন্তর্ভুক্ত থাকে যেমন। শৈবাল এবং ব্যাকটেরিয়া এবং ম্যাক্রোফাইট এবং প্রাণীদের দ্বারা নয়। সময়ের সাথে সাথে আলোর পরিবর্তনের কারণে, সালোকসংশ্লেষক অক্সিজেনের বৈচিত্র্য সময়ের সাথে একটি পর্যায়ক্রমিক ফাংশন দ্বারা বর্ণনা করা যেতে পারে, যেখানে সময়টি সূর্যোদয়ের পরে এবং সূর্যাস্তের আগে যেখানে একটি নির্দিষ্ট সময়ে সালোকসংশ্লেষণ হয়। এটি সালোকসংশ্লেষণের দৈনিক সর্বোচ্চ। সূর্যালোক সহ দিনের ভগ্নাংশ, সাধারণত দিন। সূর্য ওঠার সময়। প্রাথমিক উৎপাদনের দৈনিক গড় মূল্যের পরিসীমা সাধারণত 0.5-10। আরও দেখুন জল দূষণ জলের গুণমান মডেলিং বায়োকেমিক্যাল অক্সিজেনের চাহিদা অক্সিজেন (পরিবেশগত) অক্সিজেন স্যাচুরেশন হাইপোক্সিয়া (পরিবেশগত) ডিঅক্সিজেনেশন জল বায়ুচলাচল আলোকসংশ্লেষণ নাইট্রফিকেশন ফিকের বিস্তারের আইন ওহিও নদী মার্কিন যুক্তরাষ্ট্রের জনস্বাস্থ্য পরিষেবা রেফারেন্স বাহ্যিক লিঙ্ক ও 'কনর ডিজে, 1960, অক্সিজেন ব্যালেন্স অফ অ্যান ইস্টুয়ারি, জার্নাল অফ দ্য স্যানিটারি ইঞ্জিনিয়ারিং ডিভিশন, এএসসিই, ভলিউম। 86, নং। এসএ3, প্রোক। কাগজ 2472, মে, 1960 থমন আর. ভি., 1963, দ্রবীভূত অক্সিজেনের জন্য গাণিতিক মডেল, জার্নাল অফ দ্য স্যানিটারি ইঞ্জিনিয়ারিং ডিভিশন, আমেরিকান সোসাইটি অফ সিভিল ইঞ্জিনিয়ার্স, খণ্ড 89, নং। এস. এ. 5 পরিবেশ প্রকৌশল জল এবং পরিবেশ জল দূষণ গণিতের নিবন্ধগুলিতে বিশেষজ্ঞের মনোযোগ প্রয়োজন