Практическое использование данных мониторинга речных бассейнов началось с предупреждения и ликвидации чрезвычайных ситуаций, например, техногенных катастроф вследствие антропогенной деятельности на водосборах [1]. Однако у мониторинговых данных скоро обнаружилось и другое приложение: служить информационной базой прогнозирования экологических последствий зарегулирования рек.
Наиболее простым и в то же время информативным методом расчета и прогнозирования качества воды в водоемах и водотоках являются модели типа РК-БПК, предложенные в свое время Стритером и Фелпсом [2].
В моделях этого типа предлагается учитывать широкий спектр легкоокисляемых органических соединений, находящихся в воде, введением некой единой субстанции, именуемой биохимической потребностью в кислороде (БПК). Простота измерения биохимической потребности в кислороде и растворенном кислороде (РК), наглядность и доступность данных делают этот метод одним из стандартных средств анализа качества воды. Величину биохимической потребности в кислороде определяют путем измерения суммарного потребления кислорода в течение заданного момента времени, обычно это 5 или 20 суток. В зависимости от этого часто используют обозначение БПК5 или БПК20.
При формулировке модели и расчетах по ней все предположения были сделаны таким образом, чтобы получить оценку снизу для кислородного режима. Другими словами, в работе представлена ситуация, при которой расчетная концентрация растворенного кислорода во все моменты времени будет ниже или совпадать с реальной. Концентрация биохимической потребности в кислороде оценивалась наоборот сверху. Использование этого подхода позволяет получить при расчетах наиболее неблагоприятный случай динамики параметров качества воды в проектируемом водохранилище.
В работе используется модификация модели РК-БПК в приближении кинетики первого порядка.
В пренебрежении продольной дисперсии примеси для случая неустановившегося движения воды и нестационарных кинетических процессов уравнения модели РК-БПК выглядят следующим образом: