THE APPLICATION OF PREDICTIVE MATHEMATICAL MODELS OF RESERVOIR ECOLOGY AND WATER QUALITY

Abstract

The MIT hydrodynamic model is critically evaluated on the basis of its application to Czechoslovak Reservoirs. It is used for recognizing the dominant variables determining reservoir hydrodynamics and understanding their influence: retention time, outlet level, extinction coefficient.Two eutrophication models are confronted with data from Slapy Reservoir, Czechoslovakia: a simple (3 compartment) model, AQUAMOD 1, and a complex (31 compartment) model, CLEANER. The simple model does not give results less accurate than the extensive model. A simple model is then used to understand the effect of inflow nutrient concentration, hydraulic loading, morphometry and light on phytoplankton.Based on AQUAMOD 1, a dynamic management optimization model including 5 control variables is developed and first numerical experiences reported.The notion of ecosystems as self-optimizing systems is summarized and some numerical solutions reported. The notion is extended to dynamic interactions between man and nature.

Le modèle hydrodynamique MIT est évalué à partir des résultats obtenus en l’appliquant à des réservoirs tchécoslovaques. Ce modèle sert à identifier les principales variables qui déterminent l’hydrodynamique des reservoirs, et à comprendre leur influence. Ces variables sont : le temps de rétention; le niveau des ouvrages d’évacuation de l’eau vers l’aval; le coefficient d’extinction de la lumière.On compare deux modèles d’ eutrophisation à partir des données du réservoir Slapy, en Tchécoslovaquie : un modèle simple (3 compartiments) AQUAMOD 1, et un modèle complexe (31 compartiments) CLEANER. Le modèle simple s ’avérant aussi précis que le modèle complexe, on l’emploie ensuite pour étudier les effets sur le phytoplancton des facteurs suivants : concentration des éléments nutritifs à l’entrée du réservoir; les apports hydriques; la morphométrie; l’intensité lumineuse.Un modèle dynamique de gestion optimale comprenant 5 variables de contrôle, est développé et on donne les résultats numériques des premiers essais.Enfin, on présente la notion d’écosystèmes comme des systèmes avec la propriété d’auto-optimisation et on énumère quelques solutions numériques. Ce concept peut s’étendre jusqu’aux interactions dynamiques entre l’homme et la nature.