Estimation of statistical parameters of nutrients concentration generated in estuaries

Abstract

SažetakRijeke su svakako jedan od najvažnijih puteva prijenosa nutrijenata s kopna u obalne vode, koji potom u ušćima mogu izazvati čitav niz problema, od prekoračenja dopuštenih graničnih koncentracija do uzrokovanja pojave eutrofikacije. Provedeno istraživanje se bavi upravo analizom takvog pronosa u bliskoj zoni ušća za stacionarno stanje toka te domenu integriranu po dubini (2D). Iz osnovne advektivno difuzne jednadžbe su izvedeni statistički apsolutni momenti funkcije gustoće vjerojatnosti definirane u točki, te su potom pripadajuće funkcije rekonstruirane korištenjem beta-distribucije. Funkcije gustoće vjerojatnosti su ključan podatak za definiciju rizika od prekoračenja graničnih koncentracija, te ovakva metodologija omogućava izračun funkcije i pripadajućeg rizika u proizvoljnoj točki domene ušća. Razvijena metodologija je implementirana u user-friendly računalnu aplikaciju CPoRT koja je besplatna za korištenje, a koja je među ostalim namijenjena i podizanju svijesti o važnosti adekvatnog upravljanja količinama nutrijenata unesenih rijekama.Ključne riječi: koncentracija zagađenja, statistički momenti koncentracije, ušća, funkcija gustoće vjerojatnosti, alat za brzu procjenu rizika od zagađenja Estimation of statistical parameters of nutrients concentration generated in estuaries AbstractRivers are considered as one of the most influential pathways of nutrients which are generated inland and causing multiple problems when brought to estuaries, from exceeding the limit concentrations to eutrophication issues. This paper investigates such problem in estuary by analysing the steady transport of conservative pollutant in the near field zone of depth integrated domain (2D). The concentration moments are developed from fundamental advection-diffusion equation, and then are utilized to obtain the point concentration probability density function (PDF). PDFs are key data when conducting the risk assessment for exceeding the allowed concentration values, hence this methodology enables one to obtain PDF and corresponding exceedance probability at an arbitrary point in the estuary domain. The developed methodology is further implemented in a user-friendly PC application that is free to use and which is also designed to raise awareness about importance of adequate management of nutrients being generated and brought in by rivers.