APA SUBTERANA (BICA)

5/17/2018 APA SUBTERANA (BICA) - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/apa-subterana-bica 1/58

APA SUBTERABNA

MODELAREATRANSPORTULUI

CONTAMINANTILOR



Model

Versiune simplificata a mediului real;

Translatarea proceselor fizice, chimice,

biologice in relatii matematice; Acuratetea modelului este dependenta de

conceptualizarea proceselor;

Scop:

prognoza unor variabile necunoscute – sarcinahidraulica, distributie in spatiu si timp aconcentratiilor unor contaminanti



Utilitatea modelelor

Predictie: Determinarea caracteristicilor viitoare ale zonei

Impactul generat de diverse proiecte/actiuni propuse

Interpretarea rezultatelor cercetarii Dinamica sistemului

Intelegerea proceselor

Intelegerea comportarii acviferului Incorporare date

Determinarea – configurarea standardelor demanagement sau a reglementarilor de exploatare



Structura modele

Model conceptual Descrierea proceselor fizice, chimice, biologice care

guverneaza comportarea sistemului analizat

Model matematic Transpunerea modelului conceptual in relatii

matematice:

Ecuatii matematice cu derivate partiale

Set de conditii de margine/la limita

Solutiile sunt apoi obtinute cu ajutorul metodelor analiticesau numerice – coduri sau modele



Probleme initiale

Care este problema ce trebuie rezolvata cu ajutorulmodelului?

Modelarea este cea mai potrivita metoda pentru a gasiraspuns la acea problema?

Care este nivelul la care trebuie realizat modelul pentrua raspunde acelei probleme?

Care este nivelul de incredere al datelor de teren folosite

pentru model si al rezultatelor obtinute prin modelare?



Raspunsuri

Magnitudinea eforturilor modelarii

Model uni-, bi- sau tri-dimensional

Permanent sau nepermanent Numeric sau analitic

Anticiparea beneficiilor in raport cu costurile

modelarii Modelarea este doar o etapa in evaluarea

hidrogeologica a unei zone



Structura hidrogeologica



Discretizarea

Inlocuirea domeniului cu un grid: celule, blocuri sau elemente

Configurare: axa x,y,z

Alegerea marimii celulelor si elementelor Variabilitatea spatiala a parametrilor modelului

Limitele fizice ale modelului Tipul modelului ce va fi utilizat

Limitarile modelului

Limitarile impuse de manipularea datelor

Costurile modelarii

Discretizarea variabilei timp; impartirea timpului total in pasi detimp Sunt preferati pasi de timp mici – cresc durata si costul

Pasii de timp pot fi influentati de cerintele modelului – instabilitatedaca nu sunt alesi pasi de timp suficient de mici; analiza senzitivitate



Discretizarea



Disctretizarea domeniului



Discretizarea domeniului



Elemente model subteran

Informatii de baza

Amplasare puturi de captare

Clasificarea apei subterane

Localizarea potentialilor receptori Informatii geologice si hidrogeologice

Descrierea structurii geologice

Proprietatile fizice al mediului subteran: textura, porozitate,

densitate etc. Stratigrafie, grosimi, extinderea laterala si continuitatea

depozitelor subterane; posibile cai preferentiale, bariere intransportul poluantilor etc.




Informatii geologice si hidrogeologice Adancimea apei subterane

Gradienti hidraulici (orizontal, vertical)

Parametrii hidraulici ai mediului subteran: conductivitate,coeficient de stocare, porozitate eficace, anizotropie

Distributia spatiala a caracteristicilor fizice si hidraulice(nivelul de eterogenitate)

Caracterizarea porozitatii secundare (fracturi, zone

carstice, extindere) Variatia temporara a caractersticilor hidrologice

Alimentarea si drenarea, descarcarea apei subterane

Intercatiunea apa subterana – apa de suprafata




Informatii privind sursele de contaminare Localizarea, natura si sursele contaminarilor precedente Localizarea surselor de contaminare continua Localizarea surselor subternane de contaminare

Parametrii de caracterizare a transportului sicomportarii poluantilor

Faza in care se gaseste fiecare contaminant: gaz, lichid,sorbit, faza libera, in zona saturata – nesaturata,concentratii

Distributia spatiala a contaminantilor in subteran, pentrufiecare faza si zona (saturata, nesaturata)

Estimarea cantitatii de contaminant din subteran Tendinte temporale ale contaminantilor in fiecare faza




Parametrii de caracterizare a transportului sicomportarii poluantilor

Ad-Sorbtia, factori de intarziere

Procese de transformare a contaminantilor

Migrarea contaminantilor: viteza, debite etc.

Evaluarea mecanismelor de transport

Proprietatile fazei libere: compozitie, solubilitate, densitate,vascozitate

Caracteristici geochimice ale mediului subteran care potafecta transportul si comportarea contaminantilor

Alte caracteristici care pot afecta distributia, transportul sicomportarea contaminantilor (proprietatile vaporilor).



Elementemodelsubteran

12/14/2011



Modelul conceptual

Etapa importanta in procesul de modelare

Simplificarea domeniului, problemei

Reprezentarea curentului subteran de transport

Pe baza lui se determina modelul numeric sidiscretizarea

Definirea domeniului hidrogeologic de interes, ce va fimodelat

Definirea curentului subteran, zone de alimentare, de

drenare, evaporatie etc. Definirea sistemului de transport pentru poluanti, sursa

poluarii etc.



Model conceptual



Model conceptual



Model conceptual



Protocol modelare

Stabilirea scopului modelarii

Realizarea modelului conceptual al sistemului

Selectarea ecuatiilor de baza si a codului demodelare

Verificarea ecuatiilor si a codului

Ecuatiile descriu procesele fizice, chimice si

biologice

Verificarea rezultatelor modelului cu rezultatelesolutiilor analitice pentru o problema cunoscuta



Protocol modelare

Proiectarea modelului Selectarea gridului/discretizarii domeniului

Parametrii de timp

Conditii la limita si initiale Estimarea parametrilor modelului

Calibrarea modelului Determinarea unui set de parametri de intrare in

model care aproximeaza date masurate in teren;modelul este capabil sa reproduca date masurate: Sarcina hidraulica, concentratii, debite, viteze



Protocol modelare

Determinarea incertitudinilor asuprarezultatelor modelarii

Analiza de senzitivitate; parametrii sunt variati

individual in anumite limite si sunt evaluate efecteleasupra rezultatelor

Verificarea/calibrarea modelului Testarea abilitatii modelului de a reproduce un alt set

de date masurate in teren folosind parametri obtinuti inprocesul de calibrare

Predictia rezultatelor pa baza modeluluicalibrat



Etaperealizaremodel



Procese si variabile


incorporate frecvent in

modele

Procese si variable

care pot fi considerate

caltitativ

Fizice Curent subteran in mediu saturatadvectia

dispersia hidrodinamica

difuzia moleculara

stratificarea densitatii

eterogenitatea acviferuluidistributia sarcinii hidraulice

limitele hidrogeologice ale

acviferului

incarcarea acviferului

evapotranspiratia

Curent in mediu fracturat,fisurat

Transportul de particule

Transport in mediu poros

nesaturat

Curenti multifaza






modele

Procese si variable


caltitativ

Chimice Degradarearadioactiva

Sorbtia

Reactii redox

Schimb ionic

ComplexareDizolvare

Volatilizare

Precipitare






modele

Procese si variable


calitativ

Biologice biodegradarea Dinamica populatiei

microbiene

BiotransformareAdaptare

Co-metabolism



Conditii initiale si la limita

→ condiţii iniţiale valoarea concentratiei la tipul iniţial

→ condiţii de margine interacţiunea între zona investigată şi cea limitrofă

Pentru transportul masic→ trei tipuri de condiţiiiniţiale:

a. De tip concentraţie fixă b. De tip gradient fix

c. De tip flux variabil Pentru problema 1D este necesar să se specifice

condiţiile legate de poziţie şi timp,



Conditii initiale si la limitaA. Concentratie fixa









Surse erori

Erori de calcul Procedeele de aproximare numerica pentru

rezolvarea ecuatiilor ce guverneaza fenomenul

Erori de calibrare Ipoteze de modelare, limitari in estimarea

parametrilor domeniului

Compararea valorilor prognozate cu celemasurate



Limitari ale modelelor

Limitari conceptuale Reprezentarea proceselor sau a sistemului in

relatii matematice

Limitarea modelului analitic prin ipotezelesimplificatoare asumate

Modelele analitice sunt limitate la conditii ideale – ca urmare, nu pot fi aplicate la zone cu conditii la

limita complicate Variatia temporala sau spatiala a parametrilor,

proprietatilor sistemului (permeabilitate,dispersivitate)



Limitari ale modelelor

Limitari de aplicare Aproximarea ecuatiilor diferentiale prin solutii numerice

genereaza doua tipuri de erori de calcul:

numerice sau reziduale

Modelele numerice sunt limitate prin complexitatea lor – utilizatorul trebuie sa aiba un anumit nivel de cunoasterepentru a le aplica

Pregatirea datelor de intrare pentru modelele numericecere timp

Sunt necesare calculatoare cu viteza mare de procesare



GROUNDWATER MODELINGSYSTEM - GMS 3.1




Scientific Software Group (USA)

Virginia Tech University US Geological Survey

Center for Petroleum

Geosystem Engineering - Univ. of Texas

Colorado School of Mines

Battelle Pacific Northwest National Laboratory

Departamentul Apărării al USA




1. MODFLOW,

2. MODPATH,

3. MT3D,

4. FEMWATER,

5. SEEP2D,

6. SEAM3D,

7. RT3D,8. PEST

9. UTChem,

10. GeoStatistics



GMS - FACILITATI

Curgere in regim saturat si nesaturat,mediu omogen - neomogen, izotrop -

anizotrop Transportul, comportarea si degradarea

naturala si activa a poluantilor

Intruziunea apei sarate Prelucrarea datelor de teren, geostatistica

Infiltratii induse de constructii



MODFLOW

Curgerea apei subterane si transportul poluantilor

Permite introducerea unei varietati largi de conditiide margine

Simularea transportului si degradarii poluantilor,declorinare, reactii de sorbtie

Vizualizeaza fluctuatile sezoniere ale nivelului apei

subterane, depresionarea datorata pomparilor,efectul drenurilor si raurilor, al barierelor orizontale siverticale



MODFLOW



MODPATH

Model 3D de curgerea subterana, transportulpoluantilor

Determina zonele de captare a puturilor deremediere

Determina extiderea zonelor de protectiepentru puturi

Optimizeaza pomparea puturilor

Determina caile de migrare a poluantilor pentruevaluarea riscului



MODPATH



MODPATH



MT3D

Model de transport 3D al poluantilor prinadvectie si dispersie

Ia in considerare procesele aerobe si anaerobe

ce se produc in subteran intre poluantii de tiphidrocarburi si orice tip de electroni acceptori

Calculeaza bilantul masic pe subdomenii ale

curgerii Evalueaza efectul proceselor de sorbtie din

subteran



MT3D



SEEP2D

Model plan de curgere scris in elementefinite

Folosit pentru curgere prin si pe sub digurisi baraje de pamant

Geometrii complexe si complicate ale

domeniilor de curgere Mediu eterogen si anizotrop, cu nivel liber

sau sub presiune



SEEP2D



SEEP2D



RT3D

Simuleaza transportul reactiv in mediul subteran

Poate fi folosit pentru o gama larga de speciisolubile sau adsorbite: metale grele, compusipetrolieri, substante explozive, solventi clorinati

Simuleaza ritmul atenuarii naturale sau alremedierii active

Ia in considerare efectul alimentarii sau alexploatarii acviferului



RT3D



SEAM3D

Un model relativ complicat de simulare adegradarii hidrocarburilor

Poate simula transportul si interactiunea a27 de specii diferite

Suplimentar contine si un pachet de

simulare a dizolvarii NAPL Permite simularea surselor de poluare

pentru compusi de tip NAPL



SEAM3D



FEMWATER

Ia in considerare transportul poluantilor princurenti de densitate

Permite simularea influentei puturilor; asarcinii hidraulice constante etc.

Interfata grafica atractiva

Folosit in special pentru modelareatransportului in zona nesaturata



FEMWATER

CARACTERIZAREA MEDIULUI



CARACTERIZAREA MEDIULUISUBTERAN

GMS poate fi folosit pentru realizareamodelului mediului subteran si pentru

vizualizarea datelor obtinute din foraje Structura geologica construita permite

realizarea unor sectiuni transversale prinorice zona a modelului



GEOSTATISTICA



GMS - DATELE FORAJELOR



VIZUALIZARE 3D

Date post:	20-Jul-2015
Category:	Documents
Upload:	elena-otilia-cimpeanu
View:	133 times
Download:	4 times

APA SUBTERANA (BICA)

Documents