Προσομοίωση της λειτουργίας διαπερατών φραγμάτων για την αποκατάσταση της ποιότητας του νερού σε υπόγειους υδροφορείς
Creators: name: Μπαντή, Δήμητρα Χαρίλαου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Εξυγίανση υπόγειων υδάτων
Διαπερατά φράγματα
Συστήματα μοντελοποίησης υπόγειων υδάτων (GMS)
Groundwater remediation
Permeable barriers
Groundwater Modeling Systems (GMS)

description: Σκοπός της εργασίας αυτής είναι η προσομοίωση της λειτουργίας των Προσροφητικών Διαπερατών Φραγμάτων (ΠΔΦ), για την αποκατάσταση ρυπασμένου υπόγειου υδροφορέα. Κατά την προσομοίωση της λειτουργίας τους τα ΠΔΦ ενσωματώνονται στον υδροφορέα κάθετα στη ροή καταλαμβάνοντας όλο το βάθος του. Κάτω από τον υδροφορέα υπάρχουν αδιαπέρατα πετρώματα, τα οποία αποτελούν βασική προϋπόθεση για την εύρυθμη λειτουργία του ΠΔΦ και την αποφυγή αστοχίας της κατασκευής. Η προσομοίωση πραγματοποιείται για δύο σενάρια ρύπανσης. Στο πρώτο σενάριο η ρύπανση εισάγεται στιγμιαία κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα και μπορεί να προέρχεται από διάθεση αποβλήτων σε εκσκαφές με νερό, από υπεδάφια αποθήκευση ή από διάθεση αποβλήτων με πηγάδια. Στο δεύτερο σενάριο η ρύπανση εισάγεται στιγμιαία πάνω από τον υδροφόρο ορίζοντα και μπορεί να προέρχεται από χώρους ταφής απορριμμάτων, από επιφανειακές δεξαμενές διάθεσης αποβλήτων ή από διαρροή σωλήνων μέσα στο έδαφος. Για το πρώτο σενάριο ρύπανσης, όπου οι ρύποι εισάγονται κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα, πραγματοποιείται ανάλυση ευαισθησίας ως προς τις ακόλουθες παραμέτρους. Μελετάται η επιρροή της διακύμανσης της υδραυλικής κλίσης του υδροφορέα στην ικανότητα προσρόφησης του ΠΔΦ και στον χρόνο εξυγίανσης του υδροφορέα. Επιπλέον, ερευνάται η επιρροή της διακύμανσης της σταθεράς προσρόφησης του υλικού του ΠΔΦ στη διαδικασία αποκατάστασης του υδροφορέα. Τέλος, εξετάζεται η επίδραση στην αποδοτικότητα του ΠΔΦ από την προσθήκη στρώσης χαλικιού διαφόρων διαστάσεων ανάντη της κατασκευής του. Επιπλέον, εξετάζονται τα σενάρια της συνεχούς ρύπανσης του υδροφορέα και της ταυτόχρονης αποκατάστασής του με τη χρήση του ΠΔΦ για τις περιπτώσεις όπου η πηγή ρύπανσης βρίσκεται πάνω και κάτω από τον υδροφόρο ορίζοντα. Στις περιπτώσεις αυτές, λόγω της συνεχούς προσρόφησης ρύπων μεγάλων συγκεντρώσεων στο ΠΔΦ πραγματοποιείται μερική και τέλος ολική έμφραξή του. Στην εργασία αυτή προσομοιώνεται η λειτουργία του ΠΔΦ με τη σταδιακή έμφραξή του. Η προσομοίωση της ροής του υπόγειου νερού και της κίνησης του πλουμίου ρύπανσης πραγματοποιείται με τα συστήματα μοντελοποίησης υπόγειων υδάτων GMS (Groundwater Modeling Systems) της Γεωλογικής Υπηρεσίας των ΗΠΑ. Πιο συγκεκριμένα, η προσομοίωση της ροής του υπόγειου νερού πραγματοποιείται με τον κώδικα μοντελοποίησης MODFLOW (Modular Flow Model), που αποτελεί αρθρωτό μοντέλο ροής πεπερασμένων διαφορών που επιλύει την εξίσωση ροής των υπόγειων υδάτων. Η προσομοίωση της κίνησης του πλουμίου ρύπανσης πραγματοποιείται με τον κώδικα MT3DMS (Modular Three-Dimensional Transport Model), ο οποίος χρησιμοποιείται για την προσομοίωση της κίνησης της ρύπανσης με συναγωγή και διασπορά και για την προσομοίωση των χημικών αντιδράσεων που μπορούν να πραγματοποιηθούν στα υπόγεια νερά.
description: The overall object of this project is simulation of Permeable Sorptive Barriers (PSBs) for groundwater remediation. At the simulation, PSBs nest inside the groundwater system and they are located vertically to groundwater flow. Their depth is bigger than aquifer’s depth and they permeate the impermeable rock, which is located beneath the aquifer. Impermeable rock beneath the aquifer is a basic prerequisite for good function of PSBs. The simulation is substantiated for two different pollution scenarios. In the first scenario, pollution is introduced instantaneously inside the aquifer. The pollution may come from waste disposal in excavation with water, from subsurface storage or from waste disposal with wells. In the second scenario, pollution is introduced instantaneously on the top of the aquifer and may come from landfills, from surface disposal tanks or from pipe leakage in the soil. For the first scenario, sensitivity analysis is substantiated for the system aquifer – Permeable Sorptive Barrier. The parameters which are examined are hydraulic gradient of the aquifer, the PSB’s adsorption constant and the addition of gravel layer of varied dimension in front of the PSB. Furthermore, two more scenarios are examined. In these scenarios, constant pollution is inserted inside the aquifer or on the top of the aquifer while PSB remediates it. However, because of continuous adsorption of high contaminant concentrations the PSB gradually blocks. In this project, simulation of PSB and its gradual blockage for the two scenarios is accomplished. Simulation of groundwater flow and of pollution plume movement is carried out via Groundwater Modeling Systems of US Geological Survey. The code MODFLOW (Modular Flow Model) is used to simulate groundwater flow and the code MT3DMS (Modular Three-Dimensional Transport Model) is used to simulate advection, dispersion, and adsorption of the pollution plume.