Description and Verification of the Contaminat Transport Models in Groundwater : Theory and Practice

• Autorzy: Aniszewski A.

Warianty tytułu

PL

Opis i weryfikacja modeli transportu zanieczyszczeń w wodzie gruntowej : teoria i praktyka

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a general overview of 2D mathematical models for both the inorganic and the organic contaminants moving in an aquifer, taking into consideration the most important processes that occur in the ground. These processes affect, to a different extent, the concentration reduction values for the contaminants moving in a groundwater. In this analysis, the following processes have been taken into consideration: reversible physical non-linear adsorption, chemical and biological reactions (as biodegradation/biological denitrification) and radioactive decay (for moving radionuclides). Based on these 2D contaminant transport models it has been possible to calculate numerically the dimensionless concentration values with and without all the chosen processes in relation to both the chosen natural site (piezometers) and the chosen contaminants.In this paper, it has also been possible to compare all the numerically calculated concentration values to the measured concentration ones (in the chosen earlier piezometers) in relation to both the new unpublished measurement series of May 1982 and the new set of parameters used in these 2D contaminant transport models (as practical verification of these models).

PL

W artykule przedstawia się generalny przegląd 2D matematycznych modeli zarówno nieorganicznych, jak i organicznych zanieczyszczeń płynących w warstwie wodonośnej, biorąc pod uwagę najważniejsze procesy, jakie zachodzą w gruncie. Procesy te wpływają w różnym stopniu na wartości redukcji stężeń dla płynących w wodzie gruntowej zanieczyszczeń. W tej analizie wzięto pod uwagę następujące procesy: odwracalna nieliniowa fi zyczna adsorpcja, chemiczne i biologiczne reakcje (jako biodegradacja/biologiczna denitryfi kacja) oraz rozpad promieniotwórczy (dla płynących radionuklidów). W oparciu o prezentowane 2D modele transportu zanieczyszczeń było możliwe przeprowadzenie numerycznych obliczeń bezwymiarowych wartości stężeń z uwzględnieniem i bez uwzględnienia wszystkich wybranych procesów w odniesieniu zarówno do wybranego naturalnego gruntu (piezometrów) jak i do wybranych zanieczyszczeń. W pracy było również możliwe porównanie wszystkich obliczonych numerycznie wartości stężeń do wartości pomierzonych (w wybranych wcześniej piezometrach) w odniesieniu zarówno do nowej niepublikowanej wcześniej serii pomiarowej z maja 1982 jak i do nowego zestawu parametrów wykorzystanego w tych 2D modelach transportu zanieczyszczeń (jako praktyczna weryfi kacja tych modeli).

Słowa kluczowe

EN

advection; dispersion; non-linear adsorption; biodegradation; biological denitrification; radioactive decay; numerical calculations; groundwater; transport model

PL

adwekcja; dyspersja; adsorpcja nieliniowa; biodegradacja; denitryfikacja biologiczna; rozpad promieniotwórczy; obliczenia numeryczne; wody podziemne; model transportu

• Wydawca: Institute of Environmental Engineering, Polish Academy of Sciences
• Czasopismo: Archives of Environmental Protection
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 39, no. 3
• Strony: 3--21
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Aniszewski A.

• West Pomeranian University of Technology, Civil Engineering and Architecture Faculty, Chair of Sanitary Engineering, Piastów Street 50a; 70-310 Szczecin

Bibliografia

• [1] Aniszewski, A. (2009). Mathematical modeling and practical verification of groundwater and contaminant transport in a chosen natural aquifer. Acta Geophys, 57, 435-453, DOI: 10.2478/s11600-008-4.
• [2] Aniszewski, A. (2011). Particular application of a mathematical transport model incorporating sub-surface reactive pollutants. Acta Geophys, 59, 110−123, DOI: 10.2478/s11600-010-0040-7.
• [3] Chiang, W-H. (2005). 3D-Groundwater modeling with PMWIN. A simulation system for modeling groundwater flow and pollution. Heidelberg-New York: Springer, Verlag.
• [4] Javadi, A.A., & AL-Najjar, M.M. (2007). Finite element modeling of contaminant transport in soils including the effect of chemical reactions. Journal of Hazard. Mater, 143, 690-701, DOI: 10.1016/j. jhazmat.2007.01.016.
• [5] Joekar-Niasar, V., Ataie-Ashanti, B., & Sattari, Z. (2008). Large scale modeling of nitrogen transformation in the unsaturated zone - A case study of Tehran City, Iran. UK, London: Taylor & Francis Group, 169−179. DOI: 10.1201/9780203894569.ch 17.
• [6] Konikow, L.F., Goode, D.J., & Hornberger, G.Z. (1996). A three-dimensional method-of-characteristics solute-transport model (MOC3D). USA, Virginia, Reston: U.S. Geological Survey, Water-Resources Investigations.
• [7] Kraft, G.J., Browne, B.A., De Vita, W.M., & Mechenich D.J. (2008). Agricultural pollutant penetration and steady state in thick aquifers, Ground Water 46, 41−50, DOI: 10.1111/j.1745- 6584.2007.00378.
• [8] Seidel-Morgenstern, A. (2004). Experimental determination of single solute and competitive adsorption isotherms. Journal Chromatogr. A 1037, (1-2), 255−272. DOI: 10.1016/j.chroma.2003.11.108.
• [9] Spitz, K.H., & Moreno, J. (1996). A practical guide to groundwater and solute transport modelling, New York: John Wiley and Sons.
• [10] Szymkiewicz, R. (2010). Numerical modelling in open channel hydraulics. Water Sci. Technol. Library, 83. DOI: 10.1007/978-90-481-3674-2.
• [11] Taniguchi, M., & Holman, I.M. (2010). Groundwater response to changing climate. CRC Press. DOI: 10.1201/b10530-18.
• [12] Weiss, J.V., & Cozzarelli, I.M. (2008). Biodegradation in contaminated aquifers: Incorporating microbal/ molecular methods. Ground Water, 46. 305−322. DOI: 10.1111/j.1745-6584.2007.00409.x.
• [13] Zhang, F., Yeh., G-Tsyh (George)., & Parker, J.C. (2012). Groundwater reactive transport models. Bentham, eBooks, DOI: 10.2174/97816080530631120101, eISBN: 978-1-60805-306-3
• [14] Zheng, Ch., & Wang, P.P. (1996). MT3DMS: A modular transport three-dimensional multispecies transport model for simulation of advection, dispersion, and chemical reactions of contaminants in groundwater systems; Documentation and user’s guide. Tuscaloosa: Dept. of Geol. Sci., University of Alabama, AL 35487, Contract Reports SERDP-99-1.