Modelowanie transportu substancji podlegających procesom fizykochemicznym i reakcjom chemicznym w strumieniu wód podziemnych

• Autorzy: Nawalany M.

Warianty tytułu

EN

Modelling transport of substances undergoing physical-chemical processes and chemical reactions in groundwater flow

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Artykuł zawiera przegląd aktualnych problemów badawczych towarzyszących modelowaniu matematycznemu transportu substancji, które w strumieniu wód podziemnych podlegają procesom fizykochemicznym lub reakcjom chemicznym. Na wstępie omówiono motywy uzasadniające pilną konieczność poszukiwania rozwiązań o charakterze praktycznym oraz odpowiedzi na szereg związanych z nimi fundamentalnych pytań teoretycznych. Następnie przedyskutowano zagadnienia podstawowe dotyczące formułowania modeli matematycznych tych procesów w odpowiedniej skali.W szczególności przedstawiono problemy związane z metodyką przejścia ze skal niższych do wyższych, która z punktu widzenia zastosowań jest najbardziej interesująca. Zaczerpnięty z literatury przykład transportu substancji podlegających sorpcji zilustrował problemy, jakie występują w przypadku zmiany skali. Podobne kwestie dotyczą także sytuacji, w których w strumieniu wody podziemnej zachodzą reakcje chemiczne. Na koniec krótko omówiono wyzwania o charakterze naukowym, jakie stawia modelowanie procesów fizykochemicznych i reakcji chemicznych w strumieniu wód podziemnych.

EN

The article presents an overview of the research problems accompanying the mathematical modelling of reactive transport of substances which undergo physical-chemical processes or chemical reactions in groundwater flow. In the introductory part motives that justify an urgent need for finding practical and theoretical solutions are discussed. There are discussed basic issues concerning formulation of mathematical physics models of these processes in the appropriate scales. In particular, problems arising in up-scaling is illustrated by an example involving process of sorption in groundwater flow, cited from the literature. Similar problems arise also in the presence of chemical reactions in groundwater. The article is concluded with a short overview of scientific challenges set by mathematical modelling of reactive transport in subsoil.

Słowa kluczowe

PL

transport substancji podlegających reakcjom chemicznym; modele reakcji chemicznych; problem skali; modele sorpcji–desorpcji

EN

reactive transport; models of chemical reactions; models of sorption–desorption; scale problem

• Wydawca: Państwowy Instytut Geologiczny - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego
• Rocznik: 2008
• Tom: nr 431, Hydrogeologia
• Strony: 169--177
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz.

Twórcy

autor

Nawalany M.

• Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Środowiska, ul. Nowowiejska 20, 00-653 Warszawa

Bibliografia

• 1. ANISZEWSKI A., 2001 – Modelowanie migracji zanieczyszczeń w gruncie z uwzględnieniem procesu adsorpcji. Pr. Nauk. PSzcz., 559.
• 2. ATKINS P.W., 1994 – Physical chemistry. 5th edition. Oxford University Press, Oxford.
• 3. BEAR J., VERRUIJT A., 1987 – Modeling groundwater flow and pollution. D. Reidel Publ., Dordrecht.
• 4. BINNING P.J., CELIA M.A., LI LI, 2006 – Pseudo kinetics arising from the upscaling of equilibrium. Proceedings of CMWR XVI: 17–18. Copenhagen.
• 5. DIERSCH H.-J.G., 1991 – Modeling and numerical simulation of geohydrodynamic transport processes (in German). Reprint. WASY Ltd. Berlin.
• 6. DIERSCH H.-J.G., 1999 – Interactive, graphics-based finite-element simulation system FEFLOW for modeling groundwater flow, contaminant mass and heat transport processes. User’s Manual Release 4.8, November, WASY, Berlin.
• 7. FURBISH D.J., 1997 – Fluid physics in geology. Oxford University Press, New York.
• 8. GELHAR L.W., AXNESS C.L., 1983 – Three dimensional stochastic analysis of macro dispersion in aquifers. Prentice-hall Inc., Englewood Cliffs, New Jersey.
• 9. HASSANIZADEH S.M., 2001 – Upscaling equations of solute transport and biodegradation in porous media. Report EC-project ENV4-CT97-0457. Hydrology and Ecology Section, Department of Water Management, Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology.
• 10. McLAUGHIN J.D., 2008 – Parallel processing of reactive transport models using OPENMP. PhD thesis, Bringham Young University.
• 11. LICHTNER P., HAMMOND G., TRAN M.R., 2007 – Modeling reactive flows in porous media. Proceedings of NSCC Users meeting: 1–18. Nova Scotia Community College, Hallifax.
• 12. MAŁECKI J.J., NAWALANY M., WITCZAK S., GRUSZCZYŃSKI T., 2006 – Wyznaczanie parametrów migracji zanieczyszczen w ośrodku porowatym dla potrzeb badań hydrogeologicznych i ochrony środowiska, poradnik metodyczny. Uniwersytet Warszawski, Warszawa.
• 13. SAALTINK M.W., CARRERA J., 2006 – Reactive transport models without mathematical solution. Proceedings of CMWR XVI: 1–7. Copenhagen.
• 14. STEFFEL C.I, DePAOLO D.J., LICHTNER P.C., 2005 – Reactive transport modeling: An essential tool and a new research approach for the Earth sciences. Earth and Planetary Science Letters, 240, 3–4: 539–558.
• 15. TARTAKOVSKY D.M., WINTER C.L., 2008 – Uncertain future of hydrogeology. Journal of Hydrologic Engineering, ASCE, 13, 1: 37–39.