Model rozprzestrzeniania kadmu w warstwie wodonośnej z wykorzystaniem programu Processing Modflow

• Autorzy: Piwińska D. , Kaleta J.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.218

Warianty tytułu

EN

Using of Processing Modflow package to simulate spreading of cadmium in the aquifer

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Zanieczyszczenia występujące w warstwie wodonośnej mogą być naturalne lub antropogeniczne. Skażenie gleb związkami chemicznymi i/lub metalami ciężkimi prowadzi do migracji tych zanieczyszczeń do wód podziemnych. Istnieje możliwość teoretycznego oszacowania zasięgu rozprzestrzeniania zanieczyszczeń, dzięki programom opartym na modelowaniu numerycznym. Jeden z nich, Processing Modflow, został wykorzystany w pracy. Pierwsza część modelowania obejmuje wprowadzenie danych hydrogeologicznych analizowanego obszaru oraz wykonanie bilansu wodnego, na który składa się zasilanie i drenaż wód podziemnych. Pozwala on na uzyskanie informacji o czynnikach decydujących o występowaniu tych dwóch procesów. Założono dwie warstwy wodonośne, gdzie warstwę przypowierzchniową (A) stanowią piaski drobne, a poniżej (B) zalegają iły trzeciorzędowe. Grunty te różnią się pod względem właściwości fizycznych i hydrogeologicznych, co ma wpływ na czas przesiąkania wód. Modelowaniu podlegają także dwa ujęcia wód podziemnych (studnie). Uzyskano wyniki, na podstawie których wygenerowano 5-letni obszar zasilania studni oraz mapę hydroizohips. W kolejnym etapie przystąpiono do modelowania transportu zanieczyszczenia. Zanieczyszczeniem, jakie brano pod uwagę był kadm. Program przeprowadza symulację opartą na procesach adwekcji, dyspersji i reakcjach chemicznych. Po upływie czasu symulacji wynoszącego 5 lat, otrzymano mapy ukazujące zasięg rozprzestrzeniania kadmu wraz z liniami stężeń. W rezultacie przeprowadzonych analiz, stwierdzono znaczny wpływ warunków hydrogeologicznych terenu oraz procesów zachodzących podczas transportu zanieczyszczenia na procesy zasilania i drenażu wód oraz migracji kadmu. Potrzebne dane wejściowe pochodziły z różnych pozycji literaturowych. Przeprowadzone modelowanie potwierdziło jego przydatność w ocenie transportu zanieczyszczenia w warstwie wodonośnej.

EN

Contamination, which are presented in the aquifer, can be natural and anthropogenic. Soil contamination by chemical compounds or heavy metals leads to migration of those contaminants into groundwater. It can be destroyable. There is an opportunity to estimate spreading of contamination theoretically. Every programme based on numerical modeling is helpful. One of them, Processinf Modflow, is used in this thesis. First part of simulation contains hydrogeological data about analyzed area and subregional water budget which includes recharge and discharge of groundwater. It leads to get information about those two processes. There are two aquifers which consist of first layer of fine sand (A) and second layer of silt (B). These soils varies according to physical and hydrogeological properties which have an impact on filtration time. Two wells are also simulated. Maps of 5-years capture zone of the pumping well and hydraulic heads are generated. Next part of simulation contains migration of contaminant. Cadmium is the contaminant which is simulated. Programme simulates processes of advection, dispersion and chemical reaction. Simulation time is 5 years. Maps of spreading of contaminant is given with all the concentration lines. Impact of hydrogeological conditions and processess ocurring in contaminant transport on recharge and discharge of groundwater and migration of cadmium is analyzed All the input data comes from scientific data. This simulation confirms that this programme is useful in assessment of contaminant transport in the aquifer.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie hydrogeologiczne; Processing Modflow; bilans wodny; kadm; sorpcja

EN

hydrogeological modeling; Processing Modflow; water budget; cadmium; sorption

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 3
• Strony: 351--364
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piwińska D.

• Politechnika Rzeszowska

autor

Kaleta J.

• Politechnika Rzeszowska, ul. Powstańców Warszawy 6, 35-959 Rzeszów, tel. [phone]

Bibliografia

• [1] ATSDR, Draft Toxicological Profile for Cadmium, Atlanta, Georgia: US Department of Health and Human Services, 2008, s. 1–6.
• [2] Balcerzak W., Uzdatnianie wód kopalnianych zawierających metale ciężkie, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury JCEEA, t. XXXI, z. 61 (4/14), październik–grudzień 2014, s. 5–20, DOI: 10.7862/rb.2014.123.
• [3] Bernhoft R.A., Cadmium Toxity and Treatment, Hindawi Publishing Corporation, The Scientific World Journal, Volume 2013, Article ID 394652, 7 pages, 2013.
• [4] Chiang W.-H., 3D Groundwater Modeling with PMWIN: A Simulation System for Modeling Groundwater Flow and Transport Processes, Springer Berlin Heidelberg New York 2005.
• [5] Dokument Ministerstwa Środowiska pt. „Metody wyznaczania wartości parametrów hydrodynamicznych oraz parametrów migracji zanieczyszczeń w wodach podziemnych, 2006, s. 11–36.
• [6] Harpaz Y., Field experiments In re charge and mixing through Wells. Underground Water Storage Study Tech. Report 17. Publ. 483. Tahal-Water Plann. For. Isr., Tel Aviv 1965.
• [7] Koda E., Wiencław E., Kołanka T., Modelowanie przepływu wód podziemnych i infiltracji zanieczyszczeń w korpusie odpadów składowiska, Katedra Geoinżynierii SGGW, 2007, s. 4–7.
• [8] Lovanh N., Zhang Y.-K., Heathcote R.C., Alvarez P.J.J., Guidelines to determine site-specific parameters for modeling the fate and transport of monoaromatic hydrocarbons in groundwater, The University of Iowa, Iowa City, 2000, s. 10–15
• [9] Masterson J., Barlow P.M., Effects of Simulated Groundwater Pumping and Recharge on Groundwater Flow in Cape Cod, Martha’s Vineyard, and Nantucket Island Basins, Massachusetts, U.S. Geological Survey Water-Supply Paper 2447, 1998, s. 26–27.
• [10] Osmęda-Ernst E., Witczak S., Parametry migracji wybranych zanieczyszczeń w wodach podziemnych. [in:] Ochrona wód podziemnych w Polsce. Stan i kierunki badań. Wyd. SGGW-AR, Warszawa 1991.
• [11] Papadopulos S.S., Larson S.P., Aquifer storage of heated water: II. Numerical simulation of field results. Groundwater, 1978, s. 242–248.
• [12] Przeździecki Z., „Biologiczne skutki chemizacji środowiska”, Państwowe Wydawnictwo Naukowe, Warszawa 1980.
• [13] Rozporządzenie Ministra Zdrowia z dnia 13 listopada 2015r. w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia przez ludzi (Dz.U. 2015 poz. 1989).
• [14] Zelenakova M., Hudakova G., The necessity of hydrogeological survey in infiltration systems design, Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury JCEEA, t. XXXI, z. 61 (3/I/14), lipiec–wrzesień 2014, s. 401–409, DOI:10.7862/rb.2015.68.
• [15] http://geografia_liceum.republika.pl/struktura/struktury.html [data dostępu: 24.02.2016].
• [16] http://pracownik.kul.pl/files/11694/public/gig9.pdf „Fizyczne właściwości gleb” [data dostępu: 24.02.2016].
• [17] http://www.usgs.gov/ [data dostępu: 14.03.2016].

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)