Numerical modelling of water transport in capillary barriers of different form

• Autorzy: Rudakov D.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne transportu wody w kapilarnych barierach o różnym kształcie

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

An approach to simulate water transport in capillary barriers is developed. It is based on dividing the upper soil layer onto sub-domains of different thickness, inclination and curvature using transformation of spatial variables. The method makes it possible to study systematically the impact of barrier form on the diversion capacity. A series of computations were carried out for hypothetical capillary barriers. The effects of barrier curvature and the fine layer thickness under the different inflow rate were revealed. The influence of local cavities on the barrier effectiveness is also investigated.

PL

W artykule przedstawiono pewne podejście do symulacji transportu wody w kapilarnych barierach. Ideę oparto na podziale wierzchniej warstwy gruntu na obszarze o różnej miąższości, nachyleniu i krzywiźnie używając transformacji zmiennych przestrzennych. Przedstawiona metoda umożliwia prowadzenie systematycznych studiów nad wpływem kształtów bariery na wydajność przepływu. Wykonano cykl obliczeń dla hipotetycznych kapilarnych barier. Udowodniono, obliczeniowo, wpływ kształtu (krzywizny) oraz miąższości górnej bariery (warstwy) o niskiej hydraulicznej przewodności K przy różnych natężeniach dopływu powierzchniowej wody na efektywność funkcjonowania bariery i wydajności przepływów wody. Również pokazano wpływ lokalnych szczelin na skuteczność działania bariery.

Słowa kluczowe

EN

capillary barriers; unsaturated flow; leakage; numerical modelling; form parameters

PL

bariery; przepływ w strefie aeracji; przesiąkliwość; numeryczne modelowanie filtracji; parametry kształtu bariery

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 54, no 3
• Strony: 381--391
• Opis fizyczny: Bibliogr. 20 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Rudakov D.

• National Mining University, Department of Hydrogeology and Engineering Geology, Dnipropetrovsk, K. Marx Av. 19, 49005, Ukraine

Bibliografia

• Barth, C., Wohnlich S., 1999. Proof of effectiveness of a capillary barrier as surface sealing of a sanitary landfill. Waste Management and Landfill. Proceedings 7-th intern. Symp. Margherita di Pula, Cagliari, Italy; 4-8 October 1999. CISA. Environmental Sanitary Engineering Centre, Cagliary, Italy. Vol. III, 389-392.
• Bear J., 1979. Hydraulics of Groundwater, Mc Graw Hill, New York.
• Diersch H. J.G. 1998. FEFLOW. Reference Manual, WASI Institute, Berlin.
• Fala O., Molson J., Aubertin M., Bussiere B., 2005. Numerical Modelling of Flow and Capillary Barrier Effects In Unsaturated Waste Rock Piles, J. Mine Water and the Environment. Vol. 24, no. 4: 172-185.
• Henry E.J., 2007. Analytical and numerical modeling assessment of capillary barrier performance degradation due to contaminant-induced surface tension reduction, J. of geotechnical and geoenvironmental engineering. Vol. 133, no. 2: 231-236.
• Ho C.K., Webb S.M., 1998. Capillary barrier performance in heterogeneous porous media, Water Resources Research 34, no. 4: 603-609.
• Kampf M., Hoffelder T., Montenegro H., 1999. Designing capillary barriers. Waste Management and Landfill. Proceedings 7-th intern. Symp. Margherita di Pula, Cagliari, Italy; 4-8 October 1999. CISA. Environmental Sanitarny Engineering Centre, Cagliary, Italy. Vol. III, 381-388.
• Morris C.E., Stormont J.C., 1999. Parametric study of unsaturated drainage layers in a capillary barrier, Journal of geotechnical and geoenvironmental engineering 125, no. 12: 1057-1065.
• Nichols W.E., Meyer P.D., 1996. Multidimensional water flow in a low-level waste isolation barriers, Ground Water 34, no. 4: 659-665.
• Oldenburg C.M., Pruess K., 1993. On numerical modeling of capillary barriers, Water Resources Research 29, no. 4: 1045-1056.
• Philip J.R., 1998. Seepage shedding by parabolic capillary barriers and cavities, Water Resources Research 34, no. 11: 2827-2835.
• Ross B., 1990. The diversion capacity of capillary barriers, Water Resources Research 26, 11: 2625-2629.
• Rudakov D.V., Wohnlich S., Barth C., 2001. Numerical modeling of capillary barrier performance under growing infiltration, New Approaches Characterizing Groundwater Flow, Vol. 1, ed. S. Wohnlich and K.P. Seiler, 391-394, Lisse (Balkema).
• Selker J., 1997. Design of interface shape for protective capillary barriers, Water Resources Research 33, no. 2: 259-260.
• Selker J.S., Keller C.K., McCord J.T., 1999. Vadose zone processes. Lewis Publishers, New York, Washington.
• Van Genuchten M.Th., 1980. A closed form for prediction the hydraulic conductivity of unsaturated soils, Soil. Sci. Soc. Am. J. 44: 892-898.
• Warrick A.M.,Wierenga P.J., Pan L., 1997. Downward water flow through sloping layers in the vadose zone: analytical solutions for diversions, J. Hydrology 192: 321-337.
• Webb S.W., 1997. Generalization of Ross‘ tilted capillary barrier diversion formula for different two-phase characteristic curves, Water Resources Research 33, no. 8: 1855-1859.
• Yeh T.C., Guzman A., Srivatsava R., Gagnard P.E., 1994. Numerical simulation of the wicking effect in liner systems, Ground Water 32, no.1: 2-11.
• Zgurovsky M.S., Skopetsky V.V., Khrutch V.K., Belyaev N.N., 1997. Numerical modeling of contaminants spreading in the environment, Kiev: Naukova Dumka.