Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The verification of the estimation of transport and sorption parameters in the MATLAB environment. A column test

Okońska M., Kaczmarek M., Małoszewski P., Marciniak M.

Geology, Geophysics and Environment

|

2017

|

Vol. 43, no. 3

213--227

EN

Mathematical modelling of the migration of pollutants in the groundwater environment requires knowledge of the values of transport and sorption parameters. The aim of this study was 1) to determine the values of advection, dispersion and sorption parameters of selected tracers that are transported through a porous medium, and 2) to verify the applied parameters estimation procedure. The authors examined the migration of a solution containing conservative and reactive tracers (chloride, nitrate, lithium and ammonium ions) through a sample of medium sand. The soil sample for the column test was taken from an aquifer near the Tursko groundwater intake (Wielkopolska province, Poland). The parameter estimation procedure, conducted in the MATLAB environment, included the numerical solution of the differential equations of transport and sorption, and the application of the numerical optimization method. During the identification, the authors tested twelve mathematical models including the advection-dispersion model, as well as single and hybrid (i.e. two-site) sorption models. The authors made a comparison of parameter values obtained by means of the global and local optimization method. The fitting quality was assessed by calculating the root mean square error RMSE and correlation coefficient r. As a result of the research, the authors determined the values of the advection-dispersion parameters: hydraulic conductivity k, effective porosity n e, and longitudinal dispersivity α. The authors found out that the nature oflithium ions migration is best captured by the single sorption model (equilibrium sorption), whereas the nature of ammonium ions migration is by the hybrid model with irreversible sorption. Lithium ions on the tested soil revealed low sorption intensity, ammonium ions showed medium intensity, while nitrate ions were transported at the same rate as chloride ions, exhibiting no retardation. The verification of parameter estimation in the MATLAB environment was carried out by comparing it against the alternative, well-known and often tested method, based on analytical solutions of the transport and sorption equation, combined with optimization within the FIELD and KLUTE-STEP programmes.

2

Oddziaływanie termiczne budynku wielkogabarytowego na wody podziemne w rejonie stacji badawczej Uniwersytetu im. Adama Mickiewicza w Poznaniu

Okońska M., Oleksiewicz M., Marciniak M.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/2

985--991

EN

During the groundwater monitoring in the area of AMU Faculty of Geographical and Geological Sciences research station, increased water temperature in observation wells located in the vicinity of the building has been reported. In the article the thermal impact degree of buildings on groundwater in the research area was determined. For this purpose, (1) the water temperature measurements in various observation wells for 2002–2015 were summarized; (2) the hydraulic conductivity values of the aquifer determined by field method in two periods of building activity were compared; (3) temperature distribution profiles in the selected observation wells were done, and (4) thermography images of the research object were made. There was also calculated the amount of heat Q emitted into the environment by building complex. The study used data from the observation well located inside the WNGiG building.

3

Analiza parametryczna krzywej przejścia znacznika przez kolumnę filtracyjną

Marciniak M., Okońska M., Kaczmarek M., Kazimierska-Drobny K.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2013

|

nr 456 Hydrogeologia z. 14/2

385--390

PL

Kształt krzywej przejścia znacznika przez kolumnę filtracyjną jest zdeterminowany przez udział różnych mechanizmów migracji, zachodzących podczas transportu danej substancji. Na podstawie interpretacji krzywej przejścia można rozpoznać wartości parametrów filtracji i migracji znacznika przez próbkę gruntu, tj. dokonać kalibracji modelu. Celem badań opisanych w artykule była analiza zależności kształtu krzywej przejścia od procesów zachodzących w kolumnie i wartości parametrów filtracji i migracji. Opracowano model matematyczny eksperymentu kolumnowego i napisano kod dla jego rozwiązania metodą elementów skończonych w środowisku obliczeniowym MATLAB. Na podstawie analizy parametrycznej modelu zbadano zależność kształtu krzywej przejścia od parametrów procesów filtracji i migracji. Analizę parametryczną przeprowadzono dla parametrów występujących w makroskopowym opisie matematycznym procesu migracji uwzględniając mechanizmy adwekcji, dyfuzji i dyspersji. Proces sorpcji opisano równowagowymi modelami Henry’ego, Freundlicha lub Langmuira lub liniowym modelem kinetycznym sorpcji odwracalnej lub nieodwracalnej. Obliczenia przeprowadzono przy założeniu, że na wejściu do kolumny znacznik jest iniekowany przez krótki czas, co można traktować jako superpozycję dwóch impulsów Heaviside’a o przeciwnych amplitudach, przesuniętych w czasie. Zakres zmienności parametrów dobierano uwzględniając podawane w literaturze dane dotyczące parametrów migracji w warunkach laboratoryjnych.

EN

The shape of a breakthrough curve charactering tracer migration in a filtration column is determined by several migration processes that occur during the transport of the tracer. The research presented in this paper was based on the interpretation of a breakthrough curve. This interpretation was performed in order to establish the parameters of water flow and tracer migration in a sample of soil. The relationship between the shape of a breakthrough curve and the processes that occur in the filtration column, as well as the parameters of water flow and tracer migration, were characterized. A mathematical model of a column experiment was formulated and solved using the MATLAB computational environment. Based on the sensitivity test executed for the model, the relation between the curve’s shape and the parameters of water flow and tracer migration was established. The sensitivity test was used for the parameters included in the mathematical equation of water flow and the following migration processes: advection, diffusion, dispersion, and sorption described by the Henry, Freundlich and Langmuir equations, as well as kinetic models of sorption. Calculations were performed assuming that the tracer is briefly injected at the input of the column. Such procedure creates conditions which resemble the superposition of two Heaviside impulses shifted in time and of opposite amplitudes. The variability range of the analyzed parameters was selected in accordance with data reported in the literature on migration parameters in laboratory conditions.

4

Rozpoznanie hydrogeologiczne jako element przygotowań do badań migracji znacznika w warstwie wodonośnej

Okońska M., Wolny F.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2011

|

nr 445 Hydrogeologia z. 12/2

447--454

PL

W artykule przedstawiono wyniki rozpoznania hydrogeologicznego, które przeprowadzono podczas badań migracji znacznika w warstwie wodonośnej w skali lokalnej. Badania dotyczyły fragmentu Sandru Naramowickiego, struktury hydrogeologicznej położonej w rejonie miasta Poznania. Podczas przeprowadzonych prac terenowych i laboratoryjnych rozpoznano budowę geologiczną rejonu badań, głębokość położenia zwierciadła wody podziemnej, kierunki przepływu wody podziemnej i jej skład chemiczny, a także wybrane parametry filtracji. Rozpoznano zachodzącą relację pomiędzy wodami powierzchniowymi i podziemnymi. Ustalenie warunków hydrogeologicznych na obszarze planowanych badań migracji znacznika pozwoliło prawidłowo zaplanować doświadczenie terenowe w hydrowęźle badawczym.

EN

In this paper, the results of a hydrogeological reconnaissance are presented. It was performed during the analysis of a tracer migration through an aquifer on a local scale. The research focused on a fragment of the Naramowicki Sandur, a hydrogeological structure located in the vicinity of Poznan, Poland. The subjects of field and laboratory work included describing the geological structure of this area, and measuring the depth of the water table, the directions of water flow and the concentrations of chemical compounds in the groundwater. Some chosen filtration parameters were also analyzed. Furthermore, the relationship between groundwater and surface waters was diagnosed. The analysis of the hydrogeological conditions of the area designated for tracer migration research rendered it possible to properly plan field experiments in a set of observation wells.

5

Procedura kalibracji wieloparametrycznego modelu migracji znaczników przez próbkę gruntu

Okońska M.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2009

|

nr 436, z. 9/2

345-352

PL

W celu identyfikacji parametrów migracji znaczników w ośrodku porowatym przeprowadzono badania laboratoryjne i modelowe. Badania laboratoryjne polegały na zarejestrowaniu krzywych przejścia wybranych znaczników przez próbkę piasku w kolumnie filtracyjnej. Natomiast badania modelowe obejmowały skonstruowanie za pomocą oprogramowania Visual MODFLOW Pro v.3.1 oraz MT3D99 numerycznego modelu kolumny filtracyjnej i odtworzenie w drodze symulacji warunków badań laboratoryjnych. Wyznaczenie wartości parametrów migracji znaczników przeprowadzono na modelu numerycznym poprzez proces kalibracji modelu metodą kolejnych przybliżeń. Artykuł szczegółowo przedstawia metodykę tarowania wieloparametrycznego modelu migracji na wybranym przykładzie. Wypracowana procedura tarowania modelu numerycznego prowadzi do uzyskania zestawu parametrów opisujących takie procesy, jak adwekcja, dyspersja hydrodynamiczna oraz adsorpcja. Kalibrację oceniano poprzez porównanie krzywych przejścia doświadczalnych i obliczeniowych na podstawie sformułowanych własnych kryteriów zgodności tych krzywych. Otrzymane wyniki poddano dodatkowo weryfikacji metodą rozwiązań analitycznych.

EN

In order to identify parameters of tracer migration in porous medium there was conducted laboratory and model research. Laboratory research was based on registering the breakthrough curves of selected tracers through sand sample in filtration column. Model research involved creating through Visual MODFLOW Pro v.3.1 and MT3D99 software, numerical model of filtration column and reflecting laboratory research conditions through numerical simulation. Identification of tracer migration parameters was conducted on numerical model by the method of succeeding iterations. The article presents in detail the calibration procedure of multi-parameter model of migration on the selected example. The procedure of calibration numerical model, which was worked out by the author, leads to achieving the set of parameters describing such processes as advection, hydrodynamic dispersion and adsorption. Calibration was evaluated by comparison of numerical and experimental breakthrough curves on the basis of author's own criteria of compatibility of the curves. The results which were obtained underwent additional verification by the method of analytical solutions.

6

Identyfikacja parametrów hydrogeologicznych na podstawie modelowania krzywej przejścia w środowisku MATLAB

Kaczmarek M., Kazimierska-Drobny K., Marciniak M., Okońska M.

Biuletyn Państwowego Instytutu Geologicznego

|

2008

|

nr 431, Hydrogeologia

75-84

PL

W badaniach przeprowadzonych w skali laboratoryjnej wykonano serię eksperymentów kolumnowych w trzech wymiarach kolumn oraz z dwoma rodzajami znaczników. W wyniku doświadczeń zarejestrowano krzywe przejścia, przedstawiające zmienność koncentracji znacznika w funkcji czasu. Zachodzące podczas eksperymentów kolumnowych procesy filtracji oraz migracji opisano za pomocą równań matematycznych. Przeprowadzono badania parametryczne dla przyjętego modelu matematycznego, wykorzystując rozwiązania numeryczne metodą elementów skończonych. Identyfikację parametrów hydrogeologicznych wykonano nową metodą, wykorzystującą optymalizację numerycznąi funkcję wbudowaną w środowisku obliczeniowym MATLAB. Przedyskutowano wyniki przeprowadzonej indetyfikacji parametrów hydrogeologicznych.

EN

Series of laboratory column tests with three sizes of columns and two kinds of tracers were performed. As the result the breakthrough curves which showed the dependence of tracers' concentration on time were obtained. The proceses of water filtration and transport of pollutants in columns were described by appropriate mathematical equations. For the given model the parametric studies were done using numerical solutions obtained by finite element method. The identification of hydrogeological parameters was carried out by the proposed new method using build in function of numerical optimization within MATLAB environment. The results of identification of hydrogeological parameters were discussed.