Groundwater Modelling as a Risk Assessment Tool Modelarea ... · Delivering sustainable solutions...

Delivering sustainable solutions in a more competitive world

Groundwater Modelling as a Risk Assessment Tool

Modelarea apei subterane – instrument de evaluare a riscului

Monica Pandele

ERM Environmental Resources Management SRL, Bucharest

ERM GmbH, Frankfurt, Germany


Modelarea ca instrument de evaluare a riscului

ce este un model de prognoza?

cand este oportuna folosirea unui asemenea model?

utilizarea modelelor de risc

tipuri de modele

etapele realizarii modelor

limitele modelarii

relatia intre gradul de complexitate in modelare si costuri

expemplificare


Definitii (1)

• modelarea apelor subterane

modele de prognoza a evolutiei spatio-temporale care descriu curgerea si mechanismele de transport, utilizand ecuatii matematice si ipoteze simplificatoare de calcul intr-un mediu geologic existent

• modelare

o idee, ipoteza sau reprezentare demonstrabila bazata pe observatii in natura

o interpretare matematica

o vizualizare a unor procese dinamice


Definitii (2)• Management pe baza evaluarii riscurilor

sursa receptorcale

beneficii maxime costuri minime

modelarea curgerii si transportului poluantilor in ape

care este amploarea problemei?• no action (riscul este acceptabil)• remediere

•Determinarea gradului de remediere necesar • Concentrarea eforturilor pe eliminarea sau minimizarea factorilor de risc • Verificarea succesului masurilor de remediere• Daca este cazul: realizarea unui program de monitoring orientat pe verificarea protectiei receptorilor sensibili

R = P x G


Aplicabilitatea modelelor de curgere si transport:

Vizualizarea curgerii apei in stratele acvifereStabilirea debitelor si a directiilor de curgerePlanificarea activitatilor de extractie/alimentare din si in acvifereCalcularea evolutiei spatio-temporale a poluantilor in apa subterana -

fate and transport modellingImbunatatirea gradului de cunoastere al proceselor si mecanismelor

sistemului investigat ca un tot unitarPlanificarea eficienta a activitatilor de monitorizare pentru a mentine

poluantii sub controlAnalizarea alternativei “no action”Cresterea eficientei proceselor de atenuare naturala Evaluarea directiilor de migrare a contaminatilor in trecut Elaborarea de scenarii de remediere…..


Modelarea curgerii si trasportului apei subteraneSTART

Procese hidrogeologice

formule si legi matematice

ecuatii diferentiale

Approximari la ec. diferentialeModele

numericeModele

analitice

Rea

lizar

ea m

odel

ului

Model conceptual

Alegerea Modelului

Aplicarea modelului

Interpretarea rezultatelor si adaptarea modeluluiA

plic

area

mod

elul

ui

(dupa Bica et al, 2008)


Tipuri de modele• analitice cu solutie clara, bine definita, in

cazuri particulare

• numerice – folosesc metode numerice (diferente finite, element finit) pt rezolvarea ecuatiilor diferentiale care guverneaza curgerea si transportul poluantilor

uni-

bi- dimensionale

tri-


Tipuri de software

modele analitice modele numerice

BioscreenBiochlor

BioplumeNAPLANAL

Modflow MT3D

State of art in stiintaState of art in industrie/aplicatii practice

Zile Saptamani Luni

GMS, RT3D,FEFLOW, PCGeofim

Spring

multi-phase flow,oil pahse flow,

fractured systems

creste complexitatea


Etapele realizarii modelului

atribuirea unei valori pt. fiecare celula a domeniului modelat (cond, acoperisul, baza acviferului, transmisivitate, porozitate …)

1. Realizarea modelului conceptual

ajustarea modelului astfel incat elementele calculate sa corespunda celor masurate

1. Calibrarea modelului

1. Stabilirea domeniului simulat si a conditiilor de margine si initiale

1. Parametrizarea modelului


Modelul conceptual –Site Conceptual Modelpe baza studiilor existente si a investigatiilor de teren se obtin informatii referitoare la:• caracteristici hidrogeologice:

• geometria acviferului• tipul matricii solului cu referire la homogenitatea, isotropie

• nivelul apei, directia de curgere, zone de alimentare si descarcare

• regimul de curgere (laminar, non-laminar)

• proprietatile apei (chimism, densitate, vascozitate, etc)

• caracteristici hidrologice

• caracteristici climatice, • utilizarea terenurilor


Etapele realizarii modelului

atribuirea unei valori pt. fiecare celula a domeniului modelat (e.g. transmisivitate, porozitate, foc…)

1. Realizarea modelului conceptual

ajustarea modelului astfel incat elementele calculate sa corespunda celor masurate

1. Calibrarea modelului

1. Stabilirea domeniului simulat si a conditiilor de margine si initiale

1. Parametrizarea modelului


Etapele realizarii modelului1. Analiza senzitivitatii

determinarea influentei parametrilor individuali asupra rezultatului

1. Validarea modeluluiverificarea pe un set de date care nu a stat la baza calibrarii modelului

1. Utilizarea modeluluipt debite, fluxuri, timp de tranzit, viteza de curgere, predictii


Studiu de caz

• contaminare continua pe o durata de peste 25 ani

• activitate poluatoare: degresarea cu solventi

• contaminanti principali: COV

• poluare identificata numai in momentul in care pana de poluant a atins zona puturilor de exploatare a apei potabile orasenesti

• proces indelungat de identificare a surselor


Studiu de caz

modelul a ajutat la:

• optimizarea unei bariere hidraulice pentru protejarea puturilor

• minimizarea ratei de pompare a barierei si implicit a costurilor operationale

• estimarea perioadei de timp necesare penei pentru a fi asimilata/degradata


Limitele modelarii

prea complex/prea simplificat

modelul nu reprezinta o copie a proceselor din natura ci doar o simplificare

rezultatele trebuie sa se concretizeze nu in valori unice ci in intervale pentru debite, fluxuri, concentratii, etc

simplu dar nu simplist


Grad de complexitate - costuri

Modele simple pentru evaluari preliminare: pozitionarea puturilor de extractie sau monitorizareEstimarea directiei si vitezei de curgere

Ore pana la zile € € 500 - € 2000500 - € 2000

Modele comlpexe de prognoza a reginului de curgere

Saptamani € € 5,000+5,000+

Modele complexe de prognoza ce includ si transport de poluati

Saptamani pana la luni

€ € 25,000+25,000+

Modele complexe de prognoza ce includ si transport de poluati in structuri geologice complexe, la nivel regional

Saptamani pana la luni

€ € 100,000+100,000+


Calitatea modelelor matematice depinde de

• bani pt colectare de date de buna calitateCin = Cout

• software pe masura• un foarte bun modeller/hidrogeolog• un consultant sa aduca complexitatea rezultatelor la o forma inteligibila de

catre toate partile implicate in procesul de luare al deciziiilor


Multumesc

Groundwater Modelling as a Risk Assessment Tool Modelarea ... · Delivering sustainable solutions...

Documents

Transcript of Groundwater Modelling as a Risk Assessment Tool Modelarea ... · Delivering sustainable solutions...