Περιβαλλοντική Γεωτεχνική Θεματική Ενότητα 7 Μεταφορά ρύπων στο υπόγειο νερό

Transcript

1 Περιβαλλοντική Γεωτεχνική Θεματική Ενότητα 7 Μεταφορά ρύπων στο υπόγειο νερό Εξισώσεις και λύσεις για τη μεταφορά ρύπων Β Μέρος Μ. Πανταζίδου Αναπληρώτρια Καθηγήτρια ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης rai ommons. Για εκπαιδευτικό υλικό όπως εικόνες που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειες χρήσης η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στο πλαίσιο του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα ΕΜΠ» έχει χρηματοδοτήσει μόνο την αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο και από εθνικούς πόρους.

3 Εξισώσεις Λύσεις για τη Μεταφορά Ρύπων Γενική περίπτωση Μεταφορά σε 3 διαστάσεις Ροή σε 3 διαστάσεις Παραδείγματα ειδικών περιπτώσεων Μονοδιάστατη ροή μονοδιάστατη μεταφορά παράδειγμα; Μονοδιάστατη ροή διδιάστατη μεταφορά παράδειγμα; 3 = συντελεστές διάχυσης /διασποράς υδροδυναμικής διασποράς = συντελεστής διαμήκους μηχανικής διασποράς = συντελεστής εγκάρσιας μηχανικής διασποράς 5 0 από εργαστηριακά πειράματα σε άμμους εξαρτάται από την κλίμακα 0. KAOΨΗ εξάπλωση ρύπου με το χρόνο

4 Μονοδιάστατη μεταφορά-ροή & υποβάθμιση πρώτης τάξης Σημειώσεις: ποθέτω υποβάθμιση μείωση μάζας λόγω αντιδράσεων πρώτης τάξης δηλ. d d 0 d d ln 0 0 λ = ln/τ = 0.693/Τ Τ = χρόνος ημιζωής χρόνος που απαιτείται για να μειωθεί η συγκέντρωση από σε /. Υποθέτω υποβάθμιση και του διαλυμένου ρύπου αλλά και του ροφημένου ρύπου και μάλιστα με τον ίδιο ρυθμό αποδόμησης δηλαδή λ = λs= λ. Γραφικά ποια διαφορά περιμένω σε σχέση με τη λύση χωρίς υποβάθμιση; /o Μονοδιάστατη ροή μονοδιάστατη μεταφορά - συνθήκες μόνιμης μεταφοράς παράδειγμα: μεταφορά σε αργιλικό στρώμα πυθμένα ΧΥΤΑ με σταθερές συγκεντρώσεις στα ανάντη ίση με τη συγκέντρωση στο στράγγισμα και στα κατάντη ίση με μηδέν αν υποθέσω γρήγορη απομάκρυνση ρύπου από την κατάντη παρειά του αργιλικού στρώματος 0 5 Μονοδιάστατη ροή διδιάστατη μεταφορά : λόγω υδροδυναμικής διασποράς : λόγω μεταγωγής - συνθήκες μόνιμης μεταφοράς παράδειγμα: βλέπε πιο κάτω 0 6

5 Αναλυτικές λύσεις εξισώσεων μεταφοράς Εξίσωση για μονοδιάστατη ροή και τριδιάστατη μεταφορά δηλ. 7 Λύση της Εξίσωσης 7 για σημειακή πηγή = = = 0 που εκλύει τη χρονική στιγμή =0 μάζα ρύπου Μ = Voo όπου n = πορώδες. X n M p 8 3 για X όπου Για να ισχύει αυτή η προϋπόθεση φτάνει η διάρκεια διαρροής του ρύπου να είναι μικρή σε σχέση με το χρονικό διάστημα στο οποίο μελετάμε το φαινόμενο της μεταφοράς του ρύπου. KAOΨΗ εξάπλωση ρύπου με το χρόνο

6 Λύση της Εξίσωσης 7 για πηγή πεπερασμένων διαστάσεων Ζπ και Υπ στο = 0 και με σταθερή συγκέντρωση o. 7 Η λύση της τριδιάστατης εξίσωσης βρίσκεται ως γινόμενο τριών μονοδιάστατων λύσεων: rf rf rf rf rfc o 8 όπου Σύγκριση συγκεντρώσεων στη θέση =50m ==0m για διαφορετικά πλάτη πηγών Υπ για Ζπ = 0m σκαρίφημα πηγής Υπ Ζπ π = π = 0 m π = m π = 0 m

7 Λύση της Εξίσωσης για αρχικά καθαρό έδαφος για σταθερής έντασης πηγή για καθαρό έδαφος σε άπειρη απόσταση rfc rfc o p όπου ελέγξτε τι δίνει η λύση για λ= Λύση της Εξίσωσης 6 για σταθερή πηγή =0 = S μπορούμε να φανταστούμε την πηγή σαν μια κηλίδα μη υδατικού ρύπου όπου S είναι η διαλυτότητα του ρύπου μήκους και για καθαρό υδροφορέα στα ανάντη της πηγής και σε άπειρη απόσταση b ροή μεταφορά =0 Βρίσκεται λύση δηλ. για το σημείο = που όταν ολοκληρώνεται σε όλο το βάθος του υδροφορέα b δίνει θα δούμε εφαρμογή αυτής της λύσης στην επόμενη ενότητα Τεχνολογίες Αποκατάστασης: b rfc S b υδροδ. διασπορά