|
Afprøvning af reaktiv jernvæg til grundvandsrensning 5 Modellering
5.1 FormålHOH har i skitseprojekt udført for Fyns Amt, /5/, skitseret en afværgeløsning med bortgravning af hot-spot samt etablering af et Funnel & Gate system med et opstrøms dræn. Den skitserede løsning er baseret på strømnings- og stoftransportberegninger foretaget med en grundvandsmodel. En placering af drænet tættere på Vapokon-grunden end beskrevet i /5/ medfører en øget risiko for, at der trækkes middelstærkt eller stærkt forurenet grundvand ind i drænet, ligesom drænet må forventes at opsamle en større mængde svagt forurenet grundvand. Den tidligere strømnings- og stoftransportmodel er revideret således, at den kan beskrive følgende:
På baggrund af den beregnede strømningshastighed gennem den reaktive væg og resultater af kolonneforsøg udført af ETI, /7/, er væggens tykkelse beregnet. Endelig er der foretaget en detailmodellering med henblik på at belyse eventuelle opstuvningsproblemer ved etablering af væggen med den beregnede tykkelse. 5.2 Overordnet strømnings- og stoftransportmodelRevideringen af grundvands- og stoftransportmodellen er foretaget på baggrund af resultaterne fra forundersøgelsen og relevante resultater fra de tidligere undersøgelser. Den opstillede grundvandsmodel er kalibreret med henblik på at opnå en rimelig overensstemmelse mellem de målte grundvandspotentialer i det primære magasin og de modellerede potentialer samt at opnå en rimelig overensstemmelse mellem beregnet/målte og modellerede værdier af indstrømning til modelområdet og partikelhastigheden ved den reaktive væg. Opbygning og kalibrering af grundvands- og stoftransportmodellerne er beskrevet i bilag 6. 5.2.1 ModelberegningerMed den opdaterede model er der foretaget en række stationære modelberegninger. Ved beregningerne er spuns- og reaktiv væg placeret som vist i figur 6.1 i afsnit 6. Jerngranulatet i den reaktive væg har en større hydraulisk ledningsevne end det omkringliggende grundvandsmagasin, hvorfor den reaktive væg er modelleret som et hul i spunsvæggen med samme hydrauliske parametre som det omkringliggende grundvandsmagasin. Modelberegningerne er foretaget med den anlægsteknisk mest hensigtsmæssige placering af drænledningen, nemlig i toppen af grundvandsmagasinet, således at der er hydraulisk kontakt mellem drænet og grundvandsmagasinet. I modellen er drænet således placeret i de modellag, der repræsenterer toppen af grundvandsmagasinet. Afdræningen styres med drænniveauet. I praksis reguleres drænniveauet over en drænstrækning med et teleskoprør i den tilhørende drænbrønd. I modellen defineres drænniveauet i de modelceller, der ligger på drænstrækningen til en given drænbrønd. Der er foretaget en række modelsimuleringer med forskellige drænniveauer. På baggrund af hver modelsimulering er grundvandets strømningshastighed gennem den reaktive væg samt mængden af det afdrænede grundvand i hver drænstrækning beregnet. Ligeledes er risikoen for indtrængning af forurenet grundvand til drænet belyst på baggrund af en bestemmelse af strømningsforholdene omkring drænet. Den samlet set mest optimale løsning opnås ved de i tabel 5.1 angivne drænniveauer. Disse drænniveauer medfører en samlet afdrænet vandmængde på 1,45 l/s og en gennemsnitlig strømningsmængde i grundvandsmagasinet ved den reaktive væg på 14,1 m3/d svarende til en strømningshastighed på 111 m/år. Strømningsforholdene omkring drænet er angivet på figur 5.1. Tabel 5.1:Optimale drænniveauer ogmængder
Figur 5.1. Ved ovennævnte drænniveauer viser stoftransportberegningerne, jf. tabel 5.2, at middelkoncentrationen af chlorerede komponenter i drænvandet i løbet af det første år er ca. 80 - 200 gange lavere end Fyns Amts kvalitetskriterium for drikkevand på 1 µg/l afhængig af kildestyrken af den resterende jordforurening. Stoftransportberegningerne er foretaget uden kildestyrke og med en kildestyrke på 120 kg/år svarende til en situation, hvor hot-spot ikke er fjernet. Som udgangspunkt for stoftransportberegningerne er anvendt den forureningsudbredelse i grundvandsmagasinet, der blev konstateret i forbindelse med forundersøgelserne. Tabel 5.2:
5.3 Beregning af tykkelsen af den reaktive vægVæggens tykkelse (b) er fastsat ud fra opholdstiden (Tb) (der ifølge ETI's forsøg /7/ skal være 60 timer) samt vandets hastighed (v) gennem væggen. b = v*Tb Hastigheden gennem væggen er bestemt ved: v = Q/A hvor Q er strømningen gennem væggen (14,1 m3/d jf. afsnit 5.2.1), og A er tværsnitsarealet. A = l*h*n hvor l er længden af væggen (15 m); h er højden, dvs. morænelerskoten minus koten til grundvandsspejlet (20,35m-11,9m = 8,45 m), og n er porøsiteten i væggen. Porøsiteten umiddelbart efter etableringen er på baggrund af forsøg og oplysninger fra ETI fastsat til 0,5. Der vil ske en udfældning af salte, og dermed en tilklogning af væggen. For at sikre en tilfredsstillende rensning efter en årrække vælges at anvende porøsiteten efter 10 års drift. Det er beregnet, at porøsiteten efter 10 år vil være reduceret ca. 28 % svarende til en porøsitet på 0,36. Væggens tykkelse skal således være 0,8 meter. 5.4 Detailmodel for reaktiv vægFor at vurdere om en vægtykkelse på 0,8 meter giver en tilstrækkelig opholdstid, samt for at vurdere om væggen giver anledning til opstuvninger, er der opstillet en detailmodel, hvor strømningsforholdene og opholdstiden er modelleret under forskellige forhold. Opbygning af modellen er beskrevet i bilag 7. Der er udført 6 modelberegninger:
Tabel 5.3:
Af modelsimuleringer fremgår desuden, at:
|
