|
Variationer i poreluftens forureningsindhold. - Spor 1. Opstilling af modelscenarier, udvælgelse af modeller og modelberegninger. 3 Simulering af poreluft3.1 Modeller til simulering af poreluftNumeriske modeller med varierende kompleksitet anvendes ofte ved beskrivelse af strømning og transport i den umættede zone. Oftest inkluderer modellerne udelukkende strømning af én aktiv fase, dvs. enten strømning i vandfasen eller strømning i gasfasen, og kun få modeller kan simulere samtidig strømning og transport af både vand- og gasfasen samt en eventuel fri fase NAPL. Med det formål at udvælge en model til simulering af poreluftscenarier er der udført et litteraturstudie af tilgængelige modeller. Ved gennemgangen er der skelnet mellem analytiske og numeriske løsninger. De analytiske modeller anvendes typisk, hvor transportligningen er lineær og et entydigt løsningsudtryk direkte kan udledes. De numeriske modeller anvendes i modsætning hertil, når transportligningen ikke er lineær, eller det af andre årsager ikke er muligt at udlede en eksakt løsning. Med de numeriske modeller beregnes således en approksimativ løsning til transportligningen, og afhængig af den valgte rumlige diskretisering og størrelsen af de beregningsmæssige tidsskridt, kan løsningen blive så nøjagtig som der er behov for. Der er udelukkende inkluderet kontinuum-modeller, dvs. modeller, der beskriver strømning og transport i homogene medier. Modeller, som beskriver flere kontinua, som fx dobbelt-kontinuum modeller til beskrivelse af sprækketransport i et mobil-immobilt system, er således ikke inkluderet. Dels indeholder denne type modeller ofte en kompleksitet, som ikke er nødvendig i nærværende projekt, og dels inkluderer disse modeller generelt ikke strømning og transport i gasfasen. Resultaterne af litteraturgennemgangen er kort gengivet i to tabeller for henholdsvis analytiske og numeriske løsninger. De to tabeller udgør ikke en samlet liste over tilgængelige modeller, men kun en liste over de hyppigst anvendte. 3.1.1 Analytiske løsningerHyppigt anvendte analytiske løsninger til simulering af gastransport i den umættede zone er samlet i tabel 3.1. Der er udviklet adskillige analytiske løsninger, fx Johnson og Ettinger, RISC og GSI RBCA Tool Kit, der anvendes som screeningsmodeller ved beregning af indeklimapåvirkningen fra en poreluftforurening. Hovedparten af disse modeller er bygget op omkring Johnson og Ettingers model /Johnson og Ettinger, 1991/, som er den hyppigst anvendte screeningsmodel til vurdering af indeklimapåvirkning fra organiske forureninger i USA. Modellen inkluderer advektiv og diffusiv transport i gasfasen i den umættede zone samt advektiv transport igennem en 1D sprække ind i bygningen. Klik her for at se: Tabel 3.1 Analytiske løsninger til simulering af gastransport i umættet zone. 3.1.2 Numeriske løsningerEksempel på numeriske modeller til simulering af gastransport i den umættede zone er samlet i tabel 3.2. Der er udviklet flere modeller, fx HYDRUS, T2VOC og UTCHEM, som kan simulere samtidig strømning og transport af såvel vandfase, gasfase og fri fase NAPL. Endvidere er der modeller, fx MODFLOW-SURFACT, som kan simulere advektiv strømning og transport af én fase (fx vand-, gas- eller NAPL-fase) og diffusiv transport i de passive faser. Fælles for modellerne er, at de ikke direkte inkluderer transport ind i bygninger. Ønskes påvirkningen af bebyggelse simuleret, er det således nødvendigt at inkludere særlige randbetingelser omkring bygningens fundament og efterfølgende beregne koncentrationen inde i bygningen vha. en analytisk løsning. Abreu og Johnson /Abreu og Johnson, 2005/ har udviklet en 3D model specielt til simulering af poreluft i den umættede zone. Modellen inkluderer advektiv og diffusiv transport af poreluft i den umættede zone samt advektiv transport igennem sprækker i fundament samt opblanding inde i bygningen. Klik her for at se: Tabel 3.2 Numeriske løsninger til simulering af gastransport i umættet zone. 3.2 Abreu og Johnson’s ModelVed valg af model til simulering af poreluftscenarier er der lagt vægt på at finde én model, som kan simulere alle scenarier. Dette giver den fordel, at modelresultaterne kan sammenlignes direkte og at betydningen af forskellige parametre på poreluftkoncentrationen ligeledes kan vurderes direkte. For at kunne simulere de opstillede poreluftscenarier og opnå den kompleksitet, der er nødvendig for at kunne simulere alle væsentlige processer, er valgt den numeriske model, udviklet af Dr. Lilian D.V. Abreu og Dr. Paul C. Johnson fra Arizona State University /Abreu og Johnson, 2005, 2006/. Abreu og Johnson modellen har den fordel i forhold til de andre numeriske modeller til umættet zone, at den inkluderer processerne omkring gasindtrængning i bygninger. Dermed kan modellen dels simulere bygningers betydning for poreluftkoncentrationen og dels den resulterende koncentration inde i bygningen. Modellen er en 3D numerisk model, som simulerer trykfordeling i gasfasen, advektiv og diffusiv transport i gasfasen, advektiv transport igennem sprækker i fundament samt indendørs fortynding. Endvidere inkluderer modellen sorption samt 1. ordens nedbrydning. Modellen kan simulere tidslig variation i trykrandbetingelser på såvel terræn som inde i bygningen. Modellen har været anvendt i adskillige modelstudier i USA og er senest blevet anvendt i et projekt udført af API /API, 2009/, hvor betydningen af aerob nedbrydning for transport af flygtige oliekomponenter til indeklimaet blev undersøgt. For nærmere beskrivelse af modellen henvises til /Abreu og Johnson, 2005, 2006/.
|