Matematický model proudění podzemní vody a transportu kontaminantů skupin NEL a BTEX v areálu Innogy Česká republika a.s., Karlovy Vary

Bc. Maria Mursaikova

Master's thesis

Mathematical model of groundwater flow and transport of NAPLs and BTEX groups contaminants in Innogy Česká republika a.s. area, Karlovy Vary

Abstract:

Předkládaná diplomová práce se zabývá problematikou matematického modelování proudění podzemní vody a transportu kontaminující látek v porézním prostředí. Model byl vytvořen pro areál Innogy Česká republika a.s., Karlovy Vary v rámci probíhající sanace starých ekologických zátěží. V prostorách areálu docházelo od roku 1867 k výrobě svítiplynu z uhlí, která byla ukončena v roce 1967. Díky těmto skutečnostem bylo potřebné namodelovat aktuální proudění podzemních vod kvarterního kolektoru a předpokládaný výsledek sanačního zásahu. Kolektor je charakterizován průlinovou propustností a volnou hladinou. Hladina podzemní vody je v průběhu roku závislá na chodu srážek a úrovni hladiny řeky Ohře. Tento kolektor je postižen kontaminací produkty z výroby svítiplynu. Při severní hranici areálu byla zjištěna kontaminace zemin nesaturované a saturované zóny ropnými látkami, které pronikly až na hladinu podzemní vody. Znečištění je v tomto prostoru kombinováno se znečištěním PAU. Znečištění podzemní vody ropnými uhlovodíky bylo zjištěno v centru kontaminace u dehtových jímek a ve směru proudění podzemní vody od tohoto zdroje. Práce prezentuje popis řídících rovnic, vysvětlení fyzikálních zákonů a základních pojmů, které souvisejí s problematikou matematického modelování proudění podzemní vody. Součástí rešeršní části je i shrnutí numerických metod, které se používají pro vytváření modelů proudění podzemních vod a transportu kontaminantů.Cílem této diplomové práce je vytvořit optimální, a hlavně funkční matematický model jako platformu pro vyhodnocování monitorovaných dat a vytváření prognóz v rámci sanačních prací na zájmové lokalitě.Samotné modelování probíhalo pomocí takových softwaru jako QGIS, FREEWAT a Surfer‘16.Vizualizace výsledku ukázala, že během sanačního čerpání dochází k poklesu koncentrace znečišťujících látek a zmenšení plochy kontaminace. Některé transportní modely vykazovaly roztržení kontaminačního mraku. Za žádných okolností nedochází k úplnému vymizení kontaminace. Výstupy aplikovaných modelů mohou sloužit jako orientační prognóza pro následující kroky sanačního zásahů. Na základě již existujících analýz mohou být zvažovány jako nejvhodnější doplňující metody například delší doba pozorování úrovně hladiny podzemní vody, hydrodynamické zkoušky, vzorkování podzemní vody a shluková analýzy kontaminace.

Abstract:

This diploma thesis deals with problems of mathematical modelling of groundwater flow and transport of contaminants in porous medium. The model was developed for the Innogy Czech Republic, Karlovy Vary as part of the ongoing redevelopment of old ecological burdens. Since 1867 coal gas has been produced on the premises, which was stopped in 1967. Thanks to the coal gas extraction, it was necessary to model the current flow of underground water collateral and the expected result of the remediation intervention. The collector is characterized by pass-through permeability and a free groundwater level. The groundwater level during the year depends on rainfalls and water level in the Ohře River. This collector is affected by contamination of the coal gas production products. At the northern boundary of the premises, was detected the contamination by soils of unsaturated and saturated zones with oil products that penetrated the groundwater level. Pollution in this area is combined with PAU pollution. Groundwater contamination by oil hydrocarbons has been found at the center of contamination at tar sumps and in the groundwater flow direction from this source. The diploma thesis presents a description of general equations, explanation of physical laws and basic concepts related to the mathematical modeling of groundwater flow. Component of the research part is also a summary of numerical methods, which are used for creating models of groundwater flow and transport of the contaminants. The aim of this thesis is to create an optimal and mainly functional mathematical model as a platform for the evaluation of monitored data and for the creation of forecasts within the remediation work in the area of interest. The modelling was done by using softwares such as QGIS, FREEWAT and Surfer‘16. The visualization of the result showed that during the remediation pumping, the concentration of pollutants and the area of contamination decreased. Some transport models showed a bursting contamination cloud. However, there is no complete disappearance of contamination. The outputs of applied models can serve as an orientation forecast for the following steps of remediation. On the basis of already existing analyses, the most suitable supplementary methods can be considered, for example, the longer observation of the groundwater level, hydrodynamical tests, groundwater sampling and cluster analysis of contamination.

Keywords

Kontaminace, Podzemní voda, Environmentální modelování

Keywords

Contamination, Ground water, Environmental modelling

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 18. 4. 2019

Thesis defence

• Supervisor: prof. Ing. Pavel Pech, CSc.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Master programme / field:
Landscape Engineering / Environmental Modelling