Cvičení č. 1 + 2 JMÉNO A PŘÍJMENÍ: Migrace kapalin horninovým prostředím ÚKOL Č. 1 Do jaké hloubky pronikne kapalná fáze dehtu pískovci s průlinovou porozitou? K úniku dochází na ploše 1 x 15 metrů, pórovitost prostředí je 0,19, pro zjednodušení uvažujte, že nedochází k laterálnímu rozšiřování tělesa kapalné fáze migrujícího horninovým prostředím. Zjištěné hodnoty reziduálního nasycení jsou v rozmezí 0,17 – 0,24. Uvažujte, že došlo k úniku přibližně 2000 litrů dehtu. ÚKOL Č. 2 Do jaké hloubky pronikne kapalná fáze motorové nafty? Uvažujte 3 typy zdroje – bodový a 2 plošné o rozloze 10 x 10 cm a 1 x 1 metr. Nesaturovaná zóna je budována prachovitými hlínami, uvažujte hodnotu reziduálního nasycení 0,15 a porozitu 0,3 a objem motorové nafty 200 litrů. Hladina podzemní vody je v hloubce 2,9 metru. ÚKOL Č. 3 Jaké množství kapalné fáze trichloretylénu (TCE) je potřebné k průniku písčitou hlínou k hladině podzemní vody? Mocnost nesaturované zóny je 4,5 metru, prostředí má průlinovou porozitou s pórovitostí 0,3. K úniku TCE dochází na ploše 10 x 10 cm, pro zjednodušení uvažujte, že nedochází k laterálnímu rozšiřování tělesa kapalné fáze migrujícího horninovým prostředím. Retenční kapacita písčité hlíny pro TCE je 25 l/m^3. ÚKOL Č. 4 a) Jaké jsou hodnoty efektivní rozpustnosti benzenu, toluenu a etylbenzenu? LNAPL je tvořena těmito kapalinami ve směsi v poměru 3:1:1. Rozpustnost benzenu je 1500, toluenu 534 a etylbenzenu 152 mg/l. b) Jaké jsou hodnoty efektivní rozpustnosti tetrachloretylenu a trichlormetanu? DNAPL je tvořena těmito kapalinami v poměru 8,5:1. Rozpustnost PCE 150 a TCM 8200 mg/l. ÚKOL Č. 5 Zjistěte propustnost zvodněných písků a rychlost proudění podzemní vody. V hornině je zachyceno kapalné reziduum PCE, hodnota reziduálního nasycení je 0,38. Hodnota koeficientu filtrace písků bez NAPL je 4,3.10^-4 m/s, zjštěná hodnota reziduálního nasycení vodou je 0,12. Hydraulický gradient je 0,018. ÚKOL Č. 6 Jak mocná vrstva kapalné fáze trichloretylénu (TCE) se musí nakumulovat, aby došlo k průniku kapalné fáze TCE do zvodněného prostředí (kapilární třásní)? Hornina je homogenní a je charakteristická průlinovou porozitou, střední velikost zrn budujících kostru horniny je 1 mm. Změřený kontaktní úhel f mezi kapalnou fází TCE a vodou je v daném prostředí 35-o, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,040 N/m, hustota kapalné fáze je 1460 kg/m^3. ÚKOL Č. 7 Zkonstruujte grafy závislosti vstupního tlaku (výšky akumulace volné fáze DNAPL) při vstupu do saturované zóny v závislosti na: a) velikosti pórů – DNAPL má hustotu 1300 kg/m^3, napětí je 0,040 N/m, kontaktní úhel je 35^o b) hustotě volné fáze DNAPL – velikost zrn horniny je 0,1 napětí je 0,040 N/m, kontaktní úhel je 35^o c) hodnotě napětí – DNAPL má hustotu 1650 kg/m^3, kontaktní úhel je 42^o, velikost zrn horniny je 0,01 mm d) kontaktním úhlu - DNAPL má hustotu 1650 kg/m^3, velikost zrn horniny je 0,1 mm, napětí je 0,038 N/m ÚKOL Č. 8 a) Jak mocná vrstva kapalné fáze trichloretylénu (TCE) se musí nakumulovat, aby došlo k průniku kapalné fáze jemnozrnnější horninou, jestliže obě horniny jsou pod hladinou podzemní vody? Hornina je homogenní a je charakteristická průlinovou porozitou, střední velikost zrn budujících kostru hrubozrnnější a jemnozrnnější horniny jsou 1 a 0,2 mm. Změřený kontaktní úhel f mezi kapalnou fází TCE a vodou je v daném prostředí 35-o, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,040 N/m, hustota kapalné fáze je 1460 kg/m^3, systém je v drenážní části retenční čáry. b) Jak mocná vrstva kapalné fáze trichloretylénu (TCE) se musí nakumulovat, aby došlo k průniku kapalné fáze jemnozrnnější horninou, jestliže obě horniny jsou pod hladinou podzemní vody? Hornina je homogenní a je charakteristická průlinovou porozitou, střední velikost zrn budujících kostru hrubozrnnější a jemnozrnnější horniny jsou 1 a 0,2 mm. Změřený kontaktní úhel f mezi kapalnou fází TCE a vodou je v daném prostředí 35-o, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,040 N/m, hustota kapalné fáze je 1460 kg/m^3, systém je v nasávací části retenční čáry. ÚKOL Č. 9 Zjistěte, zda může volná fáze TCE proniknout do slínovců spodního turonu. Zjištěná tloušťka vrstvy volné fáze TCE na povrchu slínovců je 0,62 m. Kapalná fáze má hustotu 1300 kg/m^3, změřený kontaktní úhel je 39^o, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,040 N/m. Šířka puklin v odebraných vzorcích slínovců je 0,2 a 0,07 mm. V nadloží volné fáze se nachází kapalné reziduum. ÚKOL Č. 10 Zabrání vrstva jemnozrnnější horniny dalšímu průniku kapalné fáze tetrachloretylénu (PCE)? Na ploše 20 x 20 cm došlo během jednoho dne k úniku 800 l kapalné fáze PCE. Nesaturovaná zóna mocná 3,5 metru je budována písčitou hlínou s retenční kapacitou pro PCE 25 l/m^3. Svrchní část saturované zóny je tvořena hrubozrnnými písky se střední velikostí zrn 1 mm. Změřený kontaktní úhel f mezi kapalnou fází PCE a vodou je v daném prostředí 30-o, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,035 N/m, hustota kapalné fáze je 1620 kg/m^3. Tato vrstva je 2,5 metru mocná, hodnota zbytkového znečištění (reziduálního nasycení) je 0,3, celková a efektivní pórovitost horniny jsou 0,35 a 0,20. Laterální rozšiřování tělesa kapalné fáze migrujícího horninovým prostředím zanedbejte. Níže uložená vrstva má střední velikost zrn 0,1 mm, kontaktní úhel f mezi kapalnou fází PCE a vodou je v této hornině 38-o. ÚKOL Č.11 Jak dlouho potrvá úplné rozpuštění kapalného rezidua tetrachloretylénu (PCE) ve zvodněném prostředí? Jaký je objem PCE? Blok horniny je mocný 4 metry a strany základny jsou dlouhé 5 a 5 metrů. Koeficient filtrace je 4.10^-4 m/s, hydraulický gradient je 0,01, efektivní pórovitost je 0,2. Uvažujte reziduální nasycení 0,3 a přítomnost 1. chlormetanu – rozpustnost 20 000 mg/l 2. PCE – rozpustnost 150 mg/l 3. PCE + TCE (0,8:0,2) – rozpustnost 150 a 1 100 mg/l ÚKOL Č.12 Jak dlouho potrvá úplné rozpuštění akumulace volné fáze PCE? Pórovitost zvodněných hornin je 0,3, rozpustnost PCE je 150 mg/l. Nasycení v akumulaci je 0,8, D[e] je 2,7.10^-10 m^2/s, a[v] je 0,00023 m, uvažujte délku a mocnost akumulace 1 + 0,01 metru a 5 + 0,1 metru. ÚKOL Č. 13 Jaká je rychlost pohybu kontaminovaných pruhů různých organických sloučenin (trichloretylenu – TCE; 1,1,1 trichloretanu – TCA; chlormetanu – MC)? Určete, za jak dlouho se TCE a TCA objeví ve vrtu vzdáleném 1000 metrů, jestliže se v něm jako první objevil MC po sedmi letech od úniku kontaminantů. Retardační faktor pro MC je 1,93. Průměrná hodnota f[oc] je 0,017, pórovitost zvodněných hornin je 0,3, objemová hmotnost horniny je 1,85g/cm^3, hodnoty K[oc] jsou 152 (TCE) a 126 (TCA) ml/g, ÚKOL Č. 14 Jaká je rovnovážná koncentrace TCE v podzemní vodě při různých teplotách? Uvažujte teplotu prostředí 5, 10 a 15 ^oC. Hodnota Henryho konstanty pro TCE je 9,1.10^-3 atm-m^3/mol, zjištěná koncentrace TCE v půdním vzduchu je 120 mg/m^3. ÚKOL Č. 15 Zkonstruujte graf závislosti rovnovážné koncentrace různých kontaminantů typu TOL na teplotě. Koncentrace zadaného kontaminantu v podzemní vodě je 8200 mg/l. Hodnota H[K] je atm-m^3/mol.