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/m3 . 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 mezi kapalnou fází TCE a vodou je v daném prostředí 35, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,040 N/m, hustota kapalné fáze je 1460 kg/m3 . 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/m3 , napětí je 0,040 N/m, kontaktní úhel je 35o b) hustotě volné fáze DNAPL ­ velikost zrn horniny je 0,1 napětí je 0,040 N/m, kontaktní úhel je 35o c) hodnotě napětí ­ DNAPL má hustotu 1650 kg/m3 , kontaktní úhel je 42o , velikost zrn horniny je 0,01 mm d) kontaktním úhlu - DNAPL má hustotu 1650 kg/m3 , 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 mezi kapalnou fází TCE a vodou je v daném prostředí 35, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,040 N/m, hustota kapalné fáze je 1460 kg/m3 , 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 mezi kapalnou fází TCE a vodou je v daném prostředí 35, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,040 N/m, hustota kapalné fáze je 1460 kg/m3 , 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/m3 , změřený kontaktní úhel je 39o , 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/m3 . Svrchní část saturované zóny je tvořena hrubozrnnými písky se střední velikostí zrn 1 mm. Změřený kontaktní úhel mezi kapalnou fází PCE a vodou je v daném prostředí 30, napětí mezi kapalnými fázemi je 0,035 N/m, hustota kapalné fáze je 1620 kg/m3 . 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 mezi kapalnou fází PCE a vodou je v této hornině 38. 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, De je 2,7.10-10 m2 /s, 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 foc je 0,017, pórovitost zvodněných hornin je 0,3, objemová hmotnost horniny je 1,85g/cm3 , hodnoty Koc 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 o C. Hodnota Henryho konstanty pro TCE je 9,1.10-3 atm-m3 /mol, zjištěná koncentrace TCE v půdním vzduchu je 120 mg/m3 . ÚKOL Č. 15 Zkonstruujte graf závislosti rovnovážné koncentrace různých kontaminantů typu TOL na teplotě. Koncentrace zadaného kontaminantu v podzemní vodě je 8200 g/l. Hodnota HK je atm-m3 /mol.