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1

Corso di:

DINAMICA DEGLI INQUINANTI(Suolo saturo e insaturo)

Parte 1 (05)

Università di Roma “Tor Vergata”

Anno Accademico 2009-2010

ing. Simona Berardi

2

SUOLO (Zona Satura e Insatura)

ARGOMENTI TRATTATI:

• Risoluzione numerica dell’equazione di trasporto e dispersione in zona satura e insatura

• Modelli analitici e numerici (zona satura)

• Modelli analitici e numerici (zona insatura)

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EQUAZIONI DI GOVERNOEQUAZIONI DI GOVERNO

Coefficiente di dispersione nonCoefficiente di dispersione non--uniformeuniforme

SUOLO(Zona Satura e Insatura)

CRx

CD

xx

Cv

t

CR xhx λ−

∂∂

∂∂+

∂∂−=

∂∂

)(

Equazione monodimensionale

del trasporto dell’inquinante nella

zona SATURAdove: (fattore di ritardo)

dove: (fattore di ritardo)

Equazione monodimensionale

del trasporto dell’inquinante nella

zona INSATURA

te

sdkR

θρ+=1

w

sdkR

θρ+=1

( ) CRz

CDD

z

Cv

t

CR zmzhz λ−

∂∂++

∂∂−=

∂∂

2

2

)()(

4

SCHEMA CONCETTUALE DELLSCHEMA CONCETTUALE DELL’’ACQUIFEROACQUIFERO

L’approssimazione monodimensionale equivale a trascurare la propagazione dell’inquinante lungo la direzione trasversale rispetto a quella considerata.


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CONDIZIONI INIZIALI

Prima di un ipotetico incidente tutta la regione di interesse è supposta incontaminata dall’inquinante, per cui a t=0 si ha:

C(z,0) = 0 0 ≤ z ≤ Hns nella zona non-satura

C(x,0) = 0 x ≥ 0 nella zona satura

CONDIZIONI AL CONTORNO

Le conseguenze ambientali dell’incidente al punto A (vedi figura) possono essere simulate per mezzo della relazione:

immissione impulsiva

C(0,t) = Cin = costante se 0 ≤ t ≤ t*

C(0,t) = 0 se t > t*

dove t* = durata della immissione di contaminante

immissione continua

C(0,t) = Cin = costante per t > 0

La struttura matematica della equazione di governo richiede una seconda condizione al contorno, esprimibile nella forma:

C(x,t) = 0 per x → ∞ , t > 0

MODELLO A PARAMETRI COSTANTI:MODELLO A PARAMETRI COSTANTI:CONDIZIONI INIZIALI E AL CONTORNOCONDIZIONI INIZIALI E AL CONTORNO


6

METODO DI SOLUZIONE NUMERICAMETODO DI SOLUZIONE NUMERICA

Modello a parametri costanti e Modello a parametri costanti e coefficiente di dispersione noncoefficiente di dispersione non--uniformeuniforme

La soluzione del problema matematico viene ottenuta per via numerica utilizzando il metodo delle differenze finite .

Il dominio di interesse viene quindi suddiviso in celle computazionali del tipo in figura.

SUOLO(Zona Satura e Insatura)

7

La locazione delle variabili sulla cella tipica di ciascuna delle due zone (saturo e non-saturo) è mostrata in figura.

SUOLO(Zona Satura e Insatura) METODO DI SOLUZIONE NUMERICAMETODO DI SOLUZIONE NUMERICA


8

SUOLO(Zona Satura e Insatura) METODO DI SOLUZIONE NUMERICAMETODO DI SOLUZIONE NUMERICA


La forma discreta della equazione di governo per la zona non-satura è:

La forma discreta della equazione di governo per la zona satura è:

( ) ( )

∆−−

∆−

∆+

∆−−−=

∆− +

−+

++

∆+

z

CCD

z

CCD

zz

CCvCR

t

CCR

ti

ti

ins

ti

ti

ins

ti

ti

nstins

ti

tti

ns1

2/11

2/11 1λ

( ) ( )

∆−

−∆−

∆+

∆−

−−=∆

− +−

++

+∆+

x

CCD

x

CCD

xx

CCvCR

t

CCR

tj

tj

js

tj

tj

js

tj

tj

stjs

tj

ttj

s1

2/11

2/11 1λ

9

IMMISSIONE CONTINUA:

Andamento temporale della concentrazione:

Al punto di immissione η = 0 Nella generica posizione η

C

t

Cin

C

t

Cin

In un qualsiasi punto fissato, la concentrazione

comincia a scostarsi dal valore 0 dopo un certo

tempo e cresce per un certo intervallo di tempo

fino a raggiungere un determinato valore che

resta costante finché dura l’immissione.

Questo valore è detto stato stazionario

λ = coefficiente di degradazione dell’inquinante

C

Cin

ηηηη

inCzC == )(;0λ

0≠λ

SUOLO(Zona Satura e Insatura) IMMISSIONE CONTINUAIMMISSIONE CONTINUA

Andamento temporale della concentrazioneAndamento temporale della concentrazione

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IMMISSIONE IMPULSIVA :

Andamento temporale della concentrazione:

Al punto di immissione η = 0 Nella generica posizione η

Le dette relazioni rappresentano anche l’andamento spazio-temporale della concentrazione dell’inquinante nella zona satura, basta sostituire la coordinata z con la coordinata x.

C

t

Cin

C

t

Cin

t*

SUOLO(Zona Satura e Insatura) IMMISSIONE IMPULSIVAIMMISSIONE IMPULSIVA

Andamento temporale della concentrazioneAndamento temporale della concentrazione

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FATTORE DI LISCIVIAZIONE IN FALDA (LF)FATTORE DI LISCIVIAZIONE IN FALDA (LF)

Il fattore di lisciviazione consente di valutare l’attenuazione subita dalla concentrazione di contaminante dovuta al trasporto dalla sorgente di contaminazione, dal suolo profondo o superficiale al piano di falda.

Quindi, tale fattore rappresenta il rapporto tra la concentrazione nella sorgente (Cs) e quella che si avrà nella falda (CLmf):

−

−=

suoloKg

mgOHl

mg

C

CLF

s

Lmf 2

Modelli ANALITICI per il trasporto dei Modelli ANALITICI per il trasporto dei contaminanti in zona INSATURA contaminanti in zona INSATURA

SUOLO (Zona Insatura)

12

Modelli ANALITICI per il trasporto dei Modelli ANALITICI per il trasporto dei contaminanti in zona INSATURA contaminanti in zona INSATURA


1.1. Coefficiente di partizione suoloCoefficiente di partizione suolo--

acqua:acqua:

tiene conto della partizione delltiene conto della partizione dell’’inquinante tra inquinante tra

acqua, aria e suoloacqua, aria e suolo

2. Coefficiente di attenuazione del suolo

(Soil Attenuation Model):

tiene conto del percorso che l’inquinante fa per

raggiungere il piano di falda

3.3. Fattore di diluizione (Fattore di diluizione (LeachateLeachate

DiluitionDiluition Factor):Factor):

assw

s

s

Lsw Hksuolokgmg

OHLmg

C

Ck

θρθρ

++=

−−==

/

/ 21

[ ]F

s

L

L

L

da

C

CSAM === dim

1

'1

LF Soggiacenza della falda rispetto al top della sorgente

ds Spessore della sorgente nel suolo profondo (insaturo)

[ ]WI

Va

C

CLDF

ef

gwgw

Lmf

L

⋅⋅

+===δ

1dim'1

tiene conto della diluizione che il contaminante subisce, una votiene conto della diluizione che il contaminante subisce, una volta raggiunto il lta raggiunto il

piano di falda, nel passaggio tra terreno insaturo e terreno satpiano di falda, nel passaggio tra terreno insaturo e terreno saturouro


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Zona Insatura: Coefficienti di ripartizione dei Zona Insatura: Coefficienti di ripartizione dei contaminanti tra fase solida, liquida e gassosa contaminanti tra fase solida, liquida e gassosa

Nel comparto ambientale suolo insaturo, è possibile individuare i coefficienti di ripartizione dei contaminanti tra fase solida, liquida e gassosa a mezzo dell’espressione della massa totale (MTOT) del generico contaminante contenuta nel volume Vb della sorgente di contaminazione:


GLSTOT MMMM ++=

( ) bsG

sbsLsbssSTOT VKH

CVKCVCMM ⋅

⋅

⋅=⋅⋅⋅=⋅⋅=≅'

ρρρ

bG

wbLwL VH

CVCM ⋅

⋅=⋅⋅='

θθ( ) bLabGaG VHCVCM ⋅⋅⋅=⋅⋅= 'θθ

[ ]L

GC

CaH =.dim'

L

Ss C

Cg

mlK =

ococs fkK ⋅=

ds kK =

per i composti organici

per i composti inorganici

Si ricorda che:

Costante di HenryCoefficiente di

partizione suolo-acqua

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Zona Insatura: Coefficienti di ripartizione dei Zona Insatura: Coefficienti di ripartizione dei contaminanti tra fase solida, liquida e gassosa contaminanti tra fase solida, liquida e gassosa

Individuazione del coefficiente di ripartizione (o partizione) suolo-liquido :


GLSTOT MMMM ++=

( ) ( ) bLabLwbsLsbss VHCVCVKCVC ⋅⋅+⋅⋅+⋅⋅⋅=⋅⋅ 'θθρρ

Esplicitiamo i termini a secondo membro rispetto a CL

'2

/

/

HKC

C

suolokgmg

OHLmgK

awss

s

S

Lsw ⋅++⋅

==

−−

θθρρ

Individuazione del coefficiente di ripartizione (o partizione) suolo-gas :

GLSTOT MMMM ++=

bGabG

wbsG

sbss VCVH

CVK

H

CVC ⋅⋅+⋅

⋅+⋅

⋅⋅=⋅⋅ θθρρ''

[ ]'

'

3

3

.dimHK

H

C

CaK

awsssuolomsuolokg

suolokgmg

ariammg

SS

Gsa ⋅++⋅

=

⋅⋅=

−−

−

−

θθρρ

Esplicitiamo i termini a secondo membro rispetto a CG

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Zona Insatura: Limite di saturazione del terreno Zona Insatura: Limite di saturazione del terreno

Individuazione del limite di saturazione del terren o Csat:


S

C

C

C Sat

L

S =

Il limite di saturazione del terreno Csat [mg/kg] rappresenta la concentrazione di contaminante nel terreno, in corrispondenza della quale l’acqua e l’aria nei pori sono saturate del composto inquinante e sono raggiunti i limiti di adsorbimento sulle particelle di terreno.

Per concentrazioni superiori al limite di saturazione (Cs > Csat) il contaminante si presenta in fase libera.

La Csat rappresenta la concentrazione in corrispondenza della quale:-si verifica il massimo tasso di volatilizzazione- e la concentrazione in fase liquida è pari alla solubilità (S [mg/litro]) della specie chimica in esame.

s

awss

L

SSat

HKS

C

CS

kg

mgC

ρθθρ '⋅++⋅⋅=⋅=

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Modelli ANALITICI per il trasporto dei contaminanti Modelli ANALITICI per il trasporto dei contaminanti in zona INSATURA in zona INSATURA


Fattore di diluizione (Fattore di diluizione (LeachateLeachate DiluitionDiluition Factor):Factor):

La miscelazione viene stimata attraverso un bilancio di portate di massa, all’interno della zona di miscelazione in falda:


[ ]Lmf

L

C

CaLDF

'1.dim =

Superficie piezometrica

Sd= δδδδgw

W’( )wefLinsaturoLinsaturo SWICQCM ⋅⋅⋅=⋅= '

1'1

Si suppone che non vi sia contaminazione della falda a monte della zona di miscelazione (Cfalda,in = 0).

)()(, wefwgwgwLmfinsaturofaldaLmfoutfalda SWISvCQQCM ⋅⋅+⋅⋅⋅=+⋅= δ

insaturoinfaldaoutfalda MMM += ,,

vgw

infaldaM ,

( ) 0,,, =⋅⋅⋅=⋅= wgwgwinfaldafaldainfaldainfalda SvCQCM δ

outfaldaM ,

[ ]WI

v

C

CaLDF

ef

gwgw

Lmf

L

⋅⋅

+==δ

1.dim'1

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SUOLO (Zona Insatura) Modelli NUMERICI per il trasporto dei Modelli NUMERICI per il trasporto dei contaminanti in zona INSATURA contaminanti in zona INSATURA

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Modello numerico: Chemflo 2005(Interactive Software for Simulatine Water

and Chemical Movement in Unsaturated Soils)

E stato realizzato e messo in commercio dal Dottor D.L. Nofziger e dal Dottor Jinquan Wu del dipartimento di Plant and Soil Sciencesdell’università dello Stato dell’Oklahoma.

L’ultima versione di tale programma è la versione 2005, che si può scaricare gratuitamente da internet sia dal sito dell’EPA [www.epa.gov/ada/models/html] che da quello dei realizzatori del programma [pss.okstate.edu/personnel/faculty/nofziger.html].

Chemflo è un software che permette di descrivere il movimento dell’acqua e delle sostanze chimiche nella zona vadosa.

L’equazione differenziale usata dal programma per descrivere il movimento monodimensionale dell’acqua è quella di Richards.

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Principali caratteristiche del software Chemflo:

1. Considera tutte le sostanze chimiche sia organiche che inorganiche.

2. E’ un modello monodimensionale.

3. Non tiene conto della presenza della fase gassosa del suolo, quindi non tiene conto della partizione dell’inquinante su di essa. Per le altre fasi, solida e liquida, si presume una ripartizione istantanea delle sostanze.

4. Permette per alcuni parametri di imporre condizioni omogenee o non omogenee (per esempio, l’umidita puo avere un profilo costante o variare con la profondità).

5. Non considera la possibile presenza di NAPL (Non Aqueous-Phase Liquid).

6. Poiché l’equazione utilizzata per descrivere il movimento dell’acqua è quella di Richards [Richards, 1931], non è applicabile nei casi in cui si ha a che fare con suoli che rigonfiano (swelling), e nei casi in cui ci sono flussi preferenziali d’acqua attraverso grandi pori. Inoltre, non si può simulare il flusso in suoli fessurati.

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Principali caratteristiche del software Chemflo:

7. I risultati simulati dipendono dalle condizioni iniziali specificate. Se le condizioni iniziali specificate non sono uguali alle vere condizioni, i valori calcolati possono essere non corretti.

8. Le predizioni del modello possono essere piuttosto sensibili alle condizioni al contorno specificate. Se tali condizioni non sono uguali alle condizioni effettive possono essere fatti grandi errori. In alcuni casi, gli errori sono dovuti ad una mancanza di conoscenza delle vere condizioni al contorno. In altri casi, il software può non essere flessibile abbastanza per realizzare le vere condizioni.

9. Ulteriori errori nei risultati sono dovuti alle approssimazioni che si fanno con il metodo delle differenze finite per risolvere le derivate, cosi come le altre approssimazioni usate per risolvere le equazioni differenziali parziali. In generale questi errori tendono a decrescere quando il mesh size diminuisce.

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Modello numerico: VS2DTI ver. 1.2A Graphical User Interface for the Variably

Saturated Flow and Transport Computer Program

Il software VS2DTI (Versione 1.2), sviluppato da P. Hsieh, W. Wingle e R. Healy della United States Geological Survey (USGS), e un programma che simula il flusso di un fluido e il trasporto di un soluto in suoli di media porosita [www.water.usgs.gov/software].

Il VS2DTI è composto da:

• preprocessor: serve all’utente per preparare il modello concettuale;

• modello numerico VS2DT 3.2 (Healy, 1990; Lappala, 1987): calcola il flusso e il trasporto;

• postprocessor: serve per visualizzare i risultati della simulazione.

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Principali caratteristiche del software VS2DTI:

1. Uso del metodo delle differenze-finite per risolvere l'equazione di Richards relativa al flusso dell’acqua e l'equazione di advezione-dispersione per il trasporto del soluto.

2. Modello monodimensionale o bidimensionale.

3. Le caratteristiche idrauliche possono essere rappresentate dalle equazioni di: Van Genuchten, Brooks-Corey, and Haverkamp.

4. I processi di trasporto includono l’avvezione, la dispersione, il decadimento del primo ordine, l’assorbimento e lo scambio di ionico.

24


25


26


Esempio di output del Modello numerico VS2DTI

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SUOLO (Zona Insatura) Modelli ANALITICI e NUMERICI per il trasporto Modelli ANALITICI e NUMERICI per il trasporto dei contaminanti in zona INSATURA dei contaminanti in zona INSATURA

Confronto traConfronto traMODELLI ANALITICI E NUMERICI PER IL TRASPORTO MODELLI ANALITICI E NUMERICI PER IL TRASPORTO

DEI CONTAMINANTI IN ZONA INSATURA DEI CONTAMINANTI IN ZONA INSATURA • Obiettivi :

– 1. Verificare la conservatività degli output ottenuti con l’applicazione del modello analitico rispetto a quel li ottenuti a mezzo di modelli numerici.

– 2. Verificare la necessità di considerare il coefficiente di attenuazione del suolo SAM nell’applicazione del mo dello analitico.

• Modelli utilizzati per il confronto :– “modello analitico” → modello proposto da Doc. APAT rev. 1– “modello numerico” → software Chemflo ver. 2005

software VS2DTI ver. 1.2.

28


•• Modello concettuale Modello concettuale utilizzato utilizzato →→

•• Inquinanti selezionati per Inquinanti selezionati per confrontoconfronto ↓↓

29


•• ESEMPIO : Benzene (contaminazione di spessore = 1 m )ESEMPIO : Benzene (contaminazione di spessore = 1 m )

30


•• ESEMPIO : Benzene (contaminazione di spessore = 1 m )ESEMPIO : Benzene (contaminazione di spessore = 1 m )

31


•• ESEMPIO : BenzeneESEMPIO : BenzeneCASO 1CASO 1 :: contaminazione di spessore = 0,03 mcontaminazione di spessore = 0,03 mCASO 2CASO 2 :: contaminazione di spessore = 1,00 mcontaminazione di spessore = 1,00 mCASO 3CASO 3 :: contaminazione di spessore = 2,00 mcontaminazione di spessore = 2,00 m

32


•• ESEMPIO : BenzeneESEMPIO : Benzene

33


Conclusioni :

• Il modello analitico risulta più conservativo del numerico.

• Se consideriamo un modello analitico èopportuno prevedere l’uso del SAM.

34

Modelli ANALITICI per il trasporto dei Modelli ANALITICI per il trasporto dei contaminanti in zona SATURA contaminanti in zona SATURA

SUOLO (Zona Satura)

Il parametro DAF (Diluition Attenuation Factor) esprime il rapporto tra la concentrazione di un contaminante in corrispondenza della sorgente secondaria in falda Cs(falda) e la concentrazione al punto di esposizione CPOE(falda) situato a distanza x dalla sorgente nel verso di flusso:

−

−=

OHl

mgOHl

mg

C

CDAF

faldaPOE

faldas

2

2

)(

)(

FATTORE DI ATTENUAZIONE IN FALDA (DAF)FATTORE DI ATTENUAZIONE IN FALDA (DAF)

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SUOLO (Zona Satura)

Una delle soluzioni analitiche più utilizzate per il rilascio continuo , con o senza biodegradazione, è la soluzione di Domenico.La soluzione di Domenico fornisce la distribuzione delle concentrazioni in un dominio spaziale tridimensionale, in regime variabile, per effetto dell’emissione continua di un contaminante attraverso una sorgente areale, posta su di un piano perpendicolare alla direzione del flusso di falda, (lungo asse x), avente dimensioni orizzontale Sw (lungo asse y) e verticale Sd = δgw (lungo asse z).

Modelli ANALITICI per il trasporto dei Modelli ANALITICI per il trasporto dei contaminanti in zona SATURA contaminanti in zona SATURA

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SUOLO (Zona Satura) Modelli ANALITICI per il trasporto dei Modelli ANALITICI per il trasporto dei contaminanti in zona SATURA contaminanti in zona SATURA

Considerando che la dispersione avvenga nella direzione longitudinale (x), lungo le due direzioni trasversali (-y, +y) e verticali (-z, +z), la distribuzione delle concentrazioni è data dalla seguente equazione:

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Come si può osservare la variabile tempo compare solamente all’interno della funzione erfc; quando l’argomento di tale funzione raggiunge il valore -2, la funzione erfc raggiunge il suo asintoto di valore 2 e si ottiene la soluzionestazionaria, nota come “Equazione di DomenicoEquazione di Domenico ”” [Domenico e Schwartz, 1998].

dove C(x,y,z) : concentrazione nel punto di coordinate x, y, z (punto di conformità);C0 : concentrazione in falda alla sorgente; λ : coefficiente di biodegradazione del primo ordine; R : fattore di ritardo dovuto all’adsorbimento del contaminante sulla matrice solida; Sw : larghezza della sorgente nella direzione y perpendicolare al flusso, Sd (= δgw) : ampiezza della sorgente nella direzione z perpendicolare al flusso,

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Le principali ipotesi su cui si basa tale equazione sono:

• stato stazionario (t → ∞),

• emissione continua,

• concentrazione rappresentativa alla sorgente costante,

• sorgente di dimensioni finite,

• dispersione nelle tre direzioni dello spazio x, y, z,

• e convezione solo lungo la direzione di flusso x (velocità di trasporto

unidirezionale e costante).

Il valore di concentrazione più elevato si avrà ovviamente lungo l’asse x;

pertanto ponendo y = z = 0 nella suddetta equazione e tenendo

conto del fatto che erf(-B) = -erf(B), si ottiene l’equazione semplificata

che consente di calcolare la concentrazione C(x) lungo l’asse

longitudinale di flusso:

39


0

4( )exp 1 1

2 4 4x w d

x e y z

R S SC x xerf erf

C v x x

λ αα α α

⋅ ⋅ ⋅ = − + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

0

4( )exp 1 1

2 4 2x w d

x e y z

R S SC x xerf erf

C v x x

λ αα α α

⋅ ⋅ ⋅ = − + ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅

0

4( )exp 1 1

2 4x w

x e y

R SC x xerf

C v x

λ αα α

⋅ ⋅ ⋅ = − + ⋅ ⋅ ⋅

DAF 1: Dispersione in tutte le direzioni

DAF 2: Dispersione longitudinale e trasversale in tutte le direzioni e verticale lungo l’asse positivo di z

DAF 3: Dispersione longitudinale e trasversale

Dispersione LongitudinaleBiodegradazioneFattore di Ritardo

Dispersione Trasversale

Dispersione Verticale

Modello Analitico – Equazione di Domenico

40


⋅

⋅

+−⋅=

x

Serf

x

Serf

v

Rx

C

xC

z

d

y

w

e

ixi

x αααλ

α 24

411

2exp

)(

0

⋅

+−⋅=

x

Serf

v

Rx

C

xC

y

w

e

ixi

x ααλ

α 4

411

2exp

)(

0

Assenza di dispersione verticale. Tale ipotesi si verifica nei seguenti casi:- acquifero interessato in tutto il suo spessore dalla contaminazione- acquifero di modesto spessore

FATTORE DI ATTENUAZIONE IN FALDA (DAF)FATTORE DI ATTENUAZIONE IN FALDA (DAF)

Dispersione verticale (lungo asse z) solo nella direzione positiva. In tal caso si ipotizza che il piano di falda si comporti come un limite superiore nelladirezione z e che la sorgente si trovi al limite del piano di falda.

Caso 2 - DAF(2)

Caso 3 - DAF(3)

41

SUOLO (Zona Satura) Modelli NUMERICI per il trasporto dei Modelli NUMERICI per il trasporto dei contaminanti in zona SATURA contaminanti in zona SATURA

42


43


Modello numerico: FeFlow(Finite Element subsurface FLOW system)

Il software FeFlow (Finite Element subsurface FLOW system) èstato realizzato e messo in commercio dal WASY GmbH (Institute for Water Resources Planning and Systems Research) di Berlino.

L’ultima versione di tale programma è la versione 5.3x. E’ possibile scaricare gratuitamente da internet la versione demo FeFlow5.304 [www.wasy.de/english/products/FeFlow/download.html].

Il software FeFlow ver.5.3x permette di simulare, in due e tre dimensioni (2D e 3D), il moto di un fluido, e il trasporto di massa e di calore in un mezzo saturo (falda), insaturo o a saturazione variabile.

44


E’ possibile effettuare simulazioni in diverse condizioni:

• Moto del fluido:- Stato stazionario- Stato di transizione

• Moto del fluido e trasporto di massa:- Stato stazionario per il moto e per il trasporto- Stato stazionario per il moto e stato di transizione per il trasporto- Stato di transizione per il moto e per il trasporto

• Trasmissione di calore:- Stato stazionario- Stato di transizione

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Esempio di output del Modello numerico FEFLOW

TRASMISSIVITA’

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SUOLO (Zona Satura) Modelli ANALITICI e NUMERICI per il trasporto Modelli ANALITICI e NUMERICI per il trasporto dei contaminanti in zona SATURA dei contaminanti in zona SATURA

Confronto traConfronto traMODELLI ANALITICI E NUMERICI PER IL TRASPORTO MODELLI ANALITICI E NUMERICI PER IL TRASPORTO

DEI CONTAMINANTI IN FALDA DEI CONTAMINANTI IN FALDA

• Obiettivi : –– confronto tra di modelli analitici e numerici per la confronto tra di modelli analitici e numerici per la

simulazione del fenomeno di trasporto di un contamin ante in simulazione del fenomeno di trasporto di un contamin ante in faldafalda.

• Modelli utilizzati per il confronto :– “modello analitico” → modello di “Domenico”– “modello numerico” → software FeFlow 5.3x

I due modelli, analitico e numerico, permettono di st imare la concentrazione dell’inquinante al punto di esposizio ne (punto di conformità) nota la concentrazione dello s tesso in corrispondenza della sorgente di contaminazione.

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•• Modello concettuale Modello concettuale utilizzato utilizzato →→

•• Inquinante selezionato per Inquinante selezionato per confrontoconfronto ↓↓

Tutte le simulazioni sono state effettuate considerando come contaminante il Benzene ad una concentrazione in falda pari a 0,1mg/L ossia un valore superiore di 100 volte alle CSC per il Benzene (D.Lgs 152/06).

48


49


0,00E+00

2,00E-06

4,00E-06

6,00E-06

8,00E-06

1,00E-05

1,20E-05

1,40E-05

1,60E-05

1,80E-05

Ris

chio

Confronto Rischio Numerico ed Analitico Durata di esposizione pari a 25 anni ( λ=0)

BENZENE - LOAMY SAND

DOMENICO 9,76E-07 1,92E-06 1,71E-05

FEFLOW 1,08E-06 1,09E-06 1,12E-06

Rischio (DAF1) Rischio (DAF2) Rischio (DAF3)

Dipende fortemente dalle ipotesi sulla dispersione

Leggermente meno conservativo del

numericoPiù conservativo

del numerico

Estremamenteconservativo

In assenza di biodegradazione:

50


Considerando la biodegradazione:

0,00E+00

1,00E-06

2,00E-06

3,00E-06

4,00E-06

5,00E-06

6,00E-06

Ris

chio

Confronto Rischio Numerico ed Analitico Durata di esposizione pari a 25 anni ( λ>0)

BENZENE - LOAMY SAND

DOMENICO 2,88E-07 5,57E-07 5,02E-06

FEFLOW 2,35E-07 2,39E-07 2,41E-07

Rischio (DAF1) Rischio (DAF2) Rischio (DAF3)

Più conservativo del numerico

Estremamenteconservativo

Leggermente piùconservativo del numerico

51


Conclusioni :

1) Nel caso di assenza di biodegradazione (λ=0):

a) (DAF 1) ⇒ Rischio (numerico) leggermente piùconservativo del Rischio (analitico).

b) (DAF 2) ⇒ Rischio (analitico) più conservativo del Rischio (numerico)

c) (DAF 3) ⇒ Rischio (analitico) estremamente piùconservativo del Rischio (numerico)

2) Nel caso di biodegradazione (λ>0) si ottengono dei risultati meno conservativi: Rischio (λ>0) è di un ordine di grandezza inferiore a Rischio (λ=0).

52

FINE

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