Groundwater Modelling as a Risk Assessment Tool Modelarea apei subterane instrument de evaluare a riscului Monica Pandele ERM Environmental Resources Management SRL, Bucharest ERM GmbH, Frankfurt, Germany
Modelarea ca instrument de evaluare a riscului ce este un model de prognoza? cand este oportuna folosirea unui asemenea model? utilizarea modelelor de risc tipuri de modele etapele realizarii modelor limitele modelarii relatia intre gradul de complexitate in modelare si costuri expemplificare
Definitii (1) modelare o idee, ipoteza sau reprezentare demonstrabila bazata pe observatii in natura o interpretare matematica o vizualizare a unor procese dinamice modelarea apelor subterane modele de prognoza a evolutiei spatio-temporale care descriu curgerea si mechanismele de transport, utilizand ecuatii matematice si ipoteze simplificatoare de calcul intr-un mediu geologic existent
Definitii (2) Management pe baza evaluarii riscurilor sursa cale R=PxG beneficii maxime costuri minime receptor care este amploarea problemei? no action (riscul este acceptabil) remediere modelarea curgerii si transportului poluantilor in ape Determinarea gradului de remediere necesar Concentrarea eforturilor pe eliminarea sau minimizarea factorilor de risc Verificarea succesului masurilor de remediere Daca este cazul: realizarea unui program de monitoring orientat pe verificarea protectiei receptorilor sensibili
Aplicabilitatea modelelor de curgere si transport: Vizualizarea curgerii apei in stratele acvifere Stabilirea debitelor si a directiilor de curgere Planificarea activitatilor de extractie/alimentare din si in acvifere Calcularea evolutiei spatio-temporale a poluantilor in apa subterana fate and transport modelling Imbunatatirea gradului de cunoastere al proceselor si mecanismelor sistemului investigat ca un tot unitar Planificarea eficienta a activitatilor de monitorizare pentru a mentine poluantii sub control Analizarea alternativei no action Cresterea eficientei proceselor de atenuare naturala Evaluarea directiilor de migrare a contaminatilor in trecut Elaborarea de scenarii de remediere..
Realizarea modelului Modelarea curgerii si trasportului apei subterane START Procese hidrogeologice formule si legi matematice ecuatii diferentiale Approximari la ec. diferentiale Aplicarea modelului Modele numerice Modele analitice Model conceptual Alegerea Modelului Aplicarea modelului Interpretarea rezultatelor si adaptarea modelului (dupa Bica et al, 2008)
Tipuri de modele analitice cu solutie clara, bine definita, in cazuri particulare numerice folosesc metode numerice (diferente finite, element finit) pt rezolvarea ecuatiilor diferentiale care guverneaza curgerea si transportul poluantilor unibi- dimensionale tri-
Tipuri de software modele analitice modele numerice creste complexitatea Bioscreen Biochlor Bioplume NAPLANAL Modflow MT3D GMS, RT3D, FEFLOW, PCGeofim Spring State of art in industrie/aplicatii practice Zile Saptamani Luni multi-phase flow, oil pahse flow, fractured systems State of art in stiinta
Etapele realizarii modelului Realizarea modelului conceptual Stabilirea domeniului simulat si a conditiilor de margine si initiale Parametrizarea modelului atribuirea unei valori pt. fiecare celula a domeniului modelat (cond, acoperisul, baza acviferului, transmisivitate, porozitate ) Calibrarea modelului ajustarea modelului astfel incat elementele calculate sa corespunda celor masurate
Modelul conceptual Site Conceptual Model pe baza studiilor existente si a investigatiilor de teren se obtin informatii referitoare la: caracteristici hidrogeologice: geometria acviferului tipul matricii solului cu referire la homogenitatea, isotropie nivelul apei, directia de curgere, zone de alimentare si descarcare regimul de curgere (laminar, non-laminar) proprietatile apei (chimism, densitate, vascozitate, etc) caracteristici hidrologice caracteristici climatice, utilizarea terenurilor
Etapele realizarii modelului Realizarea modelului conceptual Stabilirea domeniului simulat si a conditiilor de margine si initiale Parametrizarea modelului atribuirea unei valori pt. fiecare celula a domeniului modelat (e.g. transmisivitate, porozitate, foc ) Calibrarea modelului ajustarea modelului astfel incat elementele calculate sa corespunda celor masurate
Etapele realizarii modelului Analiza senzitivitatii determinarea influentei parametrilor individuali asupra rezultatului Validarea modelului verificarea pe un set de date care nu a stat la baza calibrarii modelului Utilizarea modelului pt debite, fluxuri, timp de tranzit, viteza de curgere, predictii
Studiu de caz contaminare continua pe o durata de peste 25 ani activitate poluatoare: degresarea cu solventi contaminanti principali: COV poluare identificata numai in momentul in care pana de poluant a atins zona puturilor de exploatare a apei potabile orasenesti proces indelungat de identificare a surselor
Studiu de caz modelul a ajutat la: optimizarea unei bariere hidraulice pentru protejarea puturilor minimizarea ratei de pompare a barierei si implicit a costurilor operationale estimarea perioadei de timp necesare penei pentru a fi asimilata/degradata
Limitele modelarii prea complex/prea simplificat modelul nu reprezinta o copie a proceselor din natura ci doar o simplificare rezultatele trebuie sa se concretizeze nu in valori unice ci in intervale pentru debite, fluxuri, concentratii, etc simplu dar nu simplist
Grad de complexitate - costuri Modele simple pentru evaluari preliminare: pozitionarea puturilor de extractie sau monitorizare Ore pana la zile 500-2000 Modele comlpexe de prognoza a reginului de curgere Saptamani 5,000+ Modele complexe de prognoza ce includ si transport de poluati Saptamani pana la luni 25,000+ Modele complexe de prognoza ce includ si transport de poluati in structuri geologice complexe, la nivel regional Saptamani pana la luni 100,000+ Estimarea directiei si vitezei de curgere
Calitatea modelelor matematice depinde de bani pt colectare de date de buna calitate Cin = Cout software pe masura un foarte bun modeller/hidrogeolog un consultant sa aduca complexitatea rezultatelor la o forma inteligibila de catre toate partile implicate in procesul de luare al deciziiilor
Multumesc