نقش آکیوتاردهای درزه‌دار در انتقال آلودگی بین آبخوان‌های مجاور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

عضو هیات علمی ، دانشکده علوم زمین و پژوهشکده تغییر اقلیم و گرمایش زمین، دانشگاه تحصیلات تکمیلی علوم پایه ، زنجان

چکیده

آکیوتاردهای درزه‌دار نه تنها مانع انتقال آلودگی به آبخوان مجاور نمی‌شوند بلکه می‌توانند مسیر انتقال نیز باشند. در اینجا نقش آکیوتاردهای درزه‌‌دار در انتقال آلودگی به آبخوان‌های مجاور از طریق مدل‌های تحلیلی بررسی می‌شود. معادلات ریاضی انتقال آلاینده برای یک مدل سه لایه آبخوان-آکیوتارد-آبخوان به‌صورت یک ‌بعدی، افقی در آبخوان و قائم در آکیوتارد، حل‌ شده است. معادلات حاکم در محیط لاپلاس به ‌صورت تحلیلی حل ‌شده سپس از روش عددی de Hoog برای برگرداندن آن‎ها به محیط واقعی استفاده ‌شده است. نتایج نشان می‎دهد که وجود درزه درون آکیوتارد سبب می‌شود مقدار بیشتری از آلاینده از آبخوان آلوده به آبخوان مجاور منتقل شود، بطوریکه با گذر زمان مقدار آلاینده انتقالی افزایش می‌یابد که به سبب آن غلظت آلاینده در آبخوان آلوده و نیز درون آکیوتارد تا حد زیادی کاهش می‌یابد و میزان پیشروی ابر آلودگی در خود آبخوان آلوده کمتر می‌شود. نتایج حاصله در درک بهتر مکانیسم تأثیر آکیوتاردهای درزه‌دار در انتقال آلودگی به آبخوان‌های مجاور مفید است. مهمترین جنبه‌های کاربردی این مدل (1) فراهم کردن امکان بررسی میزان ایمن بودن آبخوان‌های عمیق جهت دفن زباله‌های خطرناک صنعتی و بهداشتی و (2) برآورد میزان نشت آلودگی‌های حاصل از میدان‌های نفتی بر آبخوان‌های مجاور در دراز مدت می‎باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


رستمی زرین‌آبادی. ا.، فرقانی. گ.، کرمی. غ.، 1393. ارزیابی خصوصیات هیدروژئوشیمیایی آب‌های زیرزمینی دشت رومشگان، لرستان، ایران. مجله زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، شماره 13، ص 34-41.

میرزایی. س.ی.، زراسوندی. ع.، اورنگ. م.، 1394. تأثیر زمین شیمیائی مخازن نفتی آسماری بر منابع آب کارستی مسجدسلیمان. مجله زمین‌شناسی کاربردی پیشرفته، شماره 18، ص 1-14.

Ball.W.P., Liu.C., Xia.G., Young.D.F., 1997a, A diffusion-based interpretation of tetrachloroethene and trichloroethene concentration profiles in a groundwater aquitard, Water Resources Research, Vol:33, No: 12, p:2741-2757.

Ball.W.P., Xia.G., Durfee.D.P., Wilson.R.D., Brown.M.J., Mackay.D.M., 1997b, Hot Methanol Extraction for the Analysis of Volatile Organic Chemicals in Subsurface Core Samples from Dover Air Force Base, Delaware, Ground Water Monitoring & Remediation, Vol:17, No:1, P:104-121.

Barazzuoli.P., Nocchi.M., Rigati.R., Salleolini.M., 2008, A conceptual and numerical model for groundwater management: a case study on a coastal aquifer in southern Tuscany, Italy, Hydrogeology Journal, Vol: 16, No:8, p:1557-1576.

Bear.J., 1972, Dynamics of fluids in porous media, American Elseuier.

Bradbury.K.R., Gotkowitz.M.B., Hart.D.J., 2007, Evaluation of a bedrock aquitard for regional- and local-scale groundwater flow, Three-dimensional geologic mapping for groundwater applications, university of Denver Colorado.

Chen.C.S., 1985, Analytical and approximate solutions to radial dispersion from an injection well to a geological unit with simultaneous diffusion into adjacent strata, Water Resources Research, Vol:21, No8, p:1069-1076.

Cherry.J.A., Parker.B.L., Bradbury.K.R., Eaton.T.T., Gotkowitz.M.G., Hart.D.J., Borchardt.M.A., 2004, Role of Aquitards in the Protection of Aquifers from Contamination: A “State of the Science” Report.

Chesnaux.R., Rafini.S., Elliott.A.P., 2012, A numerical investigation to illustrate the consequences of hydraulic connections between granular and fractured-rock aquifers, Hydrogeology Journal, Vol:20, No:8, p:1669-1680.

Cleary.R.W., 1978, Analytical models for groundwater pollution and hydrology, 78-W R-15, Dep. of Civ. Eng., Princeton Univ., Princeton.

Davis.G., Johnston.C., 1984, Comment on “Contaminant transport in fractured porous media: analytical solutions for a system of parallel fractures” by EA Sudicky and EO Frind, Water Resources Research, Vol:20, No:9, p:1321-1322.

de Hoog.F.R., Knight.J.H., Stokes.A.N., 1982, An improved method for numerical inversion of Laplace transforms, Society for Industrial and Applied Mathematics. Journal on Scientific and Statistical Computing, Vol:3, No:3, p:357–366.

Domenico.P.A., Schwartz.F.W., 1998, Physical and chemical hydrogeology, Wiley New York, 824p.

Fetter.C.W., 1999, Contaminant hydrogeology. Prentice hall Upper Saddle River, New Jersey.

Fujikawa.Y., Fukui.M., 1990, Adsorptive solute transport in fractured rock: Analytical solutions for delta-type source conditions, Journal of Contaminant Hydrology, Vol:6, No:1, p:85-102.

Hantush.M.S., 1955, Non-steady radial flow in an infinite leaky aquifer, Transactions, American Geophysical Union, Vol:36, No:1, p:95-100.

Hendry.M.J., Ranville.J., Boldt-Leppin.B., Wassenaar.L., 2003, Geochemical and transport properties of dissolved organic carbon in a clay-rich aquitard, Water Resources Research, Vol:39, No:7.

Gao.G., Zhan.H., Feng.S., Fu.B., Ma.Y., Huang.G., 2010, A new mobile-immobile model for reactive solute transport with scale-dependent dispersion, Water Resources Research, Vol:46, No:8, http://dx.doi.org/10.1029/2009WR008707.

Leij.F.J., Van Genuchten.M.T., 1995, Approximate analytical solutions for solute transport in two-layer porous media, Transport in Porous Media, Vol:18, No:1, p:65-85.

Liu.H.H., Bodvarsson.G.S., Zhang.G., 2004, The scale-dependency of the effective matrix diffusion coefficient, Vadose Zone Journal, Vol:3, p:312-315.

Liu.C.T., Liu.C.T., Yeh.H.D., Yeh.L.M., 2013, Modeling contaminant transport in a two-aquifer system with an intervening aquitard, Journal of Hydrology, Vol:499, p:200-209.

Rezaei.A., Zhan.H., Zare.M., 2013, Impact of thin aquitards on two-dimensional solute transport in an aquifer, Journal of Contaminant Hydrology, Vol:152, p:117-136.

Rezaei.A., Zare.M., Zhan.H., 2016, Aquitard Horizontal Dispersion on Reactive Solute Transport in an Aquifer–Aquitard System, Transport in Porous Media, Vol:113, No:3, p:695-716.

Starr.R.C., Gillham.R.W., Sudicky.E.A., 1985, Experimental investigation of solute transport in stratified porous media, 2. The reactive case, Water Resources Research, Vol:21, No:7, p:1043-1050.

Sudicky.E., Frind.E., 1981, Carbon 14 dating of groundwater in confined aquifers: Implications of aquitard diffusion, Water Resources Research, Vol:17, No:4, p:1060-1064.

Sudicky.E., Frind.E., 1982, Contaminant transport in fractured porous media: Analytical solutions for a system of parallel fractures, Water Resources Research, Vol:18, No:6, p:1634-1642.

Sudicky.E., Gillham.R., Frind.E., 1985, Experimental Investigation of Solute Transport in Stratified, Water Resources Research, Vol:21, No:7, p:1035-1041.

Tang.D., Frind.E., Sudicky.E., 1981, Contaminant transport in fractured porous media: Analytical solution for a single fracture, Water Resources Research, Vol:17, No:3, p:555-564.

Tang.Y., Aral.M.M., 1992a, Contaminant transport in layered porous media, 2. Applications, Water Resources Research, Vol:28, No:5, p:1399–1406.

Tang.Y., Aral.M.M., 1992b, Contaminant transport in layered porous media: 1. General solution. Water Resources Research, Vol:28, No:5, p:1389-1397.

Wang.Q., Zhan.H., 2015, On different numerical inverse Laplace methods for solute transport problems, Advances in Water Resources, Vol:75, p:80-92.

Yeh.H.D., Yang.S.Y., 2006, A novel analytical solution for constant-head test in a patchy aquifer. Int. J. Numer. Anal. Met. Geomech., Vol:30, No:12, p:1213–1230, http://dx.doi.org/10.1002/nag.523.

Yoon.S.W.S., Gavaskar.A., Sminchak.J., Perry.C., Drescher.E., Quinn.J., Holdsworth.T., 2002, Evaluating Presence of TCE below a Semi-Confining Layer in a DNAPL Source Zone, Remediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds—2002, Proceedings of the Third International Conference on Remediation of Chlorinated and Recalcitrant Compounds. Battelle Press, Columbus, OH.

Zhan.H., Wen.Z., Gao.G., 2009a, An analytical solution of two‐dimensional reactive solute transport in an aquifer‐aquitard system. Water Resources Research, Vol:45, No:10.

Zhan.H., Wen.Z., Huang.G., Sun.D., 2009b, Analytical solution of two-dimensional solute transport in an aquifer-aquitard system. Journal of Contaminant Hydrology, Vol:107, No:3-4, p:162-174.