Anvendelse af GrundRisk til lokal risikovurdering Gennemgang af værktøjet med fokus på betydning af parameterværdier

Professor Philip J. Binning DTU Miljø

Postdoc Luca Locatelli DTU Miljø

Videnskabelig assistent Louise Rosenberg DTU Miljø

Seniorforsker Gitte Lemming Søndergaard DTU Miljø

Jens Aabling Miljøstyrelsen

Professor Poul L. Bjerg DTU Miljø

Formålet med Grundrisk

• Opdateret princip for risikovurdering

• Forbedrede analytiske beregningsmetoder for transport og skæbne af forurening i grundvandet

• Differentieret vejledning i forhold til vidensniveau

forureningskilde

Dæklag

grundvandsmagasin

forureningsfane

grundvandsstrømning

Kontrolpunkt (KP)

Vertikal transport

Horisontal transport

Horisontal model Transport i grundvandsmagasin

Opsætning og inkluderede processer

Horisontal forureningskilde

Forurening gennem forureningsflux

Dispersion i 3 dimensioner

1. ordens nedbrydning

Sekventiel 1. ordens nedbrydning

Lineær sorption

Infiltration

2D løsning for tynde grundvands-magasiner

Brugernes ønsker

Der er en del matematik inden i…

111

1

1

2,3,....,

i

iii l l

i j

j l j l i

a i

c y ka c i n

k k

/2 min( , ) *

*

/2 0

2 1, , exp

24

y x

y

L x L

o

x xL y z

u x xM URc x y z c dx dy

D DA nR D D

12

2

41 xD

U uu

2 2*2 2x x

y z

D DR x x y y z

D D

Fanen beregnes i 3D

Infiltration Kilden

Fortynding pga. dispersion

Nedbrydning

Men

resu

ltate

r v

ises

typ

isk s

om

x-y

plo

ts

Risikovurderings resultat

Vertikal model

Groundwater table

Co

nce

ntr

atio

n a

t th

e so

urc

e =

C0

Impervious terrain levelR1x

y

z

Contaminantplume

Contaminantsource

Aquifer

Monitoringwell

∫∫ C1(x,y)∙Dew/Bf∙dx ∙dy

Un

satu

rate

d

san

dS

atu

rate

dsa

nd

Groundwater flow direction

Model 1 Mættede ler (1D)

Model 2 Opsprækkede ler (1D)

Model 3 Umættede ler; Umættede zone (3D)

Model 4 Umættede uden dæklag (3D)

Model 5 Ingen vertikal transport

I dag anvender vi model 1 og 5 på et eksempel

Bemærk: Stationær løsning!!!!

Lokalitet: Vesterågade

Stationær i punktet 100 m fra den nedstrøms kant efter godt 2,5 år.

Forureningerne på de ni testlokaliteter kan betragtes som værende stationære.

𝑡(𝐶½(𝑥)) =𝑥 ∗ 𝑅

𝑢

Sorptionen betyder noget for, hvor lang tid det tager, før den transiente model bliver stationær, men har ingen betydning for den stationære koncentration.

Rapporter Se jeres usb stik….

Et Eksempel: Rugaardsvej, Odense

1951-1989 Maskinfabrik Anvendt TCE (Trichlorethylen) til produktion TCE nedbrudt til DCE og VC (100 kg)

Døssing Overheu et al. (2011)

Geologi

Vi beregner transporten her

Infiltration 300 mm/år (JAGG 2.0)

100 mm/år (Jørgensen et al. 2007b)

8 mm/år (Døssing Overheu et al., 2011)

Scheutz et al., 2008).

Døssing Overheu et al. (2011)

20 m

10 m

Forureningssituation 95% af forureningen er DCE.

10-100 mg/kg

0

m.u.t.

14

Moræneler

Sand

Sand

Moræneler

Jørgensen et al. (2007a)

Typiske koncentrationer DCE 10 mg/L VC 1 mg/L

Døssing Overheu et al. (2011)

POC

GrundRisk Parametre (1)

Parametre Beskrivelse Værdi Kilde

Overordnede

parametre

Y Støkiometrisk forhold VC- DCE 0.648*

I Infiltration

300 mm/år

100 mm/år

8** mm/år

JAGG 2.0

Jørgensen et al. (2007b)

Døssing Overheu et al.

(2011)

Lx Kildelængde 30 m Jørgensen et al. (2007a)

Ly Kildebredde 10 m Jørgensen et al. (2007a)

Vertikal model C0_v Kildekoncentration DCE 10 mg/L Døssing Overheu et al.

(2011)

Kildekoncentration VC 1 mg/L Døssing Overheu et al.

(2011)

kv_DCE 1. ordens nedbrydningsrate, DCE 0.0001 dag-1 JAGG 2.0

kv_VC 1. ordens nedbrydningsrate, VC 0.0004 dag-1 JAGG 2.0

n_v Porøsitet = Vandindhold 0.35 JAGG 2.0

αL_v Longitudinal dispersivitet (z retning) 0.014 m JAGG 2.0

Z_v Vertikal transportafstand 20 m Døssing Overheu et al.

(2011)

Dw_v Fri diffusionskoefficient i vand 7.17∙10-10 m2/s JAGG 2.0

Grundrisk Parametre (2)

Parametre Beskrivelse Værdi Kilde

Horisontal

model H Tykkelse af grundvandsmagasin

10 m Døssing Overheu et al.

(2011)

u Grundvandshastighed 75 m/år Døssing Overheu et al.

(2011)

kDCE 1. ordens nedbrydningsrate DCE 0.0001 dag-1 Rosenbom et al. 2016

kVC 1. ordens nedbrydningsrate VC 0.0004 dag-1 Rosenbom et al. 2016

n Porøsitet 0.25 Døssing Overheu et al.

(2011)

αL Longitudinal dispersivitet (x retning) 1 m Rosenbom et al. 2016

αT Transversal dispersivitet (y retning) 0.01 m Rosenbom et al. 2016

αV Vertical dispersivitet (z retning) 0.005 m Rosenbom et al. 2016

dKP Afstand til kontrolpunkt 100 m

Så skal I prøve…..

Bemærk omsætning af DCE til VC. Fanen bliver ikke presset meget ned på grund af infiltration da grundvandshastigheden er så stor, at der ikke når at nedsive meget vand oven på fanen inden for afstanden til kontrolpunktet.

Skrive resultatet i tabellen…

Scenarie DCE VC Kommentarer

Grundvandskriterie 1 µg/l 0.2 µg/l

1. Basisscenarie 220 46 Bemærk omsætning af DCE til VC.

2. Infiltration

3. Vertikale afstand

4. Nedbrydningsrate

5. Kontrolpunkt (afstand)

6. Kildebredde

7. Grundvandshastighed

8. Dispersivitet

9. 2D vs 3D

Toluen 5 µg/l

10. Andre stoffer

2. Infiltration = 100 mm/år

2. Infiltration = 100 mm/år

Lavere infiltration betyder længere opholdstid i leret og dermed mere nedbrydning.

3. Vertikal Afstand = 0m

3. Vertikal Afstand = 0m

Fjernelse af den vertikale transport betyder at forureningen bliver overført direkte til grundvandet og dermed højere

koncentrationer af både DCE og VC ved KP.

4. Horisontal DCE Nedbrydningsrate = 1e-3 1/dag

4. Horisontal DCE Nedbrydningsrate = 1e-3 1/dag

Højere DCE nedbrydningsrater betyder mindre DCE forurening, dog med den uheldige konsekvens at

der kan dannes mere VC (højere risiko)

5. Kontrolpunkt = 500 m

5. Kontrolpunkt = 500 m

Længere afstand til kontrolpunktet betyder længere transporttid, og dermed mere nedbrydning og

fortynding pga dispersion.

6. Kildebredde = 2m

6. Kildebredde = 2m

En mindre bredde betyder mere opblanding. Her skal man passe på fordi det betyder også en mindre forureningsflux! Bemærk også at koncentrationen ved toppen af det øverste grundvandsmagasin ved kilden er samme som den i basisscenariet da den vertikale transport er i 1-D.

7. Grundvandshastighed = 7.5 m/år

7. Grundvandshastighed = 7.5 m/år

Med en hastighed på 7.5 m/år får man det overraskende resultat at koncentrationen stiger, på trods af at nedbrydningstiden øges. Det er fordi forureningsfluxen fra kilden bliver mindre fortyndet når mængden af grundvand, der strømmer forbi under kilden er mindre. Det kan også ses at den horisontal løsningen er beregnet i 2D med fuld opblanding over det 10m tykke grundvandsmagasin. Det skyldes at infiltrationen når at presse fanen ned til bunden af grundvandsmagasinet i løb af den længere transportstid til kontrolpunktet.

8. Horisontal transvers dispersivitet = 0.001 m

8. Horisontal transvers dispersivitet = 0.001 m

Samme som basis scenariet. I dette eksempel er kilden tilstrækkelig bred til at dispersiviteten ikke betyder noget i fanens midte.

9. 2D vs 3D: Magasin tykkelsen = 1m

9. 2D vs 3D: Magasin tykkelsen = 1m

Et tynd magasin betyder mindre fortynding.

10. Toluen: Kildekoncentration = 50 mg/L, Dw_v=8.56∙10-10 m2/s og k_v=0.01 dag-1

10. Toluen: Kildekoncentration = 50 mg/L, Dw_v=8.56∙10-10 m2/s og k_v=0.01 dag-1

Her betyder den høje nedbrydning i leret at stofudsivningen til grundvandet er nul.

Scenarie DCE VC Kommentarer

Grundvandskriterie 1 µg/l 0.2 µg/l

1. Basisscenarie 220 46 Bemærk omsætning af DCE til VC. Fanen bliver ikke presset meget ned

på grund af infiltration da grundvandshastigheden er så stor, at der ikke

når at nedsive meget vand oven på fanen inden for afstanden til kontrolpunktet.

2. Infiltration 18 4 Lavere infiltration betyder længere opholdstid i leret og dermed mere nedbrydning.

3. Vertikale afstand 515 60 Fjernelse af den vertikale transport betyder at forureningen bliver overført

direkte til grundvandet og dermed højere koncentrationer af både DCE og VC ved KP.

4. Nedbrydningsrate 138 93 Højere DCE nedbrydningsrater betyder mindre DCE forurening, dog med den uheldige konsekvens at der kan dannes mere VC (højere risiko)

5. Kontrolpunkt (afstand) 91 19 Længere afstand til kontrolpunktet betyder længere transporttid, og dermed mere nedbrydning og fortynding pga dispersion.

6. Kildebredde 45 9 En mindre bredde betyder mere opblanding. Her skal man passe på fordi

det betyder også en mindre forureningsflux! Bemærk også at

koncentrationen ved toppen af det øverste grundvandsmagasin ved kilden er samme som den i basisscenariet da den vertikale transport er i 1-D.

7. Grundvandshastighed 407 87 Med en hastighed på 7.5 m/år får man det overraskende resultat at

koncentrationen stiger, på trods af at nedbrydningstiden øges. Det er fordi

forureningsfluxen fra kilden bliver mindre fortyndet når mængden af grundvand, der strømmer forbi under kilden er mindre.

8. Dispersivitet 220 46 Samme som basis scenariet. I dette eksempel er kilden tilstrækkelig bred til at dispersiviteten ikke betyder noget i fanens midte.

9. 2D vs 3D 649 135 Et tynd magasin betyder mindre fortynding.

Toluen 5 µg/l

10. Andre stoffer 0 Her betyder den høje nedbrydning i leret at stofudsivningen til grundvandet er nul.