Cirkulační vrty a jejich matematické modelování

Abstract

Podzemní voda je naším nesmírně cenným přírodním zdrojem a je naší povinností ji chránit a starat se o její kvalitu. Proto bylo vyvinuto několik druhů dekontaminačních technologií; technologie Cirkulačních vrtů je jedna z nich. Tato technologie nám umožňuje čistit znečištěnou podzemní vodu efektivně a in-situ (tzn., že není třeba čerpat vodu na povrch). Tato práce má za cíl shrnout naše současné znalosti o chodu nejběžněji užívaných druhů cirkulačních vrtů. V první části práce jsou popsány a vysvětleny základní principy systému cirkulačních vrtů. Dále jsou hlouběji popsány mechanismy remadiace s ohledem na druh kontaminantu a také mechanismy chemického a biologického rozkladu škodlivin. V další části je uvedeno několik laboratorních experimentů proběhnuvších za účelem rozšíření našich znalostí a efektivitě dekontaminace. V závěru práce je představena kapitola o matematickém modelování problému- je uvedeno několik parciálních diferenciálních rovnic, které popisují proudění a přenos kontaminantu porézním prostředím. Okolí vrtu je popsáno předepsanými počátečními a okrajovými podmínkami. Získané numerické výsledky jsou porovnávány s měřenými daty a posléze diskutovány.

Groundwater is our priceless natural resource and it is our duty to protect it and to take care of its quality. That is the reason why several techniques of pollution removal have been developed; the Groundwater Circulation Well technique (GCW) is one of them. This system enables us to clean contaminated groundwater effectively and in-situ (it means that there is no need to extract groundwater to the surface). This thesis is aimed at collecting and presenting our actual knowledge of the most common GCW systems. In the first part of the thesis the basic kinds of the GCW are introduced and their principles are presented. The remediation mechanisms are further described with respect to the character of the particular contamination. The chemical and biological processes controlling the contaminant degradation are described. Several experiments that were carried out and monitored in order to study the efficiency of GCWs are presented. In the last part of the thesis the mathematical modelling of GCWs is introduced. The partial differential equations governing the processes of flow and mass transport in the well surrounding parts of aquifers are presented and the corresponding initial and boundary conditions are formulated. The obtained numerical results and conclusions of their comparison with measured data are...