HİD 353 TAŞINIM SÜREÇLERİ

Levent Tezcan2004-05 Güz Dönemi

Ders Programı

Adveksiyon Dispersiyon Difüzyon Kütle Taşınım Eşitliği Başlangıç ve Sınır Koşulları Retardasyon – Reaktif Taşınım Taşınım Parametrelerinin Belirlenmesi Jeoistasistiksel Dispersiyon Modeli Analitik ve Sayısal Çözümler Taşınım Modelleri

Gözden Geçirilmesi Gerekenler

Matematik Fizik Akışkanlar Mekaniği Gözenekli Ortam

Hidroliği Sayısal Analiz

Ölçü Sistemleri Akışkan Özellikleri Gradyan - Akı Potansiyel Momentum –

Newton 2. Yasası Enerji

Kütlenin Korunumu Enerjinin Korunumu Momentum Korunumu

Kaynak Kitaplar

P. Domenico & F. Schwartz, Physical and Chemical Hydrogeology, Böl. 10, 13, 14, 15, 17, 18

C.W. Fetter, 1993, Contaminant Hydrogeology, Böl. 2-3-4

Bedient, et al, 1994, Groundwater Contamination, Böl. 6-7,10

Bear, J., 1979, Hydraulics of Groundwater, 7 Zheng, C., Bennett, G., 1995, Applied

Contaminant Transport Modeling, 1-6

Taşınan Maddeler

Radyoaktif Maddeler, örn. U-238 Ağır Metaller, örn. Pb Azot Türevleri, örn. nitrat Majör iyon fazlası, örn. Na+ Organik Kimyasallar Hidrokarbonlar, örn. Xylene, …..

Taşınım Süreçleri

Adveksiyon - advection Dispersiyon - dispersion Difüzyon - (molecular) diffusion Mekanik Dispersiyon Kimyasal, Mikrobiyolojik, & Nükleer

Süreçler Asit – Baz Reaksiyonları Çözülme – Çökelme İndirgenme – Yükseltgenme Hidroliz

Taşınım

Ortalama YeraltısuyuHızı

Mixing (Ort. YAS hızından daha hızlı)

Adveksiyon

Dispersiyon

Darcy Yasası

Örn. K = 0.01 cm/si = 0.01ne = 0.2

v = 5x10-4 cm/s

eeee An

Q

n

q

l

h

n

K

n

Kiv

Kirlenme Başlangıcı (t = 0)

KirleticiDoygun OlmayanBölge

Doygun

“Geçirimsiz" Sınır

(1-D Analiz)

(1-D)

%100

%0t

Konsantrasyon Değişimi(“Örnek/Mevsim “)

C

Break-Through Curve

Sürekli EnjeksiyonAdvektif TaşınımDüşey Akım ve Taşınım Yok

Kirletici

D.O.B

D.B.

“Geçirimsiz" Sınır

Gözlem Kuyusu

YAS Akım Yönü

Hidrodinamik Dispersiyon(Mekanik Karışım)

100%

0%t

Konsantrasyon

1 yıl

2 yıl

KirleticiD.O.B.

D.B

(1-D)

Azalan Konsantrasyon

Gözlem Kuyusu

c

Breakthrough Curve

Kirletici

D.O.B.

D.B.

(2-D)100 mg/L

Azalan Konsantrasyon

10050 5

Hidrodinamik Dispersiyon

Taşınım Denklemi (1D)Advektif - Dispersif

D = v

: dispersivite

t

C

x

Cv

x

CD

2

2

t

C

x

Cv

x

CD

2

2

Taşınım Eşitliği (Korunumlu – Reaktif Olmayan)

txx

Eğim

Hidrodinamik Dispersiyon Katsayısı

cc c

t

C

x

Cv

x

CD

2

2

%100

%0t

C Yüksek DDüşük D

Ogata-Banks Çözümü

Dt

vtxerfc

C

C

22

1

0

10 km

100m

1 m

1 cm

0.1 mm1000km

10km

100m

1 m

1 cm

Dis

per

sivi

te

Akım/Taşınım Mesafesi

YK

ZK

AK

Gelhar et. al. ,1992, WRR, 28:1955-1974

Dispersivite Katsayısı ~ x

Kütle Dengesi

SİSTEME GİREN KÜTLE MİKTARI =

SİSTEMDEN ÇIKAN KÜTLE MİKTARI

SİSTEMDE BİRİKEN/AZALAN KÜTLE MİKTARI

RADYOAKTİF/BİYOLOJİK BOZUNMA

+

+

Kütle Dengesi

SİSTEME GİREN KÜTLE MİKTARI

=

SİSTEMDEN ÇIKAN KÜTLE MİKTARI

SİSTEMDE DEĞİŞENKÜTLE MİKTARI

RADYOAKTİF/BİYOLOJİK BOZUNMA

-

-

Kütle Dengesi

outoutinin CQCQdt

vCd

dt

dM

)(

outoutout CQM ininin CQM

Dengeli Rejim – Korunumlu Madde

Tanım

Dengeli x Dengesiz (Dinamik)

Korunumlu x Korunumsuz

0dt

dM 0

dt

dM

Örnek

QCCQCQ 221121

2211

QQ

CQCQC

C1=10 mg/lC2=50 mg/lQ1=20 m3/sQ2=5 m3/s

Q2C2

Q1C1QC

Kütlenin Korunumu

xF xx

FF x

x

zF

zz

FF z

z

y

y

FF y

y

yF