Vurdering

For at studere hydrauliske parametre; hydraulisk ledningsevne, dispersivitet og effektiv porøsitet, er der udført en række stationære grundvandsstrømningsforsøg, hvor der er målt på vand- og stoftransport i en dertil opstillet 'sandkasse'. Den hydrauliske ledningsevne for to sandtyper er blevet bestemt gennem opstilling af en strømningsmodel, som efterfølgende er blevet valideret imod den kommercielle grundvandsmodel GMS. Dispersivitet og effektiv porøsitet er tilsvarende blevet bestemt gennem opstilling af en partikelmodel, som også er valideret imod GMS. Tilsidst er der lavet en sensitivitetsanalyse på de tre parametre.

Forsøg

Der blev udført to typer af forsøg, hvor der blev målt på hhv. vand- og stoftransporten. Forsøgene vurderes til generelt at være veludførte. De største usikkerheder findes i forbindelse med antagelsen om stationaritet og aflæsningen af trykniveauer.

Problemet med at opnå stationær vandføring opstod både i forbindelse med brug af vandslange og ved brug af pumpen, da begge vandforsyninger kunne være ustabile. Vandslangen var ustabil, da der til tider blev benyttet store mængder vand andre steder i bygningen, hvilket influerede negativt på trykket. Pumpen viste sig at have problemer med sandkorn, der satte sig i ventilerne og nedsatte kapaciteten. Problemet blev forsøgt minimeret under forsøgene, ved at sørge for, at der blev tilført en større vandføring end forsøgsopstillingen blev gennemstrømmet med, og fjerne det overskydende vand via overløbet i rum B. Desværre blev pumpen til tider så påvirket, at den gik i stå hvis der kom luft i slangen, hvilket skete under stoftransportforsøgene. På billederne taget under blækforsøgene, kunne manglen på stationaritet følges på beliggenheden af vandspejlet i vandløbet. På trods af dette, antages problemet at være af mindre karakter, specielt under strømningsforsøgene, da ændringerne i vandføringen skete langsomt.

Den anden usikkerhed under forsøgene var aflæsningen af trykniveauer. Der var afmærket med 5 cm intervaller på de otte observationspunkter, ha, hb og h1-h6. Hver aflæsning foregik derefter ved brug af et målebånd i mellem afmærkningerne. Et par millimeters unøjagtigthed kunne dermed godt opstå under opmålingerne. Usikkerheden blev dog formindsket ved, at det primært var den samme person som foretog aflæsningerne.

De sidste forsøg som blev gennemført, var blækforsøgene. I disse forsøg kunne stoftransporten følges igennem 'sandkassen'. Derved blev det observeret, at der var tendens til anisotropi i bunden af forsøgsopstillingen. Derudover blev det konstanteret, at der skete stoftransport i kapilarzonen, i den udstrækning den fandtes under blækforsøg 2. Dette var vigtige observationer, som senere kunne bruges under opbygningen af strømningsmodellen.

Strømningsmodel

Formålet med strømningsmodellen var, at bestemme den hydrauliske ledningsevne for de to sandtyper, som indgik i 'sandkassen'. Derudover skulle modellen resultere i nogle vandføringshastigheder, som kunne indsættes i partikelmodellen.

Det blev konstateret at konduktiviten for finsand var langt mindre sensitiv, end konduktiviteten for grovsand, hvorfor disse ikke kunne bestemmes ud fra samme modellering. Det betyder, at de usikkerheder der måtte være på bestemmelsen af konduktiviteten for grovsand også er overført til den efterfølgende modellering. Under kalibreringen af strømningsmodellen, blev det fundet at modellen generelt beregnede lidt for lave trykniveauer i h1-h6, i forhold til de målte trykniveauer. Dette kan skyldes, at der ikke var fuld overensstemmelse mellem størrelsen af forsøgsopstilligen og modellen, da det var nødvendigt at tilpasse enkelte afstande til den valgte gridstørrelse.

Resultatet af kalibreringen gav konduktiviter i den forventede størrelsesorden og for grovsandet var konduktiviteten ca. 10 gange større end for finsandet. Det er undersøgt, om det gav en bedre kalibrering, at indføre en anisotropi i grovsandet for at tage højde for den observerede lagdeling. Det var ikke muligt at dokumentere ud fra trykniveauerne, at den anisotrope model var mere korrekt. Forklaringen på dette kan være heterogenitet i forsøgsopstillingen. Den anisotrope model syntes at give et strømningsforløb, der visuelt mindede mere om det, der blev observeret ved blækforsøgene.

Partikelmodel

Partikelmodellen blev opstillet med henblik på at lave et bedre estimat på værdier for den effektive porøsitet og dispersiviteten, som blev bestemt henholdsvis ud fra jordprøver og analytisk løsning af advektion-dispersions ligningen. Disse parametre blev kalibreret efter to forsøg med kaliumklorid, hvor parametrene for grov- og finsand blev bestemt. Værdierne for den effektive porøsitet kom til at ligge over litteraturværdierne for sandtyperne [Spitz og Moreno, 1996].

Herefter blev partikelmodellen sammenlignet med GMS, hvor de kalibrerede værdier blev anvendt. Her kunne det konstateres, at der var forskel i partikelbanerne, der blev beregnet modellerne imellem. Dette tyder på forskelle i, måden hvor hastighederne langs modellens kant defineres, hvordan hastighederne interpoleres, eller i opsætning af randbetingelserne, hvor partiklerne spejles ind i modellen igen. Det er ikke utænkeligt, at havde randbetingelserne og/eller interpolationerne af hastighederne været opbygget anderledes, at der så var fundet nogle effektive porøsiteter for modellen, der ville ligge inden for sandtypernes litteraturværdier.

Konklusion

Det er lykkedes ud fra jordprøver, samt stationære forsøg og modeller at bestemme hydrauliske konduktiviteter, effektive porøsiteter og dispersiviteter for de to sandtyper, der anvendes i forsøgsopstillingen. Der er lavet sensitivitetsanalyser, som giver en idé om modelusikkerheden, og der er generelt størst usikkerhed på parametrene for finsandet. Modellerne vurderes at give den sikreste bestemmelse af parametrene, undtagen for den effektive porøsitet af finsandet, som afviger fra det forventede. Her skønnes den målte porøsitet at være det bedste bud, på trods af den meget lave værdi som blev målt.

[ Til toppen ]
[ Forrige | Næste ]