The purpose of this study is to suggest conceptual models based on finite numerical method that can be used to assess contaminant transport through subsurface and estimate exposed concentration at contaminated site. This study tested various assumptions of the numerical models for contaminant transport in unsaturated and saturated zones to simulate the pathways to the human exposal point. For this purpose, models for seven possible scenarios of contaminant transport were simulated using the numerical code MODFLOW and MT3D. The simulation results that showed different peak concentrations and travel times were compared. In conclusion, the potential utility of the numerical models in the site specific risk analysis suggested as well as future research ramifications.
This study presents a mathematical model for simulating the fate and transport of a reactive organic contaminant degraded through cometabolism in dual-porosity soils during the in situ bioaugmentations. To investigate the effect of dual-porosity on transport and biodegradation of organic hydrocarbons, a bimodal approach was incorporated into the model. Modified Monod kinetics and a microcolony concept [Molz et at., 1986〕 were employed to represent the effects of biodegrading microbes on the transport and biodegradation of an organic contaminant. The effect of permeability reduction due to biomass accumulation on the flow field were examined in the simulation of a hypothetical field-scale in situ bioaugmentation. Simulation results indicate that the presence of the immobile region can decrease the bioavailablity of biodegradable contaminants and that the placement of microbes and nutrients injection wells should be considered for an effective in situ bioaugmentation scheme.
Groundwater contamination is seeking a lot of attention due to constant degradation of water by landfills and waste lagoons. In many cases heterogeneous soil system is encountered and hence, a finite element model is developed to solve the advection-dispersion equation for layered soil system as FEM is a robust tool for modelling problems of heterogeneity and complex geometries. Recently developed Meshfree methods have advantage of eliminating the mesh and construct approximate solutions and are observed that they perform effectively as compared to conventional FEM. In the present study, both FEM and Meshfree method are used to simulate phenomenon of contaminant transport in one dimension. The results obtained are agreeing with the values in literature and hence the model is further used for predicting the transport of contaminants. Parametric study is done by changing the dispersion coefficient, average velocity, geochemical reactions, height of leachate and height of liner for obtaining suitability.
A windows-based software package, named DREDGE, is developed for estimating sediment resuspension and contaminant release during dredging operations. DREDGE allows user to enter the necessary dredge information, site characteristics, operational data, and contaminant characteristics, then calculates an array of concentration using the given values. The program mainly consists of the near-field models, which are obtained empirically, for estimating sediment resuspension and the far-field models, which are obtained analytically, for suspended sediment transport. A linear equilibrium partitioning approach is applied to estimate particulate and dissolved contaminant concentrations. This software package which requires only a minimal amount of data consists of three components; user input, tabular output, and graphical output. Combining the near-field and far-field models into a user-friendly windows-based computer program can greatly save dredge operator's, planners', and regulators' efforts for estimating sediment transports and contaminant distribution.
Contaminated area should be identified for designing polluted groundwater cleanup plan. A methodology was suggested to identify a contaminant plume distribution geostatistically. James & Gorelick (1994) suggested a methodology to evaluate data worth as expected reducing remediation cost. In this study, their methodology was modified to evaluate data worth as expected reducing uncertainty of the contaminant plume distribution. In suggested methodology, the source identification model by Mahar & Datta (2001) using a forward solute transport model is integrated. Suggested methodology was assessed by two simple example problems and its result represented reducing uncertainties of contaminant plume distribution successfully.
하천 주변의 쓰레기 매립장 등과 같은 오염원은 하천수와 지하수의 오염을 야기시킨다. 하천 수위의 영향을 받는 하천구역에서 오염원의 이동과 대수층 특성과의 반응을 고찰하였다. 이를 위해 하천 수위의 변화에 따른 변동속도 성분을 지하수의 지배방정식에 대한 해석해를 이용하여 유도하였다. 변동 속도 성분을 고려하여 이송확산방정식에 대한 수치모형을 구성하였으며 구성된 수치 모형의 타당성을 위해 해석해와 비교한 결과 거의 일치하였다. 수치실험을 위한 자료는 난지도의 대수층 특성값을 이용하였다. 대수층 특성값에 대한 범위를 설정하고 이를 이용하여 하천 수위와 오염원의 이동에 대한 반응을 고찰한 결과, 저류계수를 제외한 수리전도도와 유효공극율은 오염원의 이동에 대한 반응이 미소하게 나타났다. 그리고 하천 수위의 변화에 민감한 반응을 나타낸 경우는 저류계수가 $10^{-2}$ 차수임을 알았다.
This study investigates reducing characteristics for the spreading of dredged soil and the diffusion of contaminant by silt protector curtain through three dimensional numerical experiment. The numerical medel is modified by combining the sediment transport characteristics for cohesive sediment into the previously developed model. Several numerical experiments have been given in order to investigate the reducing effect of silt protector using two dimensional numerical channel model under various parameters such as upstream flow velocity, depth of silt curtain and the position of dumped materials. Through the evaluation of several simulation results, we knew that the careful design has to be given in the determination of depth and position of silt protector.
난지도 매립장 하부지반을 통한 오염이동 특성을 2차원 유한 요소 오염이동 모델을 이용하여 알아보고 부분적인 차폐벽을 매립장 주위에 설치하였을 경우 초래되는 매립장내 침출수 누적 효과를 유한 차분 지하수흐름 모델을 이용하여 분석하였다. 분석에 사용된 입력계수는 현장에서 측정된 오염농도 자료를 이용 검증한 후 향후 30년 동안에 한강변으로 누출될 수 있는 오염농도 변화를 분석하고 매립장내 침출 수두와 확산계수의 증가가 오염물 이동에 미치는 민감도를 알아보았다. 오염이동 해석 결과 한강주변의 난지도 매립장 침출수로 인한 염소이온농도 최대값은 1488 mg/l로서 매립장 패쇄후 17년만에 이루어지는 것으로 나타났다. 매립장내 침출수위와 확산계수의 변화는 모두 침출수 이동을 촉진하나 침출수위면이 증가 할수록 침출수 농도 증가 폭은 커져가는 반면 확산계수 증가에 대한 침출수 농도 증가 폭은 작아져서 일정 농도로 수렴하는 경향을 보였다.
채취된 초기 간극수를 오염물질로 치환시킨 점토시료를 대상으로 일축압축시험, 삼축압축시험, 압밀시험을 수행하여 오염물질 성상에 따른 오염점토의 역학적 특성변화를 분석하였으며, MT3D 해석모델을 이용하여 매립지 성토제방의 점토 차수층을 통한 오염물질의 거동 특성을 파악하였다. NaCl 수용액으로 치환된 시료의 경우, 농도가 증가할수록 강도, 압축성, 투수성이 증가되었다. 침출수로 포화시킨 시료의 경우, NaCl 수용액으로 포화시킨 시료에 비해 강도, 압축성의 증가현상이 크게 나타난 반면 면모화 정도가 큼에도 불구하고 투수계수는 오히려 작게 나타났다. 오염물질 이동 해석결과, 초기 염소이온 농도가 클수록 측정농도도 커지며, 시간경과에 따라 농도는 비선형적으로 증가되었다. 농도감쇄 관계식을 유도하여 이동거리를 예측한 결과, 초기 농도가 클수록 이동거리도 크게 나타났다.
본 연구에서는 위해성평가 과정의 중요한 부분으로서 수행되는 오염물질의 지중(subsurface) 거동 모델의 이용에 관한 전반적인 내용을 고찰하였다. 모델의 종류, 그리고 모델을 선택하고 이용하기 위하여 선행되어야 할 부지조사 및 개념적 모델 수립에 대해서 살펴보았다. 모델 선택의 기준을 정리하였고 대표적 모델과 각 모델의 모의 가능한 부지 조건들을 소개하였다. 모델의 보정, 검증, 민감도 분석 등 모델 이용에 필요한 일련의 과정과 각 과정에서 유의하거나 고려하여야 할 점을 살펴보았다. 본 연구에서 검토한 바에 의하면, 모델 선택의 주요 기준은 모델링의 목표와 수준, 그리고 모델이 오염부지의 주요 현상을 모의할 수 있는지 여부지만, 모델이 실제 시스템을 적절히 모의할 수 있는지는 이러한 기준으로 판단할 수 없으며 모델 입력변수 등 부지 자료의 가용성 및 질적 수준에 따라 결정된다. 한편, 추정된 입력변수에 대하여 높은 민감도를 보인다거나 선택한 모델의 보정 및 검증이 만족스럽지 않은 경우 자료 측정으로 대신하거나 다른 모델로 전환하는 등 전략 수정을 할 필요가 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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