Verspreiding door advectie en diffusie via het grondwater

7.6.2.1 Grondwaterstomingssnelheid

De horizontale stromingssnelheid van het grondwater kan berekend worden met de wet van Darcy:

dl K dh v

_d

= − .

met vd = specifiek debiet (m/d)

K = hydraulische conductiviteit (m/d) dh/dl = grondwatergradiënt (-)

Door het specifiek debiet te delen door de effectieve porositeit van de bodem, bekomt men de gemiddelde lineaire snelheid van een waterpartikel:

e d

r

n

v = v

met vr = reële grondwatersnelheid (m/d) ne = effectieve porositeit (-)

De grondwatersnelheid kan dus enkel bepaald worden indien men over gegevens beschikt met betrekking tot de grondwatergradiënt, de hydraulische conductiviteit en de effectieve porositeit.

Een overzicht van enkele hydraulische parameters (horizontale hydraulische doorlatendheid Kh, de verticale hydraulische doorlatendheid Kv, specifieke opbrengst (Sy en de bergingscoëfficient So) wordt weergegeven in onderstaande tabel. Voor meer informatie wordt verwezen naar het rapport met betrekking tot de grondwatermodellering.

De parameters zijn afgeleid uit pompproeven (zie bronvermelding).

Tabel 7-32: Overzicht hydraulische parameters (pompproeven)

KZ - Quartair zandcomplex porositeit van 20 % aangenomen.

Het hydraulisch verhang werd afgeleid uit de nivelleringsgegevens⁸ en is in het Quartair leemcomplex en de Quartaire deklaag beperkt. Er wordt een groter hydraulisch verhang waargenomen ter hoogte van het infiltratiebekken. Er wordt rekening gehouden met een hydraulisch verhang variërend tussen 0,08% en 0,1% in het Quartair leemcomplex en de Quartaire deklaag. In het Quartair zandcomplex wordt rekening gehouden met een hydraulisch verhang variërend tussen 0,1% en 0,3%.

In Tabel 7-33 worden de uitgangspunten voor de berekening van de grondwaterstomingssnelheid nogmaals samengevat.

8 KANTTEKENING: Er wordt opgemerkt dat het hydraulisch verhang (met name in het Quartair zandcomplex) zal bepaald worden door de onttrokken grondwatervolumes ter hoogte van de winning van de VMW. Bij een groter onttrokken debiet wordt een groter verhang verwacht, wat een grotere theoretische grondwaterstromingssnelheid tot gevolg heeft.

Tabel 7-33: Uitgangspunten berekening grondwaterstomingssnelheid

Grondwatergradiënt (-) 0,0008 – 0,0010 0,0010 – 0,0030

Effectieve porositeit (-) 0,15 0,2

Tabel 7-34: Berekende grondwaterstomingssnelheid (m/j) voor de KL - Quartair leemcomplex / KDL - Quartaire deklaag (effectieve porositeit = 0,15)

Hydraulische geleidbaarheid (m/d)

Grondwatergradient (-) 0,5 1,24

0,0008 0,97 2,41

0,0010 1,22 3,02

Tabel 7-35: Berekende grondwaterstomingssnelheid (m/j) voor het Quartair zandcomplex (effectieve porositeit = 0,20)

Hydraulische geleidbaarheid (m/d)

Grondwatergradient (-) 16,4 30,2

0,0010 29,93 55,12

0,0030 89,79 165,35

7.6.2.2 Verspreidingssnelheid polluenten

Op basis van de grondwatersnelheden kan bij benadering de transportsnelheid van een bepaalde polluent berekend worden. De transportsnelheid van een polluent zal in het algemeen steeds lager liggen dan de grondwatersnelheid, ten gevolge van processen zoals adsorptie, verdunning, biologische afbraak, diffusie en dispersie.

De transportsnelheid voor een bepaalde stof, rekening houdend met adsorptie-effecten (uitgaande van lineaire sorptie), wordt berekend door de grondwatersnelheid te delen door een retardatiefactor. Deze factor is stofafhankelijk.

R V

_stof

= V

^r

met Vstof = transportsnelheid van de polluent (m/d) R = retardatiefactor van de polluent (-)

De retardatiefactor voor organische stoffen wordt als volgt berekend:

ne = effectieve porositeit (Quartair leemcomplex en de Quartaire deklaag: 20 %; Quartaire zandlaag: 30

%)

Voor de berekening van de retardatiefactor voor organische stoffen wordt de Kd als volgt berekend:

oc oc

d

K f

K = *

met Koc = verdelingscoëfficiënt organisch koolstof/water (dm³/kg) foc = fractie organische koolstof.

Met betrekking tot de retardatie van cyanide wordt met volgende beschouwingen rekening gehouden:

Vrij cyanide (CN-) wordt heel snel biologisch en/of chemisch afgebroken/geneutraliseerd. Als het aanwezig is onder de vorm van HCN wordt het eveneens snel door vervluchtiging uit het grondwater verwijderd. Als vrij cyanide in een pluim aanwezig is, dan is de kans groter dat het ter plaatse gevormd wordt eerder dan dat het zich verspreid vanuit een bron. Transportparameters zijn in dit opzicht dan ook van minder belang, in tegenstelling tot vormingsparameters zoals de dissociatiesnelheid vanuit (opgeloste) ijzercyaniden.

Voor ijzercyaniden wordt veelal aangenomen dat er geen retardatie optreedt hoewel dat niet in alle gevallen zo zal zijn. Op deze wijze wordt een maximale verspreidingsafstand berekend waarna met kwalitatieve beschouwingen kan aangeven worden in hoeverre verwacht wordt dat de werkelijke verspreiding (minder) groot is. Er moet dan namelijk rekening gehouden worden met de ionvorm waarin het ijzercyanide aanwezig is (bijvoorbeeld Fe(CN)64-, CaFe(CN)62-, Fe(CN)63- en vele andere), de pH van de bodem die bepaald in hoeverre eventueel aanwezig ijzerhydroxiden positief of negatief geladen zijn en zo de eerder genoemde ionen binden dan wel afstoten, de aanwezigheid van fosfaat of sulfaat die met ijzercyaniden om de betreffende bindingsplaatsen kunnen concurreren. Bij hoge pH-waarden, in basische bodems, blijft het ijzer-cyanide in hoge concentraties aanwezig in de waterfase en wordt geen retardatie verwacht. Retardatie door sorptie werd bij ijzercyaniden enkel vastgesteld bij lage pH-waarden.

Voor de verspreiding van cyanide via het grondwater zullen dus niet de sorptie-evenwichten maar de pH-afhankelijke oplos-neerslag-sorptie-evenwichten maatgevend zijn.

In Tabel 7-36 worden de relevante retardatiefactoren en effectieve verspreidingssnelheden berekend, uitgaande van een gemiddelde grondwaterstromingssnelheid van 1,5 m/j in het Quartair leemcomplex.

Tabel 7-36: Berekende retardatiefactoren en verspreidingssnelheden (2,4 % OM) Verontreiniging Retardatiefactor Verspreidingssnelheid (m/jaar)

PCE 17,5 0,09

TCE 6,4 0,23

Trans -1,2 DCE 4,1 0,37

Cis -1,2 DCE 3,9 0,38

VC 1,5 1,00

1,1,1 TCA 7,4 0,20

1,1,2 TCA 5,0 0,30

1,1 DCA 3,2 0,47

1,2 DCA 2,6 0,58

Minerale olie (aromaten EC8-10) 42 0,04

Minerale olie (aromaten EC10-12) 66 0,02

Cyanide 1 1,5

In Tabel 7-37 worden de relevante retardatiefactoren en effectieve verspreidingssnelheden berekend, uitgaande van een grondwaterstromingssnelheid van 30 m/j in het Quartair zandcomplex.

Tabel 7-37: Berekende retardatiefactoren en verspreidingssnelheden (2,4 % OM) Verontreiniging Retardatiefactor Verspreidingssnelheid (m/jaar)

VC 1,2 25

Cyanide 1 30

Indien de werkelijke situatie wordt nagegaan, wordt vastgesteld dat de verontreiniging met vinylchloride in het Quartair zandcomplex zich heeft verspreid gedurende een vermoedelijke periode van ca. 20 jaar over een afstand van ca. 450 m. Vergeleken met de berekende effectieve verspreidingssnelheid, wordt bijgevolg een gelijkaarde effectieve verspreidingssnelheid vastgesteld (ca. 20 à 25 m/jaar).

Indien de werkelijke situatie wordt nagegaan, wordt vastgesteld dat de verontreiniging met cyanide in het Quartair zandcomplex zich heeft verspreid gedurende een vermoedelijke periode van ca. 60 jaar over een afstand van ca. 450 m. Vergeleken met de berekende effectieve verspreidingssnelheid, wordt bijgevolg een lagere effectieve verspreidingssnelheid vastgesteld (ca. 5 à 8 m/jaar).

In document Electrabel centrale Ruien Herpelgem 18, 9690 Kluisbergen (pagina 127-132)