De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

De presentatie wordt gedownload. Even geduld aub

Bepalen van de impact van grondwaterwinningen Andy Louwyck Dienst Grondwaterbeheer 23/01/2012.

Verwante presentaties


Presentatie over: "Bepalen van de impact van grondwaterwinningen Andy Louwyck Dienst Grondwaterbeheer 23/01/2012."— Transcript van de presentatie:

1 Bepalen van de impact van grondwaterwinningen Andy Louwyck Dienst Grondwaterbeheer 23/01/2012

2 2 Inhoud Situering Grondwaterstromingsmodellen Axiaal symmetrische modellen MAxSym Besluit

3 Situering

4 4 Grondwaterwinning = hinderlijke inrichting lokale impact verdroging verstoring grondwaterstromingspatroon kwaliteitsverandering zettingen regionale impact gecumuleerd effect regionale peildaling regionale kwaliteitsverandering

5 5 Dienst Grondwaterbeheer adviesverlening bij vergunningen modellering: lokale + regionale impact kwantificeren

6 6 Vlaams Grondwatermodel VGM Concept HCOV 3D HCOV kartering Axiaal symmetrisch model Dichth. afh. ax. symm. model Regionale 3D modellen GWvoeding model Subregionale en lokale 3D modellen Dichth. afh. 3D model = gebiedsdekkende datasets en modellen

7 Databeheer 7

8 8 https://dov.vlaanderen.be/dovweb/html/3grondwaterachtergrondinfo.html

9 Grondwaterstromingsmodellen

10 10 Hydrologische cyclus irrigatie runoff drainage of voeding neerslag transpiratie evaporatie plas vorming infilratie verticale stroming horizontale stroming onttrekking door wortels onverzadigde zone freatische aquifer aquitard winningen waterloop watertafel verticale stroming gespannen aquifer horizontale stroming grondwater 10

11 11 Grondwaterstromingsmodel drainage of voeding horizontale stroming freatische aquifer aquitard winningen waterloop verticale stroming gespannen aquifer horizontale stroming infiltratie watertafel grondwater vereenvoudigde weergave wiskundige formulering: differentiaalvergelijking o.b.v fundamentele fysische wetten 11

12 Wet van Darcy 12 Q: debiet (m³/d) K: doorlatendheid (m/d) A: oppervlakte (m²) h: stijghoogte (m) Δl: afstand (m) Beschrijft stroming van vloeistof in poreuze media

13 Continuïteitswet Waterbalans: hoeveelheid in = hoeveelheid uit Winning in freatische aquifer haalt water uit: berging van de aquifer lek vanuit onderliggende laag infiltratie voeding voedende waterlopen Winning in gespannen aquifer haalt water uit: berging van de aquifer lek vanuit aangrenzende lagen (voeding) 13

14 14 Wiskundige formulering tijd? stationair: constante grondwaterstroming (evenwicht) niet-stationair: tijdsafhankelijke grondwaterstroming coördinatenstelsel? cilindrische coördinaten (1D of 2D) cartesische coördinaten (2D of 3D) oplossingsmethode? analytisch: exacte oplossing, formule numeriek: benaderde oplossing, geen formule

15 15 Stationair vs. niet-stationair

16 16 Coördinatenstelsel Cartesisch: 1D: x 2D: (x,y) of (x,z) 3D: (x,y,z) Polair: (r,θ) Cilindrisch: (r,θ,z) Axiaal symmetrisch: 1D: r 2D: (r,z)  θ dimensie valt weg

17 = regionale stroming waterlopen infiltratie ondiepe winning diepe winning 17 Superpositie totale effect = som van effecten

18 Axiaal symmetrisch of cartesisch? regionale stroming waterlopen infiltratie ondiepe winning diepe winning cartesisch axiaal symmetrisch

19 19 Cartesisch 3D grid Lagen Rijen Kolommen z x y

20 20 Axiaal symmetrisch 2D grid Ringen Lagen As pompput z r

21 21 Axiaal symmetrisch of cartesisch? axiaal symmetrisch: één winning horizontale, homogene lagen met constante dikte infiltratie is ruimtelijk constant geen regionale stroming, geen waterlopen cartesisch: meerdere winningen lagen met variabele dikte en laterale heterogeniteit infiltratie is ruimtelijk gedistribueerd regionale stroming + waterlopen

22 22 Axi-symmetrisch model of 3D model? Axi-symmetrisch model: eenvoudig snel effect van één winning stroming naar pompput  lokaal 3D model: complex tijdrovend totale effect ‘werkelijke’ stroming  lokaal + regionaal

23 Axiaal symmetrische modellen

24 Effect van één winning = simuleren van afpompingskegel freatische aquifer: verlaging van de watertafel gespannen aquifer: verlaging van het stijghoogteoppervlak 24

25 Afpompingskegel 25 h 0 : initiële stijghoogte (m) h: stijghoogte (m) s: verlaging (m) r: radiale afstand (m) t: tijd (d) r w : pompputstraal (m) L: filterlengte (m) Q: pompdebiet (m³/d) axiale symmetrie rond as van pompput debiet Q afstand r (en z) tijd t hydraulische parameters verlaging s is functie van:

26 26 Schematisatie grondwaterreservoir diepe winning ondiepe winning aquiclude aquitard aquifer vaste stijghoogte  watertafel infiltratie

27 27 Parameters D: laagdikte (m) K h : horizontale doorlatendheid (m/d) K v : verticale doorlatendheid (m/d) S s : specifiek elastische bergingscoëfficiënt (m -1 ) S y : bergingscoëfficiënt nabij watertafel (-) N: infiltratiesnelheid (m/d) T = K h.D: doorlaatvermogen (m 2 /d) S = S s.D: elastische bergingscoëfficient (-) C v = D/K v : verticale weerstand (d)

28 Infiltratiegebied Freatische aquifer Axiaal-symmetrisch: cirkelvormig middelpunt = pompput straal R? Continuïteitswet: Q out = pompdebiet Q in = πR² x N = oppervlakte x flux 28

29 29 Eénlagige modellen geen effect in aangrenzende lagen pompputfilter over volledige dikte laag (D = L) geen verticale stroming in laag specifiek: één type aquifer voorbeelden analytische modellen: Thiem: stationair, afgesloten aquifer Dupuit: stationair, freatische aquifer De Glee: stationair, half-afgesloten aquifer Theis: niet-stationair, afgesloten aquifer Hantush-Jacob: niet-stationair, half-afgesloten Sichardt: empirisch, geen oplossing van diff vgl

30 30 Meerlagige modellen ook effect in aangrenzende lagen pompputfilter hoeft niet over volledige dikte laag (D ≥ L) verticale stroming tussen lagen generiek: alle mogelijke schematisaties voorbeelden: MLU: analytisch (www.microfem.com/products/mlu.html)www.microfem.com/products/mlu.html TTim: analytisch (ttim.googlecode.com)ttim.googlecode.com RADMOD: numeriek (water.usgs.gov/software/RADMOD)water.usgs.gov/software/RADMOD AS2D: numeriek (L. Lebbe, UGent) MAxSym: numeriek (maxsym.googlecode.com)maxsym.googlecode.com

31 MAxSym

32 32 MAxSym MATLAB tool open-source (UGent) stand-alone versie (VMM) mathematisch model: tijd? stationair en niet-stationair coördinatenstelsel? 2D axiaal-symmetrisch oplossingsmethode? numeriek (eindigverschil)

33 33 MAxSym input stationair of niet-stationair aantal perioden pompputstraal r w type grondwaterreservoir aantal lagen parameters D, K h, K v, S s, N, S y tijdsduur dt debieten Q

34 34 MAxSym simulatie simulatie gelukt? fout mogelijk bij verkeerde input valt toplaag droog? enkel mogelijk als freatisch fout op balans? ok als kleiner dan 0,1% totaal debiet max. aantal iteraties ok als kleiner dan 5000

35 35 MAxSym output geïnterpoleerde waarden: gegeven r en t: wat is s? bv.verlaging in pompput na gegeven tijd t? gegeven r en s: wat is t? bv. nodige tijd om gegeven s te bereiken in pompput? gegeven t en s: wat is r? bv. invloedstraal voor s = 5 cm na gegeven tijd t?

36 36 MAxSym figuur verlaging s i.f.v. tijd t verschillende lagen verschillende afstanden r verlaging s i.f.v. afstand r verschillende lagen verschillende tijden t grafiek in apart venster met opmaakfuncties: schaal van assen datacursor …

37 37 MAxSym figuur

38 Besluit

39 39 Besluit Grondwaterwinning = hinderlijke inrichting Impact van winning afhankelijk van: debiet + duur winning hydraulische eigenschappen grondwaterreservoir voeding en drainage: infiltratie, waterlopen, andere winningen, … grondwaterkwaliteit aanwezigheid natuurgebied, landbouw,...  locatiespecifiek

40 40 Besluit Berekenen impact m.b.v. mathematisch model: Axi-symmetrisch model: lokaal effect (afpompingskegel) 3D model: lokaal + regionaal effect MAxSym : generiek axi-symmetrisch model meerlagig stationair of transiënt constant of variabel debiet zegt meer dan inschatting invloedstraal en/of 1D formule eenvoudig in gebruik: geen formules, GUI

41 41 Praktisch Contact Dienst Grondwaterbeheer Algemeen: Didier D’hont Adviesverlening: Ywan De Jonghe DOV: Tinneke De Rouck VGM, MAxSym: Andy Louwyck MAxSym MATLAB versie (UGent): maxsym.googlecode.commaxsym.googlecode.com stand-alone versie (VMM): binnenkort beschikbaar


Download ppt "Bepalen van de impact van grondwaterwinningen Andy Louwyck Dienst Grondwaterbeheer 23/01/2012."

Verwante presentaties


Ads door Google