Transportně-reakční model vývoje důlních vod na uranovém ložisku

Transkript

1 Transportně-reakční model vývoje důlních vod na uranovém ložisku osef Zeman Masarykova univerzita, Přírodovědecká fakulta, Ústav geologických věd, Brno Dílčí část projektu TH Paralelizovaný reakčně-transportní model šíření kontaminace v podzemních vodách: P. Štrof, DHI, a. s. (hlavní řešitel),. Šembera, TUL, N. Rapantová, VŠB-TU,

2 ednotlivé součásti modelů pohyb podzemní vody (hydrogeologie transport) interakce voda-hornina-atmosféra (geochemie reakční část) propojení: transportně-reakční modelování rychlost interakcí: kinetika hlavní problém: časová náročnost výpočtů osef Zeman

3 Základní procesy osef Zeman

4 Základní procesy osef Zeman

5 Základní procesy osef Zeman

6 Minerální složení a reakce Pyrit FeS FeS (pyrit) + H O +, O (aq) Fe + + SO + H + Fe + +, H O +, O (aq) FeOOH (goethit) + H + Kalcit CaCO CO (g) CO (aq) CO (aq) + H O H CO H CO H + + HCO HCO H + + CO Ca + + CO CaCO (kalcit) Uraninit UO UO (uraninit) + H + +, O (aq) H O + UO + Organické látky C H O, C IV H (aq) +, C +IV O (aq) C H O(aq) + H O e + H + + C +IV O (aq) osef Zeman

7 Volba domény osef Zeman

8 Režim proudění Úvodní etapa (lag etapa): let (interval let) Oxidační etapa: let (interval let) Redukční etapa: let (interval let) Etapa vypláchnutí (flush etapa): let ( let) osef Zeman

9 Složení vod Other Na + SO -- Mg ++ meq/kg Other Na + Other HCO - meq/kg Other Na + Other HCO - meq/kg H + Ca ++ HCO - meq/kg Other Mg Na ++ + H + Other HCO - Mg ++ Ca ++ Cl - Mg ++ Ca ++ Cl - Cl - Ca ++ Cl - Domain water Groundwater Oxidizing water Reducing water osef Zeman

10 Složení vod Mg ++ % % % % % % % SO -- + Cl - % Ca ++ % % % % % Na + + K + % % % % % Ca ++ + Mg ++ % % % HCO - + CO -- % % % % % % Cl - % % Domain water Groundwater Oxidizing water Reducing water % SO -- % % Mg ++ % % % % Ca ++ % % % Cl -. Na + + K + ph... % % SO -- % % % HCO - + CO -- TDS (mg/kg) Domain water Groundwater Oxidizing water Reducing water osef Zeman

11 Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year ph a TDS Vývoj po letech Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year Eh a f O.. Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year ph m Year m.. Dissolved solids (mg/kg) m Year m... Eh (mv) m Year m Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year O (g) (log fugacity) m Year m osef Zeman Typy vod

12 Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year pyrit a uraninit Vývoj po letech Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year kalcit a goethit.. Pyrite (volume%) m Year m.. Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year.. Uraninite (volume%) m Year m.... Calcite (volume%) m Year m.. Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year.... Goethite (volume%) m Year m.. osef Zeman Typy vod

13 Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year ph a TDS Vývoj po letech Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year Eh a f O Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year ph m Year m.. Dissolved solids (mg/kg) m Year m Eh (mv). m. Year m Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year O (g) (log fugacity) m Year m osef Zeman Typy vod

14 Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year pyrit a uraninit Vývoj po letech Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year kalcit a goethit.. Pyrite (volume%) m Year m.. Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year.. Uraninite (volume%) m Year m..... Calcite (volume%) m Year m.. Pyr. Cal. Ura. V.R+ full step h print year.... Goethite (volume%) m Year m.. osef Zeman Typy vod

15 Časový vývoj v jedné buňce ph a Eh minerály osef Zeman Typy vod

16 Vývoj v profilu v určitém čase let let osef Zeman Typy vod

17 Vliv zastoupení minerálů v doméně na ph Pyr. Cal. Ura. Simple step d print year Pyr. Cal. Ura. Simple step d print year kalcit, a, obj. % kalcit, a, obj. % Pyr. Cal. Ura. Simple step d print year ph m Year m.. ph m Year m.... ph m Year m.. Pyr. Cal. Ura. Simple step d print year..... ph m Year m..... osef Zeman Typy vod

18 Vliv zastoupení minerálů v doméně na tvorbu goethitu Pyr. Cal. Ura. Simple step d print year Pyr. Cal. Ura. Simple step d print year kalcit, a, obj. % kalcit, a, obj. %..... Pyr. Cal. Ura. Simple step d print year Goethite (volume%) m Year m Goethite (volume%) m Year m Goethite (volume%) m Year m.. Pyr. Cal. Ura. Simple step d print year.... Goethite (volume%) m Year m.. osef Zeman Typy vod

19 Časová náročnost výpočtu základní doména s buňkami krok interval jeden krok počet kroků doba výpočtu rok hod. mil hod..e-....e-....e-... zahuštěná doména s buňkami.e-... osef Zeman

20 Zjednodušení modelu Základní model interakcí se účastní: minerálů specií plynů Zjednodušený model (koncentrace > mol l ): minerálů specií plynů osef Zeman

21 Zjednodušení modelu úplný model krok interval jeden krok počet kroků doba výpočtu rok hod. mil min..e-... zjednodušený model.e-....e-....e-... osef Zeman

22 Souhrn Připraven transportně-reakční model acidobazické reakce oxidačně-redukční reakce oxidační rozpouštění a srážení minerálů redukční rozpouštění a srážení minerálů Připraven postup zjednodušení transportně-reakčního modelu zkrácení výpočetního času na / zachována výpovědní hodnota modelu Využití superpočítače ITI dává naději na simulaci vývoje reálného horninového prostředí. osef Zeman

23 Děkuji za pozornost osef Zeman