Badania laboratoryjne dyfuzji par węglowodorów w ośrodku gruntowym

Numeryczne modelowanie migracji zanieczyszczeń ropopochodnych w strefie aeracji gruntu wymaga uwzględnienia szeregu procesów jej towarzyszących, z których dyfuzja par węglowodorów w przestrzeni porowej ośrodka w pewnych sytuacjach może mieć bardzo istotne znaczenie. Wymaga to jednak znajomości wartości szeregu parametrów modelu matematycznego, opisujących właściwości ośrodka porowatego, migrujących płynów oraz warunki, w jakich migracja zachodzi. Z uwagi na poprawność opisu dyfuzji bardzo istotnym parametrem jest współczynnik dyfuzji par węglowodorów w gruncie. Literatura fachowa nie dostarcza zbyt dokładnych danych liczbowych na ten temat. Zamieszczane są jedynie uśrednione wartości współczynnika dyfuzji, których nie sposób odnieść do konkretnego rodzaju gruntu. Wykorzystywanie ich wiąże się z wprowadzaniem do końcowych rezultatów obliczeń trudnej do oszacowania niepewności. Z tego względu autorzy zaprojektowali laboratoryjne stanowisko do badania dyfuzji par węglowodorów i wykonali pomiary dotyczące naturalnych, specjalnie wyselekcjonowanych, czterech różnych modeli jednorodnego ośrodka gruntowego. Przygotowane modele fizyczne reprezentują grunty zawierające frakcję żwirową oraz piaskową - piaski gruboziarniste, średnioziarniste i drobnoziarniste. Za źródło par węglowodorów posłużyła etylina bezołowiowa. Niniejsza praca zawiera omówienie uzyskanych rezultatów, które w przyszłości mogą posłużyć do konstrukcji modelu matematycznego pozwalającego na dużo precyzyjniejszą ocenę współczynnika dyfuzji par węglowodorów w powietrzu gruntowym w zależności od właściwości gruntu, w szczególności jego składu granulometrycznego.

Numerical modelling of migration of oil contaminations in the ground aeration area requires accounting for a number of accompanying processes, out of which diffusion of hydrocarbon vapours in the porous space of the ground may be sometimes very important. This, however, requires cognition of a number of parameters of a mathematical model describing properties of the porous medium, migrating fluids and conditions of migration. The coefficient of diffusion of hydrocarbon vapours in ground is crucial for the correct description of diffusion. However, specialist literature does not give detailed figures, except for averages of diffusion coefficients which cannot be referred to specific types of the ground. This is connected with the hardly accessible uncertainty coefficient to the final results of calculations. Therefore, the Authors designed a laboratory post for analysing hydrocarbon vapours and performed measurements for four natural, specially selected different models of homogeneous ground medium. The prepared physical models represent grounds containing gravel and sand fractions: course, medium and fine sands. Pb-free ethyline was used as a source of hydrocarbon vapour. The obtained results have been discussed in the paper. In the future they may be used for construing a mathematical model enabling one to more precisely assess the coefficient of diffusion of hydrocarbon vapours in ground air, depending on the ground properties, especially its grain compositions.