KFUPM ePrints

Assessment of the relationship between the spilled LNAPL volume and its thickness in monitoring wells considering the water table fluctuation history

Saleem, Muhammad (2005) Assessment of the relationship between the spilled LNAPL volume and its thickness in monitoring wells considering the water table fluctuation history. PhD thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.

[img]PDF
2650Kb

Arabic Abstract

تعتبر عملية تقدير كمية الهيدروكربونات غير الذائبة في البيئة المسامية هي الخطوة الأولى في سلسلة عملية معالجة التربة والمياه الجوفية، وبما أن منسوب المياه وسمك الهيدروكربونات في آبار المراقبة هما البياتان المتوفران في الحقل لتقييم مدى التلوث، ونظراً لعدم وجود علاقة بين كمية الهيدروكربونات المنسكبة وسمكها في آبار المراقبة التي تكون مناسيب المياه فيها غير مستقرة، فإن هناك حاجة ماسة لدراسة تأثير تغير منسوب المياه على سمك الهيدروكربونات المنسكبة، ولذا تم تطوير نموذج رياضي لتمثيل هذه الظاهرة يدمج تغير مناسيب المياه والتخلف والانحباس، كما أجريت تجارب مخبرية للحصول على بيانات سمك الهيدروكربونات في آبار المراقبة تحت تأثير منسوب مياه متغير. فقد أجريت أربعة تجارب باستخدام نوعين من البيئة المسامية مع الكيروسين والديزل، واستخدمت هذه النتائج لمعايرة النموذج الرياضي. كما قورنت النتائج المتحصلة من المحاكاة بتلك المتحصلة من التجارب المخبرية والمنشورة. ولقد أظهرت التجارب الأربعة أحجام انسكاب حرجة قدرت بـ 4.8 و 4.3 و 4.15 و 3.9 سم3 سم2 على التوالي، كما قورنت نتائج الاختبارات على أساس هيدروستاتيكي مع النتائج المنشورة المقدرة من نماذج مختلفة. وأظهرت نتائج المقارنة على أساس الخطأ المئوي أن النموذج الرياضي المطور هو أفضل متنبئ لجميع التجارب (حيث بلغت نسبة الخطأ المئوي 5.8% إلى 10.7% و 3.7% إلى 19.7% و 0.6% إلى 6.1% و 1.6% إلى 10% على التوالي)، وأن إدماج تغير منسوب المياه في نموذج الاحتباس المتخلف له تأثير كبير على التنبؤات، كما أن تغير السطح البيئي للهيدروكربونات والمياه الأرضية يرتبط عكسياً مع سمك الهيدروكربونات في آبار المراقبة، كما وجد أن أعلى كمية للهيدروكربونات تكون مع أدنى مستوى لمنسوب المياه والعكس صحيح، وأظهرت النتائج أن تنبؤات النموذج متوافقة مع القياسات المخبرية كما أعطت النموذج نتائج عالية في مدى 16.2% إلى 85.1% و 7.9% إلى 47.2% و 6.4% إلى 70.3% و 6.7% إلى 43.4% في جميع الحالات الأربعة على التوالي، كما وجد أن حساسية النموذج لمسامية الرمل وكثافة الـ (LNAPL) متدنية جداً مما يجعل استخدام النموذج موثوقاً.

English Abstract

The quantification of spilled hydrocarbon is of vital importance and is a first step in the remediation hierarchy. In most cases, watertable elevation and hydrocarbon thickness are the primary field data available to enable the evaluation of the extent of hydrocarbon contamination. However, because of the unavailability of relationship between the spilled hydrocarbon and its thickness in the monitoring wells under dynamic water table conditions, there is a marked paucity of research considering fluctuating water table conditions. A mathematical model was developed to predict the extent of hydrocarbon contamination. Developed model incorporates the water table fluctuation history, hysteresis, and entrapment. An experimental setup was utilized to obtain data on hydrocarbon thickness with the fluctuated water table conditions. The data obtained from the study were used to validate the mathematical model. In the experimental program four runs were performed: Uniform sand and well-graded sand were used with diesel and kerosene. Simulation results using the developed model were compared with experimental as well as results reported in the literature. Critical spilled volumes noted for all four runs were 4.8, 4.3, 4.15, and 3.9 cm³/cm², respectively. Comparison of experimental results based on hydrostatic conditions with the results predicted by different models reported in the literature were also performed. Comparison on the basis of percentage error shows that the developed mathematical model is the best predictor in all four cases (with percentage error of 5.8 to 10.7%, 3.7 to 19.7%, 0.6 to 6.1% and 1.6 to 10.0% respectively). Inclusion of water table fluctuation history in a hysteretic entrapment model was shown to have an impact on the predictions. Hydrocarbon/groundwater interface fluctuations correlate inversely with the hydrocarbon thickness in monitoring wells. It was noted that the amount of hydrocarbon in the monitoring well was at a maximum when the water table elevation was at its historically low value, and vice versa. Comparison with experimental results results shows that the model predictions are in close agreement with the experimental data. The model over predicted the results in the range of 16.2 to 85.1%, 7.9 to47.2%, 6.4 to 7.3%, and 6.7 to 43.4% in all four cases respectively. It was found that the sensitivity of the developed model with sand porosity and LNAPL density is quite low. Making the use of the model more reliable.



Item Type:Thesis (PhD)
Date:March 2005
Date Type:Completion
Subjects:Civil Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Civil Engineering Dept
Creators:Saleem, Muhammad
Committee Advisor:Al-Suwaiyan, Mohammad S.
Committee Members:Hussain, M. Sakhawat and Allayla, Rashid I. and Aiban, Saad A. and Al-Malack, M. H.
ID Code:10497
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:06
Last Modified:30 Apr 2011 15:36

Repository Staff Only: item control page