KFUPM ePrints

Effect of rate of water table rise on LNAPL entrapment in uniform and well-graded sands

Dalhat, Mu'azu Nuhu (2005) Effect of rate of water table rise on LNAPL entrapment in uniform and well-graded sands. Masters thesis, King Fahd University of Petroleum and Minerals.


Arabic Abstract

تؤدي الحركة الرأسية للمياه الجوفية إلى حصر أجزاء من السوائل العضوية الخفيفة غير الذائبة التي تتواجد في مجال الجاذبية الشعرية وبالقرب من مستوى سطح المياه الجوفية في المكامن الملوثة نظراً لقلة ذوبان هذه السوائل في الماء بالإضافة لتأثيرها السام، فإن الجزء المحصور يكون مصدراً طويل المدى لتلويث المياه الجوفية. تم في هذا البحث دراسة ونمذجة تأثير معدل ارتفاع مستوى المياه الجوفية على كمية حصر الزيت العربي الخفيف في بيئة رملية منتظمة مخبريا. كما تم إجراء عدد من الاختبارات العمودية لتمثيل تأثير الارتفاع الرأسي للمياه الجوفية بمعدلات مختلفة على كمية حصر الزيت الخفيف حيث كان مستوى التشبع بالمياه الأولى ينحصر بين 0 - 71% . وقد تم قياس نسبة التشبع بالسوائل الخفيفة بعد الوصول لحالة التوازن الاستاتيكي. أظهرت النتائج أن الكمية المحصورة من الوسائل العضوية الخفيفة تتأثر بصورة واضحة بسرعة ارتفاع مستوى سطح المياه الجوفية بالإضافة لنسبة المياه الأولية في التربة. كما وجد أن زيادة سرعة ارتفاع سطح المياه الجوفية تؤدي لزيادة كمية السوائل الخفيفة المحصورة داخل المياه الجوفية بينما تقل هذه الكمية بزيادة درجة التشبع الأولية. وقد تراوحت نسبة الكمية المحصورة في حالة التشبع المائي الابتدائي بين 1.5-37.3% و 28.1-37.5% بينما بلغت في حالة التشبع الابتدائي بالسوائل الخفيفة 33.6-13.4% و 37-15.2% للوسطين المساميين على التوالي. تمت ملاحظة أن نسبة السوائل العضوية المحصورة تجنح بعيداً عن العلاقة الخطية مع نسبة تشبع المياه الأولية وذلك عند زيادة معدل ارتفاع سطح المياه الجوفية. أظهرت نتائج النموذج شبه التجريبي الذي تم إعداده في هذه الدراسة توافق أكثر مع النتائج المخبرية وذلك عند مقارنتها بالنماذج المعدة من قبل، مثل لاند (1968) واستيفي (1996) حيث وجد أن هذه النماذج تعطي تقديرات لكمية السوائل العضوية المحصورة أقل من الكمية الفعلية. وقد وجد أن النموذج المعد في هذه الدراسة يكون غير صحيح في حالة تجاهل معدل ارتفاع مستوى المياه لاسيما عندما تكون عند معدلات الارتفاع في سطح المياه الجوفية عالية.

English Abstract

Vertical water table movement is liable to trap part of any light non-aqueous phase liquid (LNAPL) present within the vicinity of capillary fringe and water table in contaminated aquifers. Due to toxicity and low dissolution of LNAPLs in water, the trapped component could be a long-term groundwater contamination source. This present work experimentally investigated and modeled the influence of rate of water table rise on the entrapment of Saudi Arabian light crude oil in natural uniform and blended well-graded sands. Series of laboratory column tests were conducted to simulate a rising water table at several rise rates and the subsequent entrapment of the LNAPL for range of initial water saturations between 0-71%; from which macroscopic quantitative measurements of trapped LNAPL saturation were performed after attainment of quasi-static equilibrium. The experimental results apparently show that, at high rate of water table rise, in addition to initial water saturation, the entrapment of LNAPL is also significantly influenced by the rate of the water table rise. Increase in the rise rate was found to increase the LNAPL trapped saturation for water-wet initial condition, while it decreases the LNAPL trapped saturatin for the LNAPL-wet condition, suggesting that the initial soil matrix wetting status controls the flow condition during water displacing LNAPL processes. The trapped saturation ranges for the water-wet conditions are 1.5-37.3% and 28.1-37.5%, while for the LNAPL-wet conditions the ranges are 33.6-13.4% and 27-15.2% for the two porous media respectively. Marked deviation from the established linearity of trapped saturation as a function of initial water content was observed to amplify with increase in the rise rate. Predictions from a semi-empirical model formulated in the study to account for the rate of wetting fluid imbibition rate imposed by a rising water table provided much better results compared to predictions from linear trapping models of Land [1968] and Steffy et al [1996] as they profoundly underestimated the trapped specific volume. It is concluded that LNAPL tapping models are bound to be erroneous when rate of imbibition of wetting fluid is disregarded at high rate of water table rise.

Item Type:Thesis (Masters)
Date:May 2005
Date Type:Completion
Subjects:Civil Engineering
Divisions:College Of Engineering Sciences > Civil Engineering Dept
Creators:Dalhat, Mu'azu Nuhu
Committee Advisor:Al-Suwaiyan, Mohammad S.
Committee Members:Allayla, Rashid I. and Al-Zahrani, Mohammad A.
ID Code:10567
Deposited By:KFUPM ePrints Admin
Deposited On:22 Jun 2008 17:08
Last Modified:30 Apr 2011 15:40

Repository Staff Only: item control page