A set of constitutive relationships accounting for residual NAPL in the unsaturated zone

Wipfler, E.L.; Zee, S.E.A.T.M. van der

doi:10.1016/s0169-7722(01)00105-x

Cited by 27 publications

(20 citation statements)

References 29 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…NAPL entrapment morphology describes the spatial distribution of the NAPL phase resulting from the infiltration of multiphase fluids in porous media. 5-Groundwater-September-October 2015 (pages 685-698) example, constitutive models of three-phase flow conceptualize NAPL as being present in "residual," "free," and "occluded" configurations ( Figure 1) (Kaluarachchi and Parker 1992;Wipfler and van der Zee 2001;Lenhard et al 2004;White et al 2004), whereas two-phase flow systems typically only consider residual and free NAPL. The NAPL entrapment morphology is of particular importance to the mass transfer rate (Lemke et al 2004;Fure et al 2006;Page et al 2007), and quantitative metrics such as the NAPL ganglia-to-pool ratio have been proposed to characterize saturated zone mass transfer behavior (Lemke et al 2004;Christ et al 2005;Fure et al 2006).…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of NAPL Source Morphology on Mass Transfer in the Vadose Zone

Petri¹,

Fučík

Illangasekare

et al. 2014

Groundwater

View full text Add to dashboard Cite

The generation of vapor-phase contaminant plumes within the vadose zone is of interest for contaminated site management. Therefore, it is important to understand vapor sources such as non-aqueous-phase liquids (NAPLs) and processes that govern their volatilization. The distribution of NAPL, gas, and water phases within a source zone is expected to influence the rate of volatilization. However, the effect of this distribution morphology on volatilization has not been thoroughly quantified. Because field quantification of NAPL volatilization is often infeasible, a controlled laboratory experiment was conducted in a two-dimensional tank (28 cm × 15.5 cm × 2.5 cm) with water-wet sandy media and an emplaced trichloroethylene (TCE) source. The source was emplaced in two configurations to represent morphologies encountered in field settings: (1) NAPL pools directly exposed to the air phase and (2) NAPLs trapped in water-saturated zones that were occluded from the air phase. Airflow was passed through the tank and effluent concentrations of TCE were quantified. Models were used to analyze results, which indicated that mass transfer from directly exposed NAPL was fast and controlled by advective-dispersive-diffusive transport in the gas phase. However, sources occluded by pore water showed strong rate limitations and slower effective mass transfer. This difference is explained by diffusional resistance within the aqueous phase. Results demonstrate that vapor generation rates from a NAPL source will be influenced by the soil water content distribution within the source. The implications of the NAPL morphology on volatilization in the context of a dynamic water table or climate are discussed.

show abstract

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of NAPL Source Morphology on Mass Transfer in the Vadose Zone

Petri¹,

Fučík

Illangasekare

et al. 2014

Groundwater

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…A víz maradvány telítettsége a hidrológiai értelmezés szerint -az a folyadéktartalom, melynél a talaj relatív áteresztése nullára csökken -meghatározható az SWRC függvény paramétereként ( VAN GENUCHTEN, 1980), illetve a k r -P függvény illesztésével (LENHARD et al, 2004). A századfordu-lót követően képzett összefüggések szerint a maradvány NAPL-telítettség változó-ként (WIPFER & VAN DER ZEE, 2001; VAN GEEL & ROY, 2002;OOSTROM & LENHARD, 2003;LENHARD et al, 2004;OOSTROM et al, 2005) vehető számításba.…”

unclassified

Folyadék-visszatartás, folyadékvezetés és porozitás összefüggései vízzel és/vagy szerves folyadékkal telített talajokban I. Folyadék-visszatartó képesség — Szemle

Hernádi

Barna

Makó

2017

Agrokem

View full text Add to dashboard Cite

A talaj szilárd fázisa által közrezárt pórustér nagysága és a pórusok méret szerinti eloszlása meghatározza a talajok fontosabb fizikai (pl. mechanikai sajátságok, légáteresztő-, vízvezető-és víztartó-képesség), kémiai (pl. diffúziós anyagáramlá-sok, szén-és tápanyagdinamika) és biológiai tulajdonságait (pl. mikrobiológiai aktivitás, gyökérfejlődés) (pl. HORN, 2004;HAJNOS et al., 2006;SMUCKER et al., 2007; BEN-HUR et al., 2009;ALAOUI et al., 2011;AKBARI & GHOSHAL, 2015). A pórusrendszer ismerete nélkül nem érthetők meg a talajfunkciók és nem számszerű-síthetőek a talajban lejátszódó folyamatok. A víz áramlása telítetlen porózus közeg-ben a Richards-egyenlet alapján modellezhető, melynek két legfontosabb tényezője a víztartó-és a vízvezető-képesség. A víz és a szerves folyadékfázisú szennyező anyagok terjedésének, transzportjának szimulációjához elengedhetetlen a közeg porozitása, folyadékvezető-és visszatartó képessége közötti összefüggés lehetőség szerint minél pontosabb számszerűsítése. A matematikai, statisztikai módszerek és a modellezés technikai hátterét biztosító számítástechnikai fejlesztések hatására a porózus közegben történő vízmozgás szimulációs modellezése jelentős fejlődésen ment keresztül az elmúlt 70 évben. A víztől eltérő polaritású folyadékokra vonatkozóan e hidrológiai jellemzők számítása azonban mind a mai napig a porózus közeg jelentős leegyszerűsítését, ún. ideálisan porózus közeget feltételezve lehetséges. Tanulmányunkban áttekintést kívánunk nyújtani azokról a fontosabb kutatásokról, melyek a "normál" (természetes állapotú) és a szerves folyadékokkal szennyezett talajok pórusrendszerét jellemző folyadék-visszatartó és a folyadékvezető képessé-get, illetve e két fontos, a vízforgalmat vagy a szennyezés-terjedést szimuláló modellek számára nélkülözhetetlen talajtulajdonság kapcsolatát vizsgálták.

show abstract

“…D escriptions of mobile and entrapped NAPL behavior are now standard features of some multifluid flow simulators. However, despite recent contributions describing NAPL residual saturation formation (Lenhard et al, 2004; Van Geel and Roy, 2002; Wipfler and van der Zee, 2001), these models do not generally incorporate retention of NAPL in the vadose zone following NAPL imbibition events (e.g., surface spills, tank leaks). Commonly used constitutive relations assume a nonzero NAPL relative permeability when the nonentrapped NAPL saturation is greater than zero.…”

mentioning

confidence: 99%

“…Although such an approach might be acceptable for screening purposes, advanced models that allow the residual NAPL formation to be dependent on fluid saturation history are needed to predict NAPL movement more accurately. Recently, three theoretical models—Wipfler and van der Zee (2001), Van Geel and Roy (2002), and Lenhard et al (2004)—have been published describing modifications to current constitutive relations to include the formation of residual NAPL. The three models consider the effects of fluid saturation history on the formation processes.…”

mentioning

confidence: 99%

A Comparison of Models Describing Residual NAPL Formation in the Vadose Zone

Oostrom

White

Lenhard

et al. 2005

Vadose Zone Journal

View full text Add to dashboard Cite

A major shortcoming of multifluid flow simulators is the inability to predict the retention of nonaqueous phase liquid (NAPL) in the vadose zone after long drainage periods. Recently, three theoretical models—the Wipfler and van der Zee (WVDZ) model; the Van Geel and Roy (VGR) model; and the Lenhard, Oostrom, and Dane (LOD) model—have been proposed for describing residual NAPL formation. The WVDZ model assumes a critical total liquid saturation below which all NAPL becomes residual. The VGR and LOD models are extensions of an existing hysteretic relative permeability–saturation–capillary pressure model and assume formation of residual NAPL during NAPL drainage and imbibition, respectively. In this study, we compared model predictions against results of a series of static pressure cell experiments. We found no experimental evidence supporting the WVDZ concept of a critical total liquid saturation. The other two models yielded reasonable predictions. The VGR and LOD models were then incorporated into a multifluid flow simulator, and simulations of two transient column experiments were conducted. Both models performed considerably better than simulations without considering the formation of residual NAPL, underwriting the importance of incorporating this process in simulators. Although the VGR and LOD models are based on different conceptual models, no clear performance differences could be observed when simulation results were compared against the transient experimental data.

show abstract

A set of constitutive relationships accounting for residual NAPL in the unsaturated zone

Cited by 27 publications

References 29 publications

Effect of NAPL Source Morphology on Mass Transfer in the Vadose Zone

Effect of NAPL Source Morphology on Mass Transfer in the Vadose Zone

Folyadék-visszatartás, folyadékvezetés és porozitás összefüggései vízzel és/vagy szerves folyadékkal telített talajokban I. Folyadék-visszatartó képesség — Szemle

A Comparison of Models Describing Residual NAPL Formation in the Vadose Zone

Contact Info

Product

Resources

About