In situ sanering, doorlatendheid van de bodem
De doorlatendheid van de bodem is in sterke mate bepalend voor de hoeveelheid grondwater of bodemlucht die per tijdseenheid onttrokken kan worden. Bij een grote doorlatendheid kan de bodem in korte tijd verscheidene malen doorspoeld worden, waardoor verontreinigingen sneller kunnen worden verwijderd. Het vermogen van de bodem om water of bodemlucht door te laten, wordt aangegeven met de zogeheten doorlatendheidscoëfficiënt (K). In onderstaande tabel is voor een aantal bodemtypen de doorlatendheid gegeven.
De vloeistofdoorlatendheid voor verschillende grondsoorten; indicatieve waarden
|
Grondsoort |
K-waarde (m . dag–1) |
Grondsoort |
K-waarde (m . dag–1) |
||
|
Klei, sterk gescheurd |
10 |
–100 |
Zand, grof met enig grind |
10 |
–50 |
|
Klei, enige poriën of scheuren |
0,5 |
–2 |
Zand, middelfijn (dekzand) |
1 |
–5 |
|
Zeer dichte klei |
0,005 |
|
Zand, uiterst fijn |
0,2 |
–0,5 |
|
Klei, slap, ongerijpt |
10–4 |
–10–5 |
Lichte zavel, gerijpt |
0,02 |
–0,2 |
|
Klei, ongerijpt, samengeperst |
10–5 |
–10–6 |
veen, ongerijpt |
0,01 |
|
Bij het voorkomen van heterogeniteiten in de bodem zal het transport van verontreinigingen voornamelijk plaatsvinden via de beter doorlatende lagen. De goed doorlatende stroombanen zijn niet noodzakelijk zand en grind, evenmin als de slecht doorlatende stroombanen moeten bestaan uit silt of klei. Van belang is de verhouding van de doorlatendheid van een laag ten opzichte van de doorlatendheid van de omliggende bodem. Wanneer de doorlatendheid van slecht doorlatende lagen meer dan twee orden van grootte kleiner is dan de omliggende lagen is diffusie het belangrijkste transportmechanisme in de slecht doorlatende laag. Ook voor additieven die worden geïnfiltreerd geldt, dat deze vanuit de omliggende goed doorlatende lagen in de slecht doorlatende laag moet diffunderen. Daar de diffusiesnelheid afhangt van het concentratieverschil dient de concentratie aan additieven in de goed doorlatende laag voldoende hoog te zijn om de slecht doorlatende lagen van additieven te voorzien.
In het algemeen wordt de vuistregel aangehouden dat het onttrekken van grondwater nog haalbaar is bij een doorlatendheid van minimaal 10-6 m/ s (log K = -6). Het onttrekken van bodemlucht wordt kritisch bij een lucht-doorlatendheid kleiner dan 10 millidarcies (log Darcy = -2), dit staat gelijk aan een doorlatendheid van 10-7 m/s (log K = -7), zie onderstaande tabel. Bij een kleinere permeabiliteit zullen de verontreinigingen vanuit de lagen met een lage doorlatendheid naar lagen met grotere doorlatendheid moeten diffunderen, hetgeen een tijdrovend proces is.
De vloeistofdoorlatendheid en intrinsieke doorlatendheid van een aantal bodemtypes
|
log K (m/s) |
0 |
–1 |
–2 |
–3 |
–4 |
–5 |
–6 |
–7 |
–8 |
–9 |
–10 |
–11 |
–12 |
|
Bodemsoort |
grind |
grof zand |
fijn zand, silt, löss en leem |
|
|||||||||
|
|
|
veen |
gestratificeerde klei |
onverweerde klei |
|||||||||
|
log ki (m2) |
–7 |
–8 |
–9 |
–10 |
–11 |
–12 |
–13 |
–14 |
–15 |
–16 |
–17 |
–18 |
–19 |
|
log (Darcy) |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
0 |
–1 |
–2 |
–3 |
–4 |
–5 |
–6 |
–7 |
Alle waarden, zoals die voor de doorlatendheid bepaald kunnen worden, zijn gemiddelden. De werkelijke K-waarde varieert van plaats tot plaats en is bovendien richtingsafhankelijk. In pakketten met een sterk gelaagde opbouw is de doorlatendheid in horizontale richting groter dan die in verticale richting. Dit laatste verschijnsel wordt anisotropie genoemd en is een van de factoren, die bepaalt wat de aanstroombanen van een onttrekkingsfilter zullen zijn. Naast de textuur en stapeling van de deeltjes is de k-waarde echter ook evenredig met de viscositeit en de dichtheid van het stromende medium. Dit houdt in dat de doorlatendheid van de bodem voor lucht anders is dan voor water.
De relatie tussen de intrinsieke doorlatendheid en de doorlatendheid van de bodem voor water en lucht wordt gegeven door:
Voor het onttrekken van water wordt de drukval veroorzaakt door het stijghoogteverschil van het grondwater en wordt berekend door het soortelijk gewicht van water te vermenigvuldigen met de valversnelling. Wanneer bodemlucht wordt onttrokken, wordt de drukval veroorzaakt door het toegepaste vacuüm.