Coupled microbial and geochemical reactive transport models in prous media: formulation and application to synthetic and "in situ" experiments

• Autores: Javier Samper, Guoxiang Zhang, Luís Montenegro
• Localización: Journal of iberian geology: an international publication of earth sciences, ISSN-e 1886-7995, ISSN 1698-6180, Vol. 32, Nº. 2, 2006 (Ejemplar dedicado a: Research and Development for the Deep Geological Disposal of Radioactive Wastes (II)), págs. 215-232
• Idioma: inglés
• Títulos paralelos:
  • Modelos acoplados de transporte reactivo con procesos geoquímicos y microbiológicos en medios porosos: formulación y aplicación a experimentos "in situ" y sintéticos
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• Resumen
  • español

    El estudio de la calidad natural y la contaminación de las aguas subterráneas así como la evaluación de la seguridad de las instalaciones subterráneas de almacenamiento de residuos radiactivos requiere utilizar modelos acoplados de flujo subterráneo, transporte de calor y solutos, reacciones químicas y procesos biológicos. Este artículo presenta la formulación matemática y numérica del modelo acoplado de flujo y transporte reactivo con procesos biológicos para medios porosos que ha sido implementada en el código BIO-CORE2D© mediante la adición de los procesos microbiológicos en el código de transporte reactivo no isotermo CORE2D©. BIO-CORE2D© incorpora algoritmos numéricos eficientes para resolver la versión cuasi implícita del método de iteración secuencial y determinar de forma automática los intervalos de tiempo óptimos. Se presentan modelos hidrobiogeoquímicos para una columna sintética y para el experimento in situ CERBERUS realizado en el laboratorio subterráneo de Mol en Bélgica para evaluar el efecto del calor y la radiación en la arcilla de Boom.

  • English

    The study of natural groundwater chemistry and contamination as well as the safety assessment of underground disposal facilities for radioactive waste require the use of models which are able to consider simultaneously groundwater flow, heat transfer, solute transport, geochemical reactions and microbiological processes. This paper presents a mathematical and numerical formulation of coupled water flow and microbial reactive transport in porous media which has been implemented in a coupled biogeochemical reactive transport code, BIO-CORE2D© by adding microbiological processes into a nonisothermal reactive transport code, CORE2D©. BIO-CORE2D© incorporates efficient numerical algorithms such as a first-order unconditionally-stable implicit version of the sequential iteration approach and a sophisticated automatic time stepping algorithm which optimizes the size of the time step. Hydrobiogeochemical models are illustrated with a synthetic example and the CERBERUS experiment performed at the Mol underground research laboratory in Belgium to evaluate the effect of heat and radiation on Boom clay.