[1] A Monte Carlo stochastic model was developed to simulate contaminant transport from an instantaneous source into heterogeneous, two-dimensional aquifers. Probabilities of detection P d and contaminated groundwater areas were calculated for different arrangements of monitoring wells. It was shown that detection decreases as heterogeneity increases. Monitoring with 20 wells provides high detection, while 3 wells result in four out of five contamination cases to remain undetected. For fixed heterogeneity, for each well arrangement, P d increases up to a certain value with increasing transverse dispersion coefficient a T and then it decreases. The frequency of sampling is critical in heterogeneous aquifers with bi-annual or monthly sampling improving P d by 40%, and 70%, respectively, relative to that by annual sampling. It appears that at a minimum sampling should take place twice a year, with the once-in-a-month sampling appearing the optimum choice considering the effort involved and the improvements in detection. In heterogeneous aquifers a large number of monitoring wells sampled infrequently does not perform any better in terms of detection than a lower number of wells sampled regularly. Finally, we propose an expression that accounts for the delay between detection and remedial action in order to provide a correction to decision analyses that evaluate the economic worth of well monitoring. Our expression illustrates that delays of over 3 years are equivalent to reducing the economic performance of 12 wells to that of a lower number of wells, or equally, having to consider higher failure costs than those assumed in current risk analyses.Citation: Papapetridis, K., and E. K. Paleologos (2011), Contaminant detection probability in heterogeneous aquifers and corrected risk analysis for remedial response delay, Water Resour.

No abstract

No abstract

Stochastic numerical simulations were performed to investigate the evolution of plumes from pulse sources that can result from accidental leaks. The stochastic advection-dispersion equation was solved for hydraulic conductivities typical to the heterogeneous sandy and gravel aquifers encountered in the United Arab Emirates. Dispersivities were similar to those found in field studies at sandy aquifers, such as those conducted at Borden and Cape Cod, and at the Vejen, Denmark tracer tests. Our work showed that the detection probability, P d , of a monitoring network was affected strongly by the medium's dispersivity with a large number of wells (larger than 12) required, even in relatively simple geological environments, in order to detect contaminants with confidence. Monitoring systems following minimum regulatory requirements in terms of the number of wells were able to detect contamination at best in only one out of five cases. The frequency of sampling did not appear to be critical when the dispersivity was low and bi-annual sampling appeared to be satisfactory. In highly dispersive media monthly sampling was needed in order to increase detection. Increase of a medium's dispersivity in relative homogeneous aquifers reduced the performance of large well-systems to less than 50 %. Strongly heterogeneous and dispersive subsurface environments led all monitoring systems to fail in detection, irrespectively of frequency of sampling. Finally, large contaminant quantities did not improve the detection capabilities of low density wellsystems with detection enhancements restricted to high density ones.

Ο κύριος στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η μελέτη και η εκτίμηση ρίσκου της πιθανότητας ανίχνευσης ρύπανσης των υπόγειων νερών, η οποία δημιουργείται σε πολύ μικρό χρονικό διάστημα και προέρχεται από μια σημειακή πηγή εντός μιας περιοχής ελέγχου. Η μελέτη έγινε με τη δημιουργία ενός δισδιάστατου στοχαστικού μοντέλου μεταφοράς και διασποράς ρύπανσης υπόγειων υδάτων βασισμένο στην τεχνική Monte Carlo. Η εκτίμηση ρίσκου γίνεται μέσα στο πλαίσιο λήψης απόφασης για την αποκατάσταση της περιβαλλοντικής ζημιάς και του τρόπου που επηρεάζεται η απόδοση, με όρους πιθανότητας, ενός συστήματος πηγαδιών παρακολούθησης υπόγειας ρύπανσης από την καθυστέρηση ελέγχου της επέκτασης της ρύπανσης. Στη διατριβή διερευνήθηκε η επίδραση του υδρογεωλογικού περιβάλλοντος, της βροχόπτωσης, της συχνότητας δειγματοληψίας καθώς και της καθυστερημένης επέμβασης, μετά την επιτυχή ανίχνευση υπόγειας ρύπανσης, στην απόδοση ενός γραμμικού συστήματος πηγαδιών επιτήρησης υπόγειας ρύπανσης. Οι βασικοί στόχοι της διδακτορικής διατριβής ήταν:•Η αξιολόγηση της επίδρασης των υδρογεωλογικών χαρακτηριστικών του πεδίου (ετερογένεια, συντελεστής διασποράς), της περιοχής ελέγχου και του αριθμού των πηγών ρύπανσης στην πιθανότητα επιτυχούς ανίχνευσης υπόγειας ρύπανσης από μια γραμμική διάταξη πηγαδιών παρακολούθησης, όπου φάνηκε ότι ο κύριος παράγοντας επίδρασης στην ανίχνευση της ρύπανσης είναι η διασπορά του πεδίου.•Η αξιολόγηση της επίδρασης της συχνότητας δειγματοληψίας στην πιθανότητα επιτυχούς ανίχνευσης υπόγειας ρύπανσης, όπου ανάλογα με τη διασπορά του πεδίου πρέπει να πραγματοποιείται τουλάχιστον δύο φορές το χρόνο.•Ο προσδιορισμός της πιθανότητας ανίχνευσης υπόγειας ρύπανσης από μια γραμμική διάταξη πηγαδιών παρακολούθησης, η οποία προέρχεται από επαναλαμβανόμενα περιστατικά ρύπανσης τα οποία συσχετίζονται με την απορροή κατακρημνισμάτων, σε βάθος χρόνου 30 ετών. •Η αξιολόγηση της καθυστέρησης του ελέγχου και της αποκατάστασης της υπόγειας ρύπανσης σε σχέση με την απόδοση του δικτύου πηγαδιών παρακολούθησης, όπου δείχτηκε ότι καθυστέρηση στον έλεγχο της ρύπανσης μετά από επιτυχή ανίχνευση ισοδυναμεί με υποβάθμιση της απόδοσης των διατάξεων πηγαδιών παρακολούθησης ρύπανσης. •Η μελέτη της επίδρασης των παραπάνω παραγόντων κατά τη διαδικασία λήψεως απόφασης για τον έλεγχο και την αποκατάσταση υπόγειας ρύπανσης που προέρχεται από μια επιτηρούμενη περιοχή (ΧΥΤΑ, υπόγεια δεξαμενή, υπόγειοι αγωγοί μεταφοράς).