STANOVENÍ NEJISTOT PŘI VÝPOŠTU KONTAMINACE ZASAŽENÉHO ÚZEMÍ

1. STANOVENÍ NEJISTOT PŘI VÝPOŠTU KONTAMINACE ZASAŽENÉHO ÚZEMÍ Michal Balatka Technická univerzita v Liberci, Fakulta mechatroniky a mezioborových inženýrských studií, Hálkova 6, 461 17 Liberec Email: michal.balatka@tul.cz

2. Typy dat potřebných k hodnocení rizik na lidském zdraví v kontaminovaném území • Vlastnosti unikajících látek (fyzikální, chemické, toxikologické) • Rozložení koncentrací látek v zasaženém území včetně prognózy o jejich časovém vývoji • Informace o současném i potenciálním využití sledovaného území (expoziční scénáře, expoziční cesty, výpočty expozičních dávek)

3. Rozložení a časový vývoj koncentrací nebezpečných látek v zasaženém území • Důležité podklady k výpočtu rizik na lidském zdraví. • Týká se všech složek životního prostředí sledované lokality, z kterých se kontaminace může přímo nebo nepřímo dostat do organismu (podzemní voda, povrchová voda, půda, …). • Šíření v podzemní vodě (PZV) je možno predikovat pomocí numerických modelů transportu látek v horninovém prostředí. • Parametry modelů horninového prostředí zatíženy nejistotami (většina odhadována na základě relativně malého množství měření) ----------- • Výsledky výpočtů šíření látky v PZV (vývoj koncentrací v PZV řešených míst lokality) jsou zatíženy nejistotami.

4. Model horninového prostředí (MHP) • Skupina parametrů představující dostatečně podrobné schéma horninového prostředí (hydraulické vlastnosti porézního materiálu, hydraulické poměry, rozložení koncentrací rozpuštěných látek – koncentrační pole v PZV). • Prostor podzemí je složen z množství 2D nebo 3D geometrických útvarů (elementy) tvořících modelovou síť. • Slouží jako vstup do numerických modelů pro predikci šíření látek v PZV. • Modely proudění a transportu v PZV obvykle založeny na metodě konečných diferencí nebo konečných prvků

5. Lokalita Kuřívody – příklad modelové sítě (púdoris)

6. Nejistoty Parametry MHP v jednotlivých elementech odhadovány (zadány s nejistotou) ------- zjištěná koncentrace v daném místě (elementu) a čase vyjádřena spojitou náhodnou veličinou. Cíl: Odhadnout parametry rozdělení této náhodné veličiny

7. Dvě vybrané metody výpočtu nejistot • Obě založeny na simulacích Monte-Carlo • Generování náhodných variant MHP • Výběry připravených variant MHP s hodnocením věrohodnosti

8. Generování náhodných variant MHP • Vybrané parametry MHP zadány stochasticky jako náhodné veličiny s danými typy rozdělení (nejistoty) • Provedení velkého množství výpočtů podle algoritmu: Náhodně vybraná n-tice stochasticky určených parametrů Výpočet koncentrace modelem transportu Náhodná varianta MHP 3. Vypočtené koncentrace odhad parametrů rozdělení koncentrací Důležité parametry jsou kvantily Uvažovaná hodnota nebude překročena s danou pravděpodobností

9. Výhody - nevýhody • Velmi intuitivní jednoduchá metoda • Dostatečně obecná pro aplikace ve složitých a komplexních úlohách • Nutnost provádět s modely transportu v PZV velké množství výpočtů (časově velmi náročné) • Hodnoty v rámci n-tic vybírány nezávisle na sobě (omezení pro některé typy úloh)

10. Výběry připravených variant MHP s hodnocením věrohodnosti Výchozí parametry pro výpočet jsou předem vytvořené varianty MHP s bodovým hodnocením jejich věrohodnosti. Body variant se převedou na pravděpodobnosti, Varianty disjunktní jevy pravděpodobnostní rozdělení variant Simulují se výběry variant. Dostaneme koncentrace v daném místě a čase Dostaneme log-normální rozdělení daná modusem a rozptylem. (viz. Další strana). Generování náhodných koncentrací z log-normálních rozdělení.

11. Postup výpočtu varianty s ohodnocením věrohodnosti Pravděpodobnostní rozdělení variant Náhodně vybraná varianta Diskrétní koncentrace v daném místě a čase = modus rozptyl Logaritmicko-normální rozdělení Spojitá koncentrace v daném místě a čase Získáme velké množství koncentrací, z kterých se počítají parametry rozdělení. Opět hlavně kvantily

12. Příklad

13. Výhody - nevýhody • Varianty modelu tvoří celky. Odpadá vzájemná nezávislost výběru hodnot parametrů • Počet výpočtu s modelem transportu v PZV je roven počtu variant MHP. • Metoda je méně obecná