Nitrate Transport Modeling in Deep Aquifers. Comparison between Model Results and Data from the Groundwater Monitoring Network

Abstract

Nitraatmetingen uit het Landelijk Meetnet Grondwater worden vergeleken met modelberekeningen. Het model (LGMCAD) beschrijft het advectief en dispersief transport van opgeloste stoffen in grondwater en hanteert een eerste orde afbraak proces als vereenvoudiging voor denitrificatie. Het onderzoeksgebied (40 x 30 km2) is gelegen in het oostelijk deel van Nederland. Op grond van een serie verkennende berekeningen worden verschillende wijzigingen aan het model voorgesteld. Na een tweede serie model runs worden de wijzingen nader beoordeeld en besproken. Een belangrijk punt blijkt de verticale verdeling van het nitraatgehalte te zijn en de processen die hierop van invloed zijn, zoals de verticale menging door dispersie en de verdeling van de neerwaartse snelheidscomponent. Wat betreft de denitrificatie-parameter worden de beste resultaten verkregen met een halfwaardetijd tussen 3 en 5 jaar en een locale verfijning onder de beek- en rivierdalen en in een zone boven en onder de kleilagen. Deze verfijning bestaat uit een verder verlaging van de halfwaardetijd, gebaseerd op het feit dat het hier aanwezige organisch materiaal de denitrificatiecapaciteit verhoogt. Het rapport bespreekt verder de ruimtelijke representativiteit van meetgegevens en rekenresultaten.

Nitrate measurements from the Netherlands Groundwater Monitoring Network and model simulations were compared for deep aquifers in the eastern part of the Netherlands. The area studied measured 40 x 30 km2. The model describes advective-dispersive solute transport in groundwater and utilizes a first-order decay process in a simplified approach to denitrification. On the basis of preliminary model runs several modifications of the solute transport model were proposed; the model was evaluated and discussed after a second series of runs. A major factor in the results appears to be the vertical distribution of the nitrate content and the processes that affect it, such as the vertical mixing by dispersion and the distribution of the downward groundwater velocity. With respect to the denitrification parameter, the best results were obtained with a half-lifetime (T50) between 3 - 5 years and a local refinement underneath the river valleys and brooks, and in a zone above and below the clay layers. The refinement consisted of a further reduction of the half-lifetime based on the presence of organic matter increasing the denitrification capacity. The report further discusses the representativeness in space of the monitoring data and the simulation results.