Создание геомиграционной модели
Область существования подземных вод может быть разделена на зону аэрации и зону насыщения. Первая зона представляет собой поровое пространство грунтов, занятое частично водой и частично воздухом. Во второй все поровое пространство заполнено водой, находящейся под гидростатическим давлением. На большей части суши существует единственная зона аэрации, которая простирается от поверхности до нижележащей зоны насыщения. В отсутствие вышележащих водонепроницаемых слоев верхней границей зоны насыщения служит зеркало грунтовых вод. Оно определяется как поверхность с давлением, равным атмосферному, и может быть установлено по уровню, на котором стоит вода в открытых скважинах. Вода, находящаяся в грунте, движется вниз через ненасыщенную зону под действием силы тяжести, в то время как в зоне насыщения она движется в направлении, определяемом местными гидравлическими условиями. В большинстве случаев разгрузка природных подземных вод происходит путем излияния в поверхностные водные бассейны. Разгрузка их может также происходить и через поверхность суши, в том числе посредством испарения растительностью. При адвекции нереакционноспособные растворенные вещества переносятся со средней скоростью, равной средней линейной скорости подземных вод. Однако растворенные вещества стремятся распространяться также в боковых направлениях от пути, обусловленного гидравликой потока. Это явление называется гидродинамической дисперсией и приводит к разбавлению растворенных веществ. Гидродинамическая дисперсия возникает в результате механического перемешивания при течении жидкости к вследствие молекулярной диффузии. Последний эффект имеет значение лишь при низких скоростях движения. Дисперсия, вызванная только движением жидкости, называется гидравлической. Дисперсия — это процесс перемешивания, в условиях поверхностных вод она качественно представляет собой просто дейтвие турбулентности. В условиях пористой среды концепции средней линейной скорости и продольной дисперсии тесно связаны между собой.
Продольная дисперсия — это процесс, в котором часть воды и молекул растворенных веществ перемещается быстрее, чем со средней линейной скоростью, а часть — медленнее. Поэтому растворенное вещество распространяется в направлении потока, но концентрация его при этом убывает.
Создание математической модели процесса переноса загрязнений в подземных водах без учета сорбционной модели миграции урана было завершено в проекте МНТЦ КР-72. В этой модели предполагалось, что загрязнение проходит без задержки через основание хвостохранилища до грунтовых вод и далее мигрирует с подземными водами. Основной сорбирующий слой находится в ложе хвостохранилища, поэтому в данном проекте основное внимание было уделено созданию геомиграционной модели процесса переноса загрязнений с учетом сорбции и многокомпонентных растворов в основании хвостохранилища (рис.30). Далее предполагается, что растворы через зону аэрации без изменения опускаются до грунтовых вод и моделируются как и раньше. Отличие в расчетах будет объясняться разными граничными условиями на поверхности грунтовых вод, т.к. в новой модели граничные концентрации будут другими.
 |
