Охрана подземных вод от радиоактивных загрязнений

Распространение радиоактивных веществ в плоском потоке грунтовых вод

Движение грунтовых вод в плоском потоке в природ­ной обстановке встречается очень часто там, где естествен­ный режим этих вод существенно не нарушен работой водо­заборных или поглощающих сооружений. Преимущественно этот тип потока отмечается на междуречных пространст­вах, а также вблизи участков рек, имеющих прямолиней­ное течение.

В параграфе 4 главы I рассматривались две схемы дви­жения грунтовых вод в плоском потоке: без учета инфильт­рации атмосферных осадков (см. рис. 3) и с учетом ин­фильтрации их (см. рис. 4).

Первая схема может быть использована в тех случаях, когда инфильтрация атмосферных осадков составляет очень небольшую часть расхода потока грунтовых вод или практически отсутствует совсем. Такие условия отмечаются в участках, в которых в зоне аэрации (выше уровня грун товых вод) залегают водоупорные породы — глины. В этих случаях время движения воды от одного поперечного се­чения потока до другого можно ориентировочно опреде­лить по уравнениям (1-4 или 1-6).

Указанные уравнения позволяют определить время дви­жения в воде плоского грунтового потока радиоактивного вещества, несорбируемого горными породами. При прогно­зировании же движения в воде сорбируемого радиоактив­ного элемента (стронция-90) необходимо знать еще про­движение условий границы участка насыщения, что может быть сделано постановкой в уравнении (1-4, 1-5 или 1-6) ве­личины эффективной активной пористости рэ вместо зна­чения р:

.и * = (VII-1)

Д'ф (#1 — Hz) K0j

Или

/0,5 = [А^ФІ^иМі и /0і5 = І Jt. (VII-2)

' Pa Р'э

Величина — зависит от водных и сорбционных

Н-э

Свойств водоносных пор-од. Средние значения этой величи­ны можно определить для различных рыхлых пород, исхо­дя из имеющихся гидрогеологических данных и материа­лов, ранее приведенных в настоящей работе (табл. 38).

В естественных условиях величина уклона поверхно­сти уровня воды в грунтовых" потоках изменяется в боль­ших пределах. Как правило, чем больше водопроницае­мость пород, тем меньше уклон этой поверхности по­тока.

Большей частью в хорошо водопроницаемых гравийно - галечниковых породах и крупнозернистых песках уклоны поверхности уровня грунтовых вод в плоском естественном потоке не превышают 0,01, в среднез~ернистых песках иног­да достигают 0,05, в мелкозернистых песках в исключи­тельных случаях могут встретиться уклоны до 0,1 и в су­песях до 0,5. Принимая уклоны в пределах указанных вы-

К&,

Ше величин, а также вычисленные значения —- для раз-

Личных пород (см. табл. 38) по уравнению (VI-2) проводит­ся расчет длины условного участка насыщения /0,5 для различных периодов движения загрязненной воды (табл. 39).

На границе участка насыщения относительное содержа­ние стронция-90 в загрязненной воде принимается ф = 0,5. Естественный радиоактивный распад этого элемента в рас­смотренных случаях не оказывает существенного влияния на снижение указанного содержания. Так, из условий раз­бираемой задачи принято, что концентрация стронция-90 в очаге загрязнения остается постоянной, поэтому снижение содержания его в воде за счет радиоактивного распада определяется только временем движения воды от очага загрязнения до границы участка насыщения. Это время можно определить по уравнению (1-6), в котором значе­ние I принимается равным длине условного участка насы­щения.

Из данных табл. 39 следует, что в пресных гидрокарбо­натных грунтовых водах, движущихся плоским потоком в гравийно-галечниковых породах или в крупнозернистых песках, растворимый стронций-90 может распространяться на большие расстояния, особенно в тех случаях, когда уклон поверхности этих вод значительный.

В сделанных расчетах распространение стронция-90 в плоском потоке грунтовых вод определялось только по продвижению точки с относительным содержанием ф = 0,5. В водопроницаемых породах после дохождения этой точ­ки в выбранном сечении потока относительное содержа­ние указанного изотопа быстро достигает исходной концент­рации (ф=1). В тех случаях, когда водоносные водопрони-

Таблица 39

Положение условной границы участка насыщения стронция-90 в воде грунтового плоского потока, приуроченного к различным рыхлым водоносным породам

1 Длина участка насыщения не рассчитывается, так как для этих случаев горизонт грунтовых вод должен быть выдержан на очень большие расстояния, которые в природных условиях маловероятны.

Цаемые породы являются неоднородными, как, например, аллювиальные и флювиогляциальные отложения, и имеется достаточное количество данных, длину размазывания фрон­та движения стронция-90 в потоке грунтовой воды можно учесть по минимальным, средним и максимальным значе­ниям величин, входящих в расчет (см. параграф 5 главы IV).

Если толща водоносных пород состоит из отдельных слоев, значительно отличающихся друг от друга по водным и сорбционным свойствам, то расчет движения стронция-90 в водах следует проводить отдельно по каждому слою. При рассмотрении движения радиоактивных веществ в воде грунтового потока с инфильтрацией атмосферных

Осадков время движения воды в нем определяется по урав­нениям (1-7 и 1-8). В этом случае может представлять ин­терес определение величины разбавления основного пото­ка водами, поступающими за счет инфильтрации или на­оборот.

Если в сечении I имеется источник, равномерно загряз­няющий воду грунтового потока несорбируемым химиче­ским или радиоактивным веществом, а инфильтрующиеся осадки являются чистыми, то по мере движения воды про­исходит снижение в ней содержания этого вещества. Ука­занное снижение в сечении, 'Находящемся на расстоянии I от источника загрязнения, равно:

С' qx

—_ ,v (VII-3)

Где:

-содержание радиоактивного вещества в воде выбранного сечения без разбавления грунтового потока инфильтрирующимися атмосферными осадками; С — то же, но с учетом разбавления чистыми инфиль­трирующимися атмосферными осадками (среднее для всей мощности водоносного горизонта). Остальные обозначения см. параграф 4 главы I.

Когда же, наоборот, воды основного грунтового потока являются чистыми, а* инфильтрирующиеся атмосферные осадки загрязнены несорбируемым веществом, то среднее для всей мощности водоносного горизонта содержание его в воде С" в выбранном сечении потока определяется из следующего выражения:

С" _____ ?инф_(_ ( /VII-4)

Синф Яі + Уинф I где: С инф — содержание радиоактивного вещества в инфильтрирующихся осадках.

При расчете содержания сорбируемого радиоактивного вещества в грунтовой воде по уравнению (VI-4) следует учитывать, что вследствие нарастания процесса загрязне­ния грунтовых вод по пути потока в более удаленных по­перечных сечениях этого потока концентрация стронция-90 в воде и породе может быть большая, чем в сечениях, на­ходящихся выше по потоку, поэтому наряду с сорбцией возможно возникновение в загрязненном водоносном гори­зонте явлений десорбции.