Проблемы гидрогеоэкологии. Том 2 - Мироненко В.А.
ISBN 5-7418-0123-4
Скачать (прямая ссылка):
Последующее изложение дифференцируется согласно принятой ранее (см. разд. 17.2) типизации. При этом вопросы интерпретации наблюдений за подтягиванием некодиционных вод из подземных источников вынесены в разд. 21.3, так как данные таких наблюдений использу-
229
ГЛАВА J8
ются, в первую очередь, для уточнения фильтрационных свойств.
18.1. Миграция трассеров от поверхностных источников загрязнения
Выбор расчетных моделей основывается на элементах предварительной миграционной схематизации (см. гл. 9). Считается, что, за редкими исключениями, она позволяет свести реальную пространственную форму массового потока трассера к двумерной (профильно или плановой) или даже к одномерной. К этому побуждает и то обстоятельство, что для построения трехмерных моделей обычно имеющейся информации явно недостаточно.
Для ореолов растекания обычно можно ограничиться расчетом по отдельным лентам тока, не учитывая взаимодействия между ними за счет поперечной дисперсии. Тогда все оценки ведутся в рамках профильных моделей вдоль осевых линий таких лент тока. Для гомогенных комплексов эти оценки тривиальны, поэтому остановимся лишь на анализе гетерогенных систем.
18.1.1 Профильные модели для гетерогенных систем
В общем случае рассматриваемые здесь модели предполагают дифференциацию замеряемых значений концентрации по вертикали. Обращение к профильным двумерным моделям и обусловливается необходимостью учета такой дифференециации, вызванной: 1) неоднородностью в разрезе водоносных толщ, которая обычно определяет гетерогенный характер миграционного процесса в целом; 2) профильной двумерностью фильтрационного процесса; 3) поступлением вод иного состава (в частности, инфильтрационных) по площади распространения
230
водоносного пласта; 4) деформацией структуры массового потока вблизи бассейнов промышленных стоков и контуров разгрузки, существенно несовершенных по степени вскрытия водоносных комплексов, когда сам характер граничных условий определяет неоднородность гидрохимического разреза. Впрочем, последняя задача, требующая обычно привлечения математического моделирования, представляет больший интерес для ранних стадий развития ореолов рассеяния (см. разд. 9.3.2): вблизи бассейнов с заметной гидродинамической активностью достаточно быстро происходит субвертикальный «разнос» загрязнений по пласту конвективным путем вследствие сильной профильной деформации сетки движения подземных вод.
Исследование задач миграции в профильной постановке имеет первостепенное значение для комплексов стратифицированных пористых пород. Так, в существенно нарушенных гидродинамических условиях (например, когда формируются ореолы растекания от поверхностных бассейнов промстоков), для анализа данных по отдельным плановым лентам тока привлекаются профильные двумерные или квазиодномерные модели (разд. 3.1), позволяющие выявить роль профильной неоднородности и гетерогенности пластов в формировании массового потока.
Первым этапом построения расчетной модели неоднородной среды, носящим, по существу, схематизацион-ный характер, является представление изучаемых пород в виде упорядоченно-слоистой толщи. В этом случае выдержанные профильные зоны пласта могут рассматриваться в качестве базовых расчетных элементов, причем достигаемая на практике относительно невысокая детальность профильного расчленения разрезов позволяет, как правило, ограничиться моделями двух- и трехслойных пластов. В пределах каждого слоя почти всегда проявляются различные механизмы гетерогенного обмена, обус-
231
ловленного неоднородностью более высокого порядка, которые, однако, уже не могут быть заданы на модели в явном виде; они отражаются в обобщенных показателях продольного рассеяния.
Для первых периодов миграции справедлива расчет* ная схема послойного переноса. Обработка данных по каждому слою осуществляется с использованием зависимостей для гомогенных пород. При этом рассчитываются усредненные по слоям показатели v/и и и/ п, дальнейшая расшифровка которых базируется на сведениях о гидродинамических характеристиках (коэффициенты фильтрации или независимые оценки скорости фильтрации).
По мере развития процессов загрязнения все большее значение приобретает обмен веществом между соседними слоями (в водоносном горизонте) и пластами, который происходит диффузионно-дисперсионным и/или конвективным путем; в связи с последним механизмом отметим, что при обосновании профильных моделей миграции должны учитываться площадная инфильтрация и перетекание через разделяющие слои. Вместе с тем, оценка по данным ОМН показателей межслоевого взаимодействия часто представляется мало реальной, ибо на практике не обеспечивается детальное прослеживание за изменением концентрации по мощности водоносного пласта, а балансовые оценки малочувствительны к показателям поперечного обмена и не позволяют выявить физическую природу последних. Поэтому при построении интерпретационных моделей миграции в стратифицированных пластах целесообразно задаваться параметрами, контролирующими интенсивность межслоевого и межпластового обмена, опираясь на независимые их оценки по данным лабораторных определений, опытных работ и гидродинамических (в основном специализированных) наблюдений.
