Лехов В.А., Поздняков С.П., Бакшевская В.А.
Лехов В.А., Поздняков С.П., Бакшевская В.А., 2017. Экспериментальное изучение и численное моделирование влияния диффузии на миграцию загрязнения в неоднородных песчано-глинистых отложениях. Инженерная геология, Том XII, № 5, с. 60-71, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2017-5-60-71.
На основе разрезов скважин с использованием вероятностного моделирования методом цепей Маркова разработана модель геофильтрационной неоднородности с детальностью 0,5 метра по вертикали и 25 метров по горизонтали песчано-глинистого
водоносного комплекса, используемого для закачки отходов. Модель включает четыре разности, из которых порядка 40%
приходится на глинистую фацию. Значения коэффициентов фильтрации и диффузии в глинистых отложениях определены на образцах ненарушенного сложения, взятых из кернов скважин. Полученные значения коэффициентов фильтрации лежат в интервале (2,2–7,7)×10–5 м/сут. Коэффициенты диффузии нитрата натрия составили (3,06–4,64)×10–6 м2/сут. Проведено детальное моделирование конвективного и конвективно-диффузионного массопереноса в горизонтальном и вертикальном направлениях для представительной области. Локальные числа Пекле, рассчитанные для глинистой фации, показали, что в зоне разгрузки потока при вертикальном направлении среднего вектора скорости преобладает конвективный тип массопереноса, как в хорошо, так и в слабопроницаемых разностях, а для горизонтальной фильтрации в слабопроницаемых фациях преобладает диффузионный тип массопереноса. Приход первых порций загрязнения обусловлен связностью в пространстве хорошо проницаемых разностей. Для региональных долговременных прогнозов миграции загрязнения с характерными размерами сотни метров по вертикали и километры по горизонтали оценены эффективные параметры модели миграции в среде с двойной емкостью, в которой диффузионно-конвективный обмен глинистой и хорошо проницаемых фаций является физической основой использования этой модели. Путем обработки результатов детального моделирования получено характерное значение коэффициента массообмена порядка 6×10–8 сут–1.
1. Глинский М.Л. Моделирование последствий эксплуатации полигона глубинного захоронения жидких радиоактивных отходов Сибирского химического комбината на среднесрочный и сверхдолгосрочный периоды / М.Л. Глинский, С.П. Поздняков,
Л.Г. Черткова, А.А. Зубков, В.В. Данилов, В.А. Бакшевская, В.Н. Самарцев // Радиохимия. 2014. № 6 (56). C. 554–560.
2. Гольдберг В.М., Скворцов Н.П. Проницаемость и фильтрация в глинах / В.М. Гольдберг, Н.П. Скворцов. М.: Недра, 1986. 160 c.
3. Лехов В.А., Соколов В.Н. Экспериментальное определение коэффициента фильтрации и коэффициента диффузии в слабопроницаемых отложениях // Геоэкология. Инженерная геология. Гидрогеология. Геокриология. 2017. № 3. C. 67–76.
4. Лыков А.В. Теория теплопроводости / А.В. Лыков. М.: Высшая школа, 1967. 600 c.
5. Осипов В.И., Соколов В.Н. Глины и их свойства. Состав, строение и формирование свойств / В.И. Осипов, В.Н. Соколов. М.: ГЕОС, 2013. 576 c.
6. Поздняков С.П. Влияние схематизации неоднородности осадочных отложений на прогноз миграции загрязнения /
С.П. Поздняков, В.А. Бакшевская, И.В. Крохичева, В.В. Данилов, А.А. Зубков // Вестник Московского университета. Серия 4: Геология. 2012. № 1. C. 40–48.
7. Румынин В.Г. Геомиграционные модели в гидрогеологии / В.Г. Румынин. СПб.: Наука, 2011. 1158 c.
8. Рыбальченко А.И., Пименов М.К., Костин П.П. Глубинное захоронение жидких радиоактивных отходов / А.И. Рыбальченко,
М.К. Пименов, П.П. Костин. М.: ИздАТ, 1994. 256 c.
9. Шестаков В.М. Гидрогеодинамика / В.М. Шестаков. М.: Издательство МГУ, 1995. 368 c.
10. Япаскурт О.В. Литология: учебник для студ. высш. учеб. заведений / О.В. Япаскурт, М.: Академия, 2008. 336 c.
11. Bakshevskaia V.A., Pozdniakov S.P. Simulation of Hydraulic Heterogeneity and Upscaling Permeability and Dispersivity in Sandy-Clay Formations // Mathematical Geosciences. 2016. № 1 (48). P. 45–64.
12. Carle S.F. T-PROGS: Transition probability geostatistical software. Version 2.1 / S.F. Carle, Davis, California: University of California, 1999. 84 p.
13. Chiang W.H., Kinzelbach W. 3D-Groundwater Modeling with PMWIN / W.H. Chiang, W. Kinzelbach, New York: Springer Berlin Heidelberg, 2001. 346 p.
14. Doherty J. PEST: A Unique Computer Program for Model-independent Parameter Optimisation / Doherty J. // Water Down Under. 1994. P 551–554.
15. Fernàndez-Garcia D., Sanchez-Vila X. Mathematical equivalence between time-dependent single-rate and multirate mass transfer models / Fernandez-Garcia D., Sanchez-Vila X. // Water Resources Research. 2015. № 5 (51). P. 3166–3180.
16. Haggerty R. What controls the apparent timescale of solute mass transfer in aquifers and soils? A comparison of experimental results / R. Haggerty, C. Harvey, C. Freiherr von Schwerin, L. Meigs // Water Resources Research. 2004. V. 40, W01510. P. 1–13.
17. Harbaugh A. W. MODFLOW-2000, the US Geological Survey Modular Ground-Water Model – User Guide to Modularization Concepts and the Ground-Water Flow Process / A.W. Harbaugh, E.R. Banta, M.C. Hill, M.G. McDonald. Reston, 2000. 121 p.
18. Jury W.A. Transfer functions and solute movement through soil: theory and applications / W.A. Jury, Boston, Berlin: Birkhauser Verlag Basel, 1990. 226 p.
19. Shestakov V.M. Flow and transport modeling of liquid radioactive waste injection using data from the Siberian Chemical Plant Injection Site / V.M. Shestakov, A.A. Kuvaev, A.V. Lekhov, S.P. Pozdniakov, A.I. Rybalchenko, A.A. Zubkov, P. Davis, E.A. Kalinina // Environmental Geology. 2002. № 2–3 (42). P. 214–221.
ЛЕХОВ В.А.*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, v.lekhov@gmail.com
Адрес: Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
ПОЗДНЯКОВ С.П.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, sppozd@geol.msu.ru
БАКШЕВСКАЯ В.А.
Институт водных проблем РАН, г. Москва, Россия, bakshev@mail.ru