Численные расчеты
Исходные данные и результаты оценки потерь почвы приведены в табл. 1-3.
Таблица 1. Результаты расчетов размывания ХВХ без учета климатических условий.
| Месяц | p1 | p2 | p1/(p1+p2) | t, Н/м2 | Кол-во дней с Uе ³ 8 м/с | Uе в учетные дни, м/с | Потеря Q, кг/м2 | Потеря Q, мм | |||||||||
| Январь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,320 | 2,5 | 8,1 | 0,004 | 0,003 | |||||||||
| Февраль | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,590 | 5 | 11,0 | 0,418 | 0,321 | |||||||||
| Март | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,568 | 17,5 | 10,8 | 1,226 | 0,943 | |||||||||
| Апрель | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,527 | 15 | 10,4 | 0,717 | 0,552 | |||||||||
| Май | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,487 | 15 | 10,0 | 0,469 | 0,361 | |||||||||
| Июнь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,600 | 20 | 11,1 | 1,820 | 1,400 | |||||||||
| Июль | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,547 | 15 | 10,6 | 0,873 | 0,671 | |||||||||
| Август | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,855 | 10 | 13,25 | 3,750 | 2,885 | |||||||||
| Сентябрь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,395 | 5 | 9,0 | 0,042 | 0,033 | |||||||||
| Октябрь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,955 | 2,5 | 14,0 | 1,343 | 1,033 | |||||||||
| Ноябрь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,395 | 7,5 | 9,0 | 0,063 | 0,049 | |||||||||
| Декабрь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,702 | 5 | 12,0 | 0,896 | 0,689 | |||||||||
| Суммарные потери за год | 11,621 | 8,939 |
Таблица 2. Результаты расчетов размывания ХВХ с учетом климатических условий.
| Месяц | p1 | p2 | p1/(p1+p2) | t, Н/м2 | Кол-во дней с Uе ³ 8 м/с | Uе в учетные дни, м/с | b | Условия | Потеря Q, кг/м2 | Потеря Q, мм | |||||||||||
| Январь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,320 | 2,5 | 8,1 | 0 | снежный покров | 0 | 0 | |||||||||||
| Февраль | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,590 | 5 | 11,0 | 0 | снежный покров | 0 | 0 | |||||||||||
| Март | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,568 | 17,5 | 10,8 | 0,5 | дождь | 0,613 | 0,472 | |||||||||||
| Апрель | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,527 | 15 | 10,4 | 0,5 | дождь | 0,359 | 0,276 | |||||||||||
| Май | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,487 | 15 | 10,0 | 1 | 0,469 | 0,361 | ||||||||||||
| Июнь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,600 | 20 | 11,1 | 1 | 1,820 | 1,400 | ||||||||||||
| Июль | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,547 | 15 | 10,6 | 0,5 | трава | 0,436 | 0,336 | |||||||||||
| Август | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,855 | 10 | 13,25 | 0,5 | трава | 1,875 | 1,442 | |||||||||||
| Сентябрь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,395 | 5 | 9,0 | 0,5 | трава | 0,021 | 0,016 | |||||||||||
| Октябрь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,955 | 2,5 | 14,0 | 0,5 | дождь | 0,671 | 0,516 | |||||||||||
| Ноябрь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,395 | 7,5 | 9,0 | 1 | 0,063 | 0,049 | ||||||||||||
| Декабрь | 0,5 | 0,1 | 0,833 | 0,702 | 5 | 12,0 | 0 | снежный покров | 0 | 0 | |||||||||||
| Суммарные потери за год | 6,327 | 4,867 |
По математической программе МИФ была проведена серия одномерных, двумерных и трехмерных численных расчетов. В одномерном случае проведены численные расчеты на получение стационарного распределения концентрации радона на стыке подпочвенного и приземного слоев. В одномерных расчетах установившегося распределения концентрации Rn, выходящего из почвы в атмосферу, проведено исследование методики на точность и выбрана разностная сетка по вертикали. Проведены сравнения с аналитическими решениями и с экспериментальными данными. Эти расчеты при отсутствии ветра позволяют оценить характерную высоту облака с его повышенным содержанием, подобрать коэффициенты модели, соответствующие изучаемому региону.
После этого были проведены двумерные и трехмерные численные расчеты для изучения радонового поля над хвостохранилищем. Цель этого этапа моделирования состоит в определении теоретических пределов распространения вредной для здоровья концентрации радона, а также нахождение метеорологических условий, наиболее способствующих распространению радона.
По одномерной программе УРАН был проведен ряд расчетов с параметрами: L=1м, l=0 сут-1, , 0 £ x £ 1 м, 0 £ t £ 50 лет. Коэффициенты D=8.0·10-5cм2/cут, D4=4.0·10-6cм2/cут, D5=0.08, Kd1=260см3/г, Kd2=50 см3/г, Kd3=500 см3/г, g=10-2 сут-1, b(C3)=bmax–C3(bmax–bmin)/C3max, C3max=300мг/л, bmax= =0.45·10-1 сут-1, bmin=0, a=7.7·10-7 сут-1, v1=v(t)/(Kd1·g) cм/cут, v2=v(t)/(Kd2·g) см/сут, g=1.1 см3/г, f=5·10-5 сут-1. v(t)=vmax–t(vmax–vmin)/tmax, vmax=400, vmin=200. Граничные условия на верхней границе: С1=6.0, С2=12, С4=21мг/л, С5=0.5 мг/л, на нижней границе: С1=C1n, С2=C2n, С4=C4n.
На рис. 34-37 приведена зависимость полученных концентраций от глубины на моменты времени t=1год, 15 лет,50 лет (с 1955г. по 2005 г.).
Рис. 34. Профили концентраций С1, С2, С3, С4 и суммарной концентрации С через 1год.
Рис. 35. Профили концентраций С1, С2, С3, С4 и суммарной концентрации С через 15 лет.
Рис. 36. Профили концентраций С1, С2, С3, С4 и суммарной концентрации С через 50 лет.
Рис. 37. Профили концентраций С1, С2, С4 через 50 лет.
На рис. 38-40 приведена зависимость полученных концентраций от времени в точке x=1м.
Рис. 38. Зависимость С1 от времени в точке x = 1 м.
Рис. 39. Зависимость С2 от времени в точке x = 1 м.
Рис. 40. Зависимость С3 от времени в точке x = 1 м.
Согласно расчетам и построенным на их основе графиков очевидно, что анион-комплексные соединения урана с концентрацией С2 (составляющие ~ 15% от общего содержания урана, сбрасываемого с промотходами) практически за год пробивают защитный слой суглинка и далее эта форма урана в суглинке нарастает за счет концентрации С1. При этом, в основном за счет конвективного переноса, доминирующего в первые годы работы ГМЗ КГРК в виду максимального объема сбросных отходов и концентрации урана в них, происходит наиболее интенсивное смещение всех форм урана вглубь водовмещающих пород ХВХ.
В дальнейшем ввиду накопления пульпового остатка выщелоченной породы, снижения объёма и концентрации урансодержащих промстоков и, как следствие, рассредоточение стока по поверхности водовмещающих пород, интенсифицируется процесс сорбции урана породами хвостохранилища.
