Моделирование миграции загрязнения

Самым показательным примером миграции многокомпонентного раствора является массоперенос при техногенном загрязнении, которое чаще всего представлено не одним компонентом. Целесообразность применяемой методики решения задач массопереноса практически всегда определяется затратами на получение результата. Вследствие этого, представляется целесообразной поэтапная схема моделирования массопереноса при техногенном загрязнении. Каждый последующий этап выполняется после получения отрицательных результатов предыдущего.

1. Геофильтрационная модель

На первом этапе необходима только стационарная геофильтрационная модель в реальных напорах. Кроме того, необходимо знание интенсивности источников загрязнения, т.е. количества воды и массы загрязнения, попадающего в зону аэрации. На основании этих сведений можно решить стационарную задачу массопереноса (разбавления) и оценить концентрации загрязнений в необходимых местах. Вследствие полного неучета этой моделью физико-химических процессов, полученное решение является самым жестким.

2. Геомиграционная схематизация

На втором этапе решается задача нестационарного переноса нейтрального вещества. Необходимо для всех пластов и водоупоров дополнительное определение активной пористости, величина которой с успехом может быть получена из литературных источников и теоретического анализа структуры водовмещающих пород. Результатом является определение минимального срока продвижения загрязнения до защищаемого объекта или максимальная область распространения загрязнения на расчетный срок. На этом этапе достаточно легко оценить радиоактивный распад вещества и дать приближенные оценки сорбции (хемосорбции).

3. Создание гидрогеохимической системы

На третьем этапе необходимо исследование гидрогеохимической системы, включающей подземные воды, внедряющиеся растворы и породы. Система минимизируется и/или разбивается на отдельные подсистемы - новые системы, включающие минимальный набор линейно-независимых компонентов. Наилучшим вариантом является редукция системы к однокомпонентной, т.е. к одному веществу, которое может существовать как в жидкой, так и в твердых фазах, обменивающихся между собой массой этого вещества. Такой прием возможен при исследованиях миграции некоторых тяжелых металлов. Если удалось редуцировать многокомпонентную систему до ряда однокомпонентных, то можно решать задачу методом второго этапа. Физико-химические процессы не вносят существенных изменений в алгоритм моделирования, но требуют дополнительного набора параметров.

4. Миграция многокомпонентного раствора в многофазной системе

На четвертом этапе моделируется миграция многокомпонентного раствора в многофазной системе. Естественно, что и здесь должна быть проведена разумная минимизация гидрогеохимической системы, иначе не одно вычислительное устройство не решит этой задачи за обозримые сроки. Модели обслуживающие этот этап еще плохо разработаны. Наилучшим, в случае необходимости решения таких задач, пока является моделирование по линиям тока.