3. Математичне моделювання міграції в ґрунтах

Дослідження кількісних закономірностей вертикальної міграції радіонуклідів в ґрунтах цікавить нас з декількох точок зору:

• вимивання радіонуклідів поверхневими водами із ґрунту забрудненої ділянки залежить від концентрації радіонуклідів в поверхневому шарі, а вона, в свою чергу, змінюється внаслідок вертикальної міграції.

• значення швидкості вертикальної міграції необхідне для оцінки небезпечності радіоактивного забруднення ґрунтових вод мало сорбуючими радіонуклідами.

• коріння рослин нерівномірно розподілене по глибині ґрунту, тому зміни з плином часу розподілу радіонуклідів в межах кореневого об’єму призводять до зміни їх надходження в рослини.

• вивчення вертикальної міграції радіонуклідів цікаве і з точки зору оцінки швидкості переносу елементів при ґрунтоутворюючих процесах.

Вивчення всіх наведених явищ потребує знання того, наскільки швидко мігрує той чи інший радіонуклід в конкретному ґрунті при даних умовах. В багатьох випадках необхідно вміти оцінити розподіл нуклідів в майбутньому через достатньо довгий проміжок часу. Складання обґрунтованого прогнозу міграції можливе лише на основі тих чи інших модельних уявлень про рушійні сили міграції і рівнянь, що випливають з тих уявлень.

Розвиток математичного опису явища в свою чергу потребує поглиблення експериментальних досліджень, що дозволяє організовувати комплексні дослідження за принципом динамічної взаємодії моделі і експерименту.

В залежності від форми реалізації математичні моделі міграції радіонуклідів можна розділити на імітаційні і аналітичні. Під імітаційними моделями розуміють «формалізований опис в ПЕОМ досліджуваного явища у всій його повноті на межі нашого розуміння». Їх широке застосування, почалося з розвитком електронної обчислювальної техніки, дозволило вирішувати ряд комплексних проблем, в тому числі і радіоекологічного характеру.

В залежності від степеня визначеності отриманих результатів як імітаційні, так і аналітичні моделі поділяють на детерміновані і стохастичні. При цьому, якщо в детермінованих моделях значення змінних визначається точно, то стохастичні моделі оперують з розподіленням параметрів. В такому випадку вони розглядаються як випадкові величини і характеризуються імовірнісними поняттями, такими, як математичне очікування, дисперсія і т.п. Точкові і просторові розподілені моделі відрізняються по розмірності просторового опису.

Крім розподілу моделей у відповідності з критеріями, зазначеними вище, їх можна класифікувати на статистичні і динамічні в залежності від того, чи описують вони часову динаміку процесів чи ні.

Моделі міграції радіонуклідів за специфікою охоплення розглянутих процесів, раціонально розділити на 6 груп:

- моделі міграції радіонуклідів в ґрунтах;

- моделі ареального забруднення посівів сільськогосподарських культур;

- моделі міграції радіонуклідів в системі ґрунт - рослина;

- моделі переносу радіонуклідів по харчових ланках;

- моделі транспорту радіонуклідів в агросфері;

- моделі транспорту радіонуклідів в організмі сільськогосподарських тварин.

Доцільність подібного поділу пояснюється тим, що моделі перших чотирьох груп використовуються при розробці моделей міграції радіонуклідів по харчових ланках і вони служать основою для прогнозування транспорту радіонуклідів в агросфері. Таке ділення склалось історично і набуло достатнього поширення. [10]