Водообмен в гидрогеологических структурах

Водообмен в гидрогеологических структурах и Чернобыльская катастрофа

(В 2-х частях)

УДК (504.064.3:528.8) : (504.4.054:556.314.679) : 621.039.577](477.4)

Водообмен в гидрогеологических структурах и Чернобыльская катастрофа.

В монографии рассмотрены проблемы проникновения радионуклидов в подземную гидросферу в зонах активного загрязнения территорий в результате аварии на ЧАЭС. Охарактеризовано фактическое радиоактивное загрязнение подземных вод и геологической среды в целом в Чернобыльской зоне отчуждения, включая район объекта “Укрытие” и водозаборы г. Припяти, в зоне влияния Киевской городской агломерации и мелиоративных систем.

Выполнен также анализ результатов моделирования миграции радионуклидов в водообменных системах. Показаны участие подземных вод в автореабилитационных процессах на загрязненных территориях, а также баръерная роль геологической среды, депонирующей значительную часть загрязнений, опасных для биоты и человека.

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие (Шестопалов В.М.)  5

Часть 1. Распространение Чернобыльских радионуклидов
в гид­ро­геологических структурах

Глава 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ЧЕРНОБЫЛЬСКОЙ КАТАСТРОФЫ (Шестопалов
В.М., Гудзенко В.В.)  7

1.1. Характеристика источника радиоактивного загрязнения  7

1.2. Стадии аварийного выброса радионуклидов из реактора   13

1.3. Состав и размеры радиоактивных выбросов   14

1.4. Метеорологические факторы формирования поля радиоактивного за­гряз­нения   16

1.5. Радиоактивное загрязнение поверхности почвы   21

1.6. Современное состояние объекта “Укрытие”   26

1.7. Формы нахождения и поведения радионуклидов в различных почвенно-ландшафт­ных условиях  29

Глава 2. ПРОЦЕССЫ ТРАНСФОРМАЦИИ И МИГРАЦИИ РАДИОНУКЛИДОВ В ПО­ЧВАХ (Бондаренко Г.Н., Кононенко Л.В.)   32

2.1. Радионуклиды  Чернобыльских выпадений в геохимических почвенных про­цессах.

2.2. Почвы Киевского Полесья.   34

2.3. Динамика образования мобильных форм ⁹⁰Sr и ¹³⁷Cs в почвах.   35

2.4. Миграция радионуклидов в почвах Киевского Полесья.   39

Глава 3. Радиоактивное загрязнение подземных вод в Чернобыльской зоне от­чуж­дения (Джепо С.П., Скальский А.С.)   48

3.1. Общие условия   48

3.2. Радиоактивное загрязнение грунтового водоносного горизонта в четвертичных отложениях   54

3.3. Радиоактивное загрязнение напорного водоносного горизонта в эоценовых отложениях   60

3.4. Радиоактивное загрязнение подземных вод на участках приповерхностного за­хо­роне­ния радиоактивных отходов   68

3.5. Радиоактивное загрязнение подземных вод в районе водоема-охладителя ЧАЭС   71

3.6. Задачи усовершенствования мониторинга подземных вод   78

Глава 4. РАДИОАКТИВНОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ПОДЗЕМНЫХ ВОД В РАЙОНЕ ОБЪ­ЕК­ТА «УКРЫТИЕ» (Шестопалов В.М., Кухаренко Д.Е., Панасюк Н.И., Они­щен­ко И.П., Алферов А.М.)   87

4.1. Техногенные и радиационные условия в районе объекта «Укрытие»   87

4.2. Существующая система радиогидрогеологического мониторинга   92

4.3. Геолого-гидрогеологические условия   95

4.4. Особенности формирования химического состава подземных вод   97

4.5. Радиохимический состав грунтовых вод   110

4.6. Оценка формирования радиоактивного загрязнения подземных вод   111

Глава 5. Водообмен в гидрогеологической структуре Киевской го­род­ской агломерации и миграция радионуклидов (Шестопалов В.М., Руденко Ю.Ф., Гудзенко В.В., Макаренко А.Н.)   126

5.1. Географическая характеристика   126

5.2. Геологическая характеристика   128

5.3. Гидрогеологические особенности региона   128

5.4. Гидрохимия подземных вод   132

5.5. Радионуклиды Чернобыльской аварии в подземных водах   137

5.6. Мониторинг подземных вод   151

5.7. Уроки аварии на ЧАЕС в связи с организацией питьевого водоснабжения   155

Выводы   159

Глава 6. Естественно-антропогенные особенности форми­ро­ва­ния водообмена и распределения радиоактивных веществ на ме­лиоративных системах гумид­ной зоны (Шевченко А.Л., На­сед­кин И.Ю.)   161

6.1. Общая классификация объектов. Роль различных техногенных и природных фак­торов во вторичном перераспределении радионуклидов на мелиоративных системах украинского Полесья   161

6.2. Формирование водного баланса на мелиорированных водосборах. Типизация мелиоративных систем Зоны отчуждения по условиям взаимодействия и вто­ричного загрязнения поверхностных и грунтовых вод   191

6.3. Формирование качества поверхностных и грунтовых вод на мелиоративных сис­темах ЧЗО   213

6.4. Тенденции изменения водного баланса и перераспределения радионуклидов на мелиоративных системах Полесья в ближней и дальней зонах черно­быль­ских вы­падений   220

Выводы   223

Глава 7. Экспериментальная оценка гидрологических и гидро­гео­логических процессов миграции стронция-90 в повер­х­ностный водоток (Бугай Д.А., Фрид Р., Смит Л., Курило С.М., Джепо С.П.)   228

7.1. Описание экспериментального водосбора Борщи   230

7.2. Анализ путей радиоактивного загрязнения поверхностных вод ручья   232

7.3. Элементы водного и радиационного баланса экспериментального водосбора за 1999 г.   239

Глава 8. Аномальные зоны и их роль в перераспределении ра­дио­нуклидов из поверхности почв в подземные воды (Буб­лясь В.Н., Шестопалов В.М.)   246

8.1. Проблемы, актуальность, цели и задачи исследования   246

8.2. Изученность аномальных зон быстрой миграции   252

8.3. Методика исследования   255

8.4. Ландшафтная характеристика территории ЧЗО и полигонов с позиции вли­я­ния крити­ческих морфоскульптур на перераспределение поверхностных и грунтовых вод   268

8.5. Морфологическая и морфометрическая характеристика западинных морфо­скуль­п­тур   280

8.6. Состав и свойства грунтов   283

8.7. Структура аномальных зон   295

8.8. Характеристика геоструктурных особенностей аномальных зон   303

8.9. Морфогенетические показатели и анализ развития аномальных зон   312

8.10. Характеристика влагоперетока в породах зоны аэрации   317

8.11. Влияние зон быстрой миграции на передвижение радионуклидов в пределах зоны аэрации и загрязнение подземных вод   323

8.12. Типизация морфоскульптур с аномальными свойствами   330

8.13. Районирование территории по генетическим типам морфоскульптур с аномаль­ными свойствами, их степени развития и характеру водообмена   334

Выводы   340

Глава 9. Геологическое строение и гидрогеологические условия экспериментального полигона «Пилотный участок» в районе приповерхностного захоронения радиоактивных отходов в ближней зоне ЧАЭС (Бугай Д.А., Гиллу Ф., Девиер Л., Джепо С.П., Жербо О., Жетто Д., Зварич С.М., Кашпаров В.А., Курило С.М., Матошко А.В., Олегов Д.И., Рожу Ж.Л.,  Скальский А.С.)   346

9.1. Цели и задачи проекта «Пилотный участок»   346

9.2. Геологические особенности и фильтрационные свойства пород экспе­ри­мен­тального участка   352

9.3. Режим подземных вод экспериментального участка   365

Часть 2. Моделирование водообмена и миграции
радионуклидов в гидрогеологических структурах

Глава 10. ПАРАМЕТРЫ МИГРАЦИИ ВЕЩЕСТВ В ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕДЕ (Сит­ников А.Б.)   384

Глава 11. Использование аэрокосмических данных при постро­ении моделей энергомасоообмена в геосистемах для оценки водообмена в геологической среде и радиоэко­ло­гического мониторинга (Лялько В.И., Сахацкий А.И.)   414

11.1. Современное состояние проблемы использования данных дистанционного зон­ди­ро­вания Земли при решении задач гидрогеологии и экологического мони­торинга   414

11.2. Использование материалов космических съемок для оценки гидро­гео­ло­ги­ческих условий Зоны отчуждения и идентификации основных гидрогео­ло­ги­че­ских параметров   421

Выводы   445

Глава 12. ФИЛЬТРАЦИОННЫЕ МОДЕЛИ РАЙОНА ЧАЭС (Скальский А.С., Кубко Ю.И.)   448

12.1. Математическое описание модели фильтрации подземных вод   450

12.2. Программное обеспечение   450

12.3. Упрощения гидрогеологических условий и допущения при составлении рас­чет­ной схемы математической модели фильтрации подземных вод   451

12.4. Региональная фильтрационная модель   452

12.5. Локальная фильтрационная модель ближней зоны ЧАЭС   455

12.6. Фильтрационный блок   475

Глава 13. Модельные оценки миграции радионуклидов в геоло­ги­че­скую среду (Шестопалов В.М., Богуславский А.С.)   482

13.1. Данные по загрязнению подземных вод и геологической среды в районе Киева и ЧЗО   484

13.2. Предварительная модельная оценка загрязнения ¹³⁷Cs подземных вод и пород   492

13.3. Сравнительное моделирование быстрой вертикальной миграции ¹³⁷Cs в ак­тивных и фоновых зонах   496

13.4. Двухслойная модель  вертикального и латерального переноса  консер­ва­тив­ного загрязнителя  от центральной зоны  типичной  аномальной морфо­скуль­птуры в ЧЗО   500

Глава 14. МОДЕЛЬНЫЙ ПРОГНОЗ РАДИОАКТИВНОГО ЗАГРЯЗНЕНИЯ ПОД­ЗЕМНЫХ ВОД В РАЙОНЕ ПРИПЯТСКОГО ВОДОЗАБОРА С УЧЕТОМ ЗОН БЫ­С­ТРОЙ МИГРАЦИИ (Шестопалов В.М., Кастельцева Н.Б., Руденко Ю.Ф.)   506

14.1. Схематизация гидрогеологических условий   506

14.2. Карты исходных параметров   509

14.3. Тестовые задачи   518

14.4. Региональная геофильтрационная модель   529

14.5. Геофильтрационная модель локального уровня   533

14.6. Детальное изучение миграции ¹³⁷Cs в подземных водах в условиях эксплуатации эоценового водоносного горизонта   541

14.7. Прогноз загрязнения подземных вод   551

Выводы   552

Глава 15. Прогнозная оценка миграции радионуклидов из пло­щад­ки объекта «Укрытие» и возможного их выноса в реку Припять (Богуславский А.С., Шестопалов В.М.)   558

15.1. Характеристика модели   558

15.2 Результаты моделирования   562

Выводы   567

Глава 16. Использование Чернобыльского опыта при оценке ра­дио­гид­ро­гео­логических условий в районах АЭС на при­ме­ре Хмельницкой АЭС (Руденко Ю.Ф., Романюк И.М.)   569

16.1. Физико-географическая характеристика района исследований   569

16.2. Геологическое строение   571

16.3. Гидрогеологические условия   573

16.4. Схематизация природных условий   575

16.5. Имитационное моделирование   579

16.6. Уточнение гидрогеологических параметров, оценка питания и ресурсов под­земных вод на региональной модели территории ХАЭС   585

16.6.1. Анализ естественных условий   586

16.7. Локальная модель промплощадки ХАЭС   596

16.8. Имитационное моделирование процессов миграции радионуклидов на типовом профиле   606

16.9. Прогноз изменения гидрогеологических условий в 30-ти километровой зоне ХАЭС   609

16.10. Прогноз изменения гидрогеологических условий на территории пром­пло­щадки ХАЭС и пгт. Нетешин   613

16.11. Прогноз радионуклидного загрязнения подземных вод   614

Выводы   617