МОДЕЛЬНІ ОЦІНКИ ІНФІЛЬТРАЦІЙНИХ ПОТОКІВ ВОЛОГИ КРІЗЬ ҐРУНТОВІ ЕКРАНИ ХВОСТОСХОВИЩ ПРОМИСЛОВИХ ВІДХОДІВ ПРИДНІПРОВСЬКОГО ХІМІЧНОГО ЗАВОДУ (М. КАМ’ЯНСЬКЕ)
DOI:
https://doi.org/10.30836/igs.2522-9753.2019.185747Ключові слова:
Придніпровський хімічний завод, інфільтраційні потоки вологи, ґрунтові екрани, хвостосховища переробки уранових рудАнотація
Математичне моделювання вологоперенесення застосовано для оцінки діапазону величини інфільтраційних потоків вологи крізь ґрунтові екрани хвостосховищ відходів переробки уранових руд на території колишнього Придніпровського хімічного заводу (м. Кам’янське), що залишився у спадок з радянських часів. Досліджуваний об’єкт знаходиться в зоні помірноконтинентального клімату (середня кількість опадів становить 540 мм/рік). Для моделювання вологоперенесення в ґрунтах зони аерації використано програмний пакет HYDRUS-1D. Застосовано так звану «системозалежну» верхню граничну умову для поверхні ґрунтового профілю, на яку впливають атмосферні умови. Для визначення верхньої граничної умови використані метеорологічні дані з метеостанції м. Дніпро (розташована на відстані 40 км). Величини інфільтраційних потоків вологи оцінені з використанням метеорологічних даних за 5 років (2001-2003; 2005-2006). Розрахунки виконано для двох типів ґрунту: «суглинок» та «супісок» (використані гідрофізичні параметри для ґрунтів «loam» і «silt» з бібліотеки HYDRUS1D), при потужності ґрунтового профілю 1 і 2 м, при наявності або відсутності рослинності на поверхні ґрунту. Згідно з отриманими результатами, інфільтраційний потік вологи може становити 107-220мм/рік (в залежності від типу модельного ґрунту та наявності або відсутності рослинності) або 20-40% річної суми опадів. Потужність ґрунтового екрану (1 або 2 м) має невеликий вплив на результати моделювання. Наявність рослинності (трав’яного покриву) на поверхні ґрунтового екрану зменшує величину річного інфільтраційного потоку приблизно на 30%.
Посилання
Chung S.-O., Horton R., 1987. Soil heat and water flow with a partial surface mulch. Water Resour. Res. 23 (12): 2175-2186 (In English).
Constantz J., 1982. Temperature dependence of unsaturated hydraulic conductivity of two soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 46 (3): 466-470 (In English).
de Marsily G. , 1986. Quantitative Hydrogeology. London: Academic Press, 464 p. (In English).
de Vries D.A., 1963. The thermal properties of soils. in Physics of Plant Environment, ed. R.W. van Wijk. Amsterdam: North Holland, pp. 210-235 (In English).
Feddes R.A., Kowalik P.J., Zaradny H., 1978. Simulation of Field Water Use and Crop Yield. New York: John Wiley & Sons, 188 p. (In English).
Food and Agriculture Organization of the United Nations. 1990. ANNEX V, FAO Penman-Monteith Formula. In: Expert Consultation on Procedures for Revision of FAO Guidelines for Prediction of Crop Water Requirements. Rome, Italy, 28-31 May 1990. Comparative analysis crop water requirement methodologies. Rome (Italy). FAO, 45 p. (In English).
Jensen D.T., Hargreaves G.H., Temesgen B., Allen R.G., 1997. Computation of Eto under nonideal conditions. J. Irrig. Drainage 123 (5): 394-400 (In English).
Kaufmann R.K., Cleveland C.J., 2008. Environmental Science. Boston: McGraw-Hill Higher Education. 552 p. (In English).
Kearns A.K., Hendrickx J.M.H., 1998. Temporal variability of diffuse groundwater recharge in New Mexico. Tech. Rep. No. 309. Socorro: N.M. Water Resour. Res. Inst. 43 p. (In English).
Keese K.E., Scanlon B.R., Reedy R.C., 2005. Assessing controls on diffuse groundwater recharge using unsaturated flow modeling. Water Resour. Res. 41: 1-12 (In English).
Leterme B., Mallants D., Jacques, D., 2012. Sensitivity of groundwater recharge using climatic analogues and HYDRUS-1D. Hydrol. Earth Syst. Sci. 16 (8): 2485–2497 (In English).
Mualem Y., 1976. A new model for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated porous media. Water Resour. Res. 12: 513-522 (In English).
Neuman S.P., Feddes R.A., Bresler E., 1974. Finite element simulation of flow in saturated-unsaturated soils considering water uptake by plants. Third Annual Report, Project ALO-SWC-77. Technion, Haifa, Israel: Hydrodynamics and Hydraulic Engineering Lab., 208 p. (In English).
Pasha E., 2018. Quantifying Groundwater Recharge Under Dynamic Seasonality in Cold Climates. A thesis presented to the University of Waterloo in fulfillment of the thesis requirement for the degree of Masters of Science in Earth Sciences. Waterloo, Ontario, Canada (In English).
Philip J. R., de Vries D.A., 1957. Moisture movement in porous media under temperature gradients. Eos Trans. AGU 38 (2): 222-232 (In English).
Ries F., Lange, J. Schmidt, S., Puhlmann H., Sauter M., 2015. Recharge estimation and soil moisture dynamics in a Mediterranean, semi-arid karst region. Hydrol. Earth Syst. Sci. 19 (3):
–1456 (In English).
Scanlon B.R., Healy R.W., Cook P.G., 2002. Choosing appropriate techniques for quantifying groundwater recharge. Hydrogeol. J,. 10: 18-39 (In English).
Simunek, J., 2015. Estimating Groundwater Recharge Using HYDRUS-1D. Engineering Geology and Hydrogeology. 29: 25-36 (In English).
Šimůnek J., van Genuchten M.Th., Šejna M., 2005. The HYDRUS-1D Software Package for Simulating the One-Dimensional Movement of Water, Heat and Multiple Solutes in Variably-Saturated Media, Version 3.0. HYDRUS Software Series 1. Riverside: University of California, Department of Environmental Sciences, 240 p. (In English).
Skalskyi O., Bugai D., Voitsekhovitch O., Ryazantsev V., Avila R., 2011. Groundwater monitoring data and screening radionuclide transport modeling analyses for the uranium mill tailings at the Pridneprovsky Chemical Plant Site (Dneprodzerginsk, Ukraine). In: The New Uranium Mining Boom: Challenge and lessons learned. ed. B. Merkel, M. Schipek. Berlin: Springer-Verlag, p. 219-228 (In English).
Sophocleous M., 1979. Analysis of water and heat flow in unsaturated-saturated porous media. Water Resour. Res. 15 (5): 1195-1206 (In English).
Stothoff S.A., 1997. Sensitivity of long-term bare soil infiltration simulations to hydraulic properties in an arid environment. Water Resour. Res. 33: 547-558 (In English).
Twarakavi N.K.C., Sakai M., Šimůnek J., 2009. An objective analysis of the dynamic nature of field capacity. Water Resour. Res. 45: 1-9 (In English).
van Genuchten M.T., 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 44: 892-898 (In English).
van Dam J.C., Huygen J., Wesseling J.G., Feddes R.A., Kabat P., van Valsum P.E.V., Groenendijk, P., van Diepen, C.A., 1997. Theory of SWAP, version 2.0. Simulation of water flow, solute transport and plant growth in the Soil-Water-Atmosphere-Plant environment. Dept. Water Resources, WAU, Report 71, DLO, Technical Document 45. Wageningen: Winand Staring Centre. 167 p. (In English).
