Проблемы гидрогеоэкологии : в 3 т. (4 кн.). Т. 2. Опытно-миграционные исследования
Покупка
Тематика:
Геология
Издательство:
Московский государственный горный университет
Год издания: 2002
Кол-во страниц: 394
Дополнительно
Вид издания:
Монография
Уровень образования:
ВО - Магистратура
ISBN: 5-7418-0123-4
Артикул: 699740.03.99
К покупке доступен более свежий выпуск
Перейти
В монографии рассматриваются теоретические основы миграционных процессов, разрабатываются концептуальные (на базе исследования краевых задач) модели массопереноса в типовых гетерогенных водоносных системах с учетом физико-химических преобразований вещества: обосновываются эффективные алгоритмы решения миграционных задач методами математического (численного) моделирования, излагаются методы планирования и четные схемы интерпретации полевых индикаторных опробований, развиваются количественные подходы к постановке и обработке данных мониторинга качества подземных вод на участках их техногенного загрязнения; обосновываются модели для прогнозирования миграции высокоплотных солевых растворов, нефтепродуктов, радионуклидов и некоторых других веществ и компонентов, представляющих угрозу для подземной гидросферы на участках загрязнения; оценивается эффективность различных методов реабилитации качеств.) подземных вод; обосновываются водоохранные мероприятия; рассматриваются особенности практической реализации предлагаемых исследований авторов на различных объектах (горнодобывающие районы, водозаборы подземных вод, участки складирования высокотоксичных, в том числе радиоактивных, отходов, атомные электростанции и др.).
Тематика:
ББК:
УДК:
ОКСО:
- 21.00.00: ПРИКЛАДНАЯ ГЕОЛОГИЯ, ГОРНОЕ ДЕЛО, НЕФТЕГАЗОВОЕ ДЕЛО И ГЕОДЕЗИЯ
- ВО - Специалитет
- 21.05.04: Горное дело
ГРНТИ:
Скопировать запись
Проблемы гидрогеоэкологии : в 3 т. (4 кн.). Т. 3 (кн. 2). Прикладные исследования, 2002, 699740.04.99
Проблемы гидрогеоэкологии : в 3 т. (4 кн.). Т. 1. Теоретическое изучение и моделирование геомиграционных процсссов, 2002, 699740.02.99
Проблемы гидрогеоэкологии : в 3 т. (4 кн.). Т. 3 (кн. 1). Прикладные исследования, 2002, 699740.01.99
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов
МОСКОВСКИЙ ГОСУ ААРСТВЕННЬIЙ ГОРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ОХРАНА ГЕОЛОГИЧЕСКОЙ СРЕАЫ В.А. МИРОНЕНКО В.Г. РУМЫНИН ПРО5ЛЕМЬI ГИАРОГЕОЭКОАОГИИ том 2 ОПЫТНО-МИГРАQИОННЫЕ ИССЛЕАОВАНИЯ Издание 2-е, cmepeomunuoe МОСКВА ИЗДАТЕЛЬСТВО МОСКОВСКОГО ГОСУ ЛАРСТВЕННОГО ГОРНОГО УНИВЕРСИТЕТА 2 о о 2
УДК 622:502 Издание осуществлено при подаержке Российского Фонда фундаментальных и прикладных исследований по проекту 98-05-78006 Мироненко В.А., Румынин В.Г. Проблемы гидроr·еожологии. В 3-х т. Т. 2. Опытно-миграционные исследования. ~ 2-е изд .. стер.- М.: Ицатепьство Московского государственного горного университета. 2002. 394 с. ISBN 5-7418-0123-4 В монографии рассматриваются теоретические основы мигранионных nроцессов. раз· рнбатываются ко1щептуальные (на базе исследования краевых задач) модели массоnереноса в тиnовых гетерогенных водоносных системах с учетом физико-химических nреобраэовuннй вешества; обое~ювываются эффективные алгоритмы решения миграционных задач мето.1а· ми математи•fеского (чис,lенного) моделирования. юлап1ются методы nланирования н расчетны~ схемы юперnрепщнн полевых индикаторных оnробованнй: раэв~•ваюн:я колнчеств~нllьlс rю:txo.lы к гюстановке и обработке данных моннторннп1 качества nодземных во.1 нц \'ЧаL·тка.х 11х техногеиного загрязнения. обосновыв>~ются модели дЛЯ nрогноэироваtlltя ми· rр>~цш• dысокоплотных солевых р>~створов. нефтепродуктов. р>~дионуклндов и некогоры\ дpyrflx uеш~ств н комnонентов. nредстав.1яюших угрозу для nодэемной гндро.:феры на ) Ч>~· l,-ках Jal·pязl!eHtiЯ; оцеюiВается эффективность различных методов реабили·1 uции качествu 110д"Jемных вод; обосновываются водоохранные мероnриятия. рассматриваются особенно· сти 11рактнчсской реалиэации nредлагаемых исследований анторов на различных объектах (1·орнодобывающие районы. водозаборы nодземных вод. участки складирования высокотокснчньlх. в том числе радиоактивных. отходов. атомные электростанции и др.) ISBN 5-7418-0123-4 УДК 622:502 © В.А. Мироненко. В.Г. Румынин, 1999 ©Издательство МГГУ. 1999 © В.А. Мироненко, В.Г. Румынин. 2002 © Издательство МГГУ. 2002
Содержание ТОМ! Предисловие ................................................................ 27 Введение ...................................................................... 29 ЧАСТЬ 1 1 Гидродинамические основы теории массопереноса в подземных водах и породах зоны аэрации ...... 34 Глава 1. Основные физические механизмы массопереноса в водоносных породах и его математическая формализация .................... 36 1.1. Формы переноса и рассеяния вещества ............... 36 1.1.1. Конвективный перенос ................................. 36 1.1.2. Диффузионный перенос .............................. .43 1.1.3. Дисперсионный перенос ............................... 45 1.1.4. Осмос и наведенные им процессы ................. 53 1.1.5. Основные представления о миграции многофазных жидкостей ......................................... 59 1.2. Базовые уравнения и краевые условия для мате матического описания миграционных процессов ....... 64 1.2.1. Общее уравнение массопереноса и его основные дифференциальные представления ........ 64 1.2.2. Уравнения миграционного потока перемен ной плотности ......................................................... 68 1.2.3. Краевые условия ........................................... 71 5
СОДЕРЖАНИЕ Глава 2. Анализ физико-математических моделей миграции в гомогенных водоносных породах ....... 7 8 2.1. Расчетная схема поршневого вытеснения ........... 79 2.2. Квазиодномерная расчетная схема продольной микродисперсии .......................................................... 82 2.3. Пространствеиные модели миграции в гомоген ных водоносных породах ............................................ 92 2.3.1. Поперечная микродисперсия в одномерном фильтрационном потоке ......................................... 92 2.3.2. Особенности пространствеиного рассеяния в условиях неодномерного фильтрационного поля ....................................................................... 103 Глава 3. Анализ физико-математических моделей миграции (макродисперсии) в гетерогенных водоносных комплексах ........................................ 11 7 3.1. Модели миграции в упорядоченного стратифи цированных пластах ............................................. 121 3 .1.1. Двухслойные системы ................................. 122 3.1.2. Многослойные водоносные пласты ............ 131 3.1.3. О значимости вертикальной конвекции в водоносных и разделяющих пластах ................. 13 7 3.2. Комплексы трещиновато-пористых пород ........ 141 3.2.1. Принципиальные модели массопереноса ... 143 3.2.2. О параметрической тождественности рас четных моделей миграции .................................... 151 6
СОДЕРЖАНИЕ 3.2.3. Об аналогии между процессами массо и теплопереноса .................................................... 153 3.2.4. Некоторые обобщенНЬiе решения и их анализ .................................................................... 154 3.3. Анализ миграции в неупорядоченно-неоднородных системах на базе стохастических моделей мак родисперсии .............................................................. 157 3.3.1. Общие представления о стохастических моделях ................................................................. 151 3.3.2. Анализ принциnиальных результатов изучения трехмерной мак родисперсии в неоднород ных средах ............................................................. 162 3.3.3. Стохастический анализ некоторых частных задач миграции в макрокеоднородных средах ..... 169 3.3.3.1. Макродисперсия при площадной инфильтрации ................................................. 169 3.3.3.2. Макродисперсия при плотностной конвекции ....................................................... 172 3.4. Макродисперсия в стохастичеси неоднородных средах с двойной пористостью .......................... 176 3.5. Основные выводы теоретического анализа ...... 179 Г лава 4. Основные представления о переносе влаги и загрязнений через зону аэрации ............... 192 4.1. Теоретические основы влагопереноса в горных породах при неполном вод о насыщении ................... 193 4 .1.1. Общая энергетическая характеристика процесса влагопереноса ........................................ 193 4.1.2. Закон движения влаги ................................. 197 7
СОДЕРЖАНИЕ 4.1.3. Влияние гетерогенности иенасыщенных сред на влагоперенос ........................................... 203 4.1.4. Математические основы вертикального влагопереноса ....................................................... 21 О 4.2. Основные представления о массопереносе в не насыщенных грунтах ................................................. 215 4.2.1. Перенос в гомогенных грунтах ................... 215 4.2.2. Особенности массопереноса в венасыщен ных гетерогенных средах ...................................... 219 Глава 5. Гидрогеохимическое описание условий и процессов, контролирующих качественный состав подземных вод ............................................ 226 5 .1. Естественный гидрогеохимический фон и его роль в проявлениях буферных свойств водонос ной системы ............................................................... 227 5.1.1. Общие сведения о качественном составе подземных вод ...................................................... 227 5.1.2. Определяющие минеральные равновесия .. 231 5.2. Основные процессы физико-химического иреобразования вещества в подземных растворах (без учета фильтрации) .................................................... 236 5.2,1. Межфазовые сорбционные и новообменные взаимодействия ..................................................... 23 7 5. 2.1.1. Равновесная сорбция (адсорбция) .... 23 7 8
СОДЕРЖАНИЕ 5.2.1.2. Модель поверхностного комплексо образования .................................................... 246 5. 2.1.3. Равновесный ионный обмен .............. 248 5.2.1.4. Модель кинетики сорбционных и ионо обменных взаимодействий ............................. 255 5.2.2. Термодинамика и кинетика процессов рас творения -осаждения ............................................. 257 5.2.3. Гомогенные (внутрифазовые) взаимодей ствия ...................................................................... 262 5.2.3.1. Комплексообразование ..................... 262 5.2.3.2. Исходные представления о коллоидных формах переноса загрязнителей ............. 264 5.2.3.3. Деструкция химических соединений 267 Г лава 6. Миграционные модели физико химических трансформаций .................................. 281 6.1. Миграция активных компонентов в гомогенных породах ...................................................................... 281 6.1.1. Сорбционные и ионообменные взаимодей ствия ...................................................................... 281 6.1.1.1. Равновесная сорбция ......................... 281 6.1.1.2. Особенности проявления кинетики сорбционных процессов ................................. 286 6.1.1.3. Ионообменные взаимодействия в потоке подземных вод ................................. 288 6.1.2. Закономерности миграции компонентов, участвующих в процессах растворения осаждения ............................................................. 292 6.1.2.1. Простейшие расчетные схемы ........... 293 9
СОДЕРЖАНИЕ 6.1.2.2. Процессы равновесного растворенияосаждения вещества применительно к растворам сложного состава на подвижных гидроге охимических барьерах ................................... 299 6.1.3. Влияние внутрифазных реакций на интенсивность массопереноса и характер концентраци онНЬiх фронтов ...................................................... 309 6.1.3.1. Расчетные схемы, учитывающие роль комплексообразования в сорбционных и ионообменных процессах ...................................... 309 6.1.3.2. Модель миграции радиоактивных растворов, содержацих коллоидные частицы315 6.1.3.3. Деструкция мигрантов ....................... 318 6.2. Модели миграции неконсервативных компо нентов в гетерогенных водоносных системах ........... 3 25 10 6. 2.1. Сорбция в стратифицированных пластах ... 3 26 6.2.2. Сорбция в стохастически неоднородНЪIХ системах ................................................................ 330 6.2.3. Миграция втрещиновато-пористыхпородах.333 6.2.3.1. Особенности межфазовых взаимо действий .......................................................... 333 6.2.3.2. Коллоидный транспорт вещества в трещиновато-пористых породах ................. 335 6. 2.3 .3. Описание деструкции вещества в трещиновато-пористых породах ................. 340 6.2.3.4. Обобщенный аналитический подход к исследованию миграции в гетерогенный системах .......................................................... 344
СОДЕРЖАНИЕ ЧАСТЪЗ 1 Численное моделирование nроцессов загрязнения nодземных вод ............................... 352 Г лава 7. Анализ принцилов и методов численного моделирования процессов загрязнения подземных вод ......................................................................... 353 7 .1. Общие представления о численных методах решения задач массопереноса и принцилах постро ения численных схем ................................................ 354 7 .1.1. Краткая характеристика методов конечных разностей и конечНЪiх элементов ......................... 354 7.1.2. Построение поля напоров ........................... 356 7 .1.3. Свойства конечно-разностных аппрокси маций одномерных уравнений переноса .............. 357 7 .1.4. Поперечная численная дисперсия .............. 365 7.1.5. Аппроксимация временной производной ... 367 7 .1. 6. Особенности задания граничных условий .. 369 7.1.7. Принципы решенияматричных уравнений .370 7.1.8. Основы метода характеристик и метода случайных блужданий .......................................... 3 73 7 .1. 9. Обобщающие выводы ................................. 3 7 5 7.2. Принципы построения численных алгоритмов для решения задач миграции подземных вод ........... 380 7 .2.1. Расщепление дифференциальных опера торов в уравнениях переноса ............................... 380 7.2.2. Схема аппроксимации составляющих пе реноса .................................................................... 382 7.3. Специфика численных моделей и схем при ана лизе различных механизмов миграции .................... 392 11
К покупке доступен более свежий выпуск
Перейти