一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法技术

本发明专利技术涉及一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，针对现有技术存在忽略地表水与地下水之间内在联系，将放射性核素在地表水与地下水之间的迁移行为单独进行评估造成的结果失真的技术问题。用Manning方程计算地表水径流运动；用Richards方程计算地下水的渗流运动，采用双重节点的方法，用Darcy流定律实现地表与地下水间的水量交换，结合放射性核素的衰变、吸附，用对流

【技术实现步骤摘要】
一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法


[0001]本专利技术属于辐射防护领域，具体涉及一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法。

技术介绍

[0002]20世纪50年代以来，围绕核工业发展的大背景，我国先后建成了核燃料循环、核材料生产等一系列大型核设施，在运行工况或事故工况下排放的放射性核素最先污染的必定是水环境。因此，开展放射性核素在水环境中的迁移行为研究对于辐射防护及环境保护显得尤为重要。
[0003]然而目前普遍采用单一的地表水或者地下水模型计算核素的迁移、扩散行为。但是无论是水量还是其中溶解的核素，都存在地表水与地下水之间的相互转化。显然，将核素在地表水与地下水中迁移行为分开评估人为的斩断了地表水与地下水之间的内在联系，无法真实的反映核素在地表水、地下水交界面上的累积、迁移和转移过程，造成评估结果失真。
[0004]因此，为了真实、合理的评估放射性核素在水环境中的迁移行为，需要考虑实现放射性核素在地表水
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地下水中迁移、转化耦合计算。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中存在的缺陷，本专利技术的目的在于提供一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，建立地形与水文地质模型，采用Manning方程计算地表水径流运动过程；用Richards方程计算地下水的渗流运动过程，采用双重节点的方法，用Darcy流定律实现地表水与地下水之间的水量交换；结合放射性核素的衰变和吸附性质，用对流
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弥散定律实现地表水与地下水之间的溶质交换，实现所述放射性核素在地表水、地下水中迁移转化计算。
[0006]为达到以上目的，本专利技术采用的技术方案是：一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，所述方法包括如下步骤：
[0007]S1、建立地形与水文地质模型，所述地形与水文地质模型的表层地形刻画地表水径流范围，下层地层刻画地下水渗流范围；
[0008]S2、针对所述地形与水文地质模型，采用Manning方程计算地表水径流运动过程；用Richards方程计算地下水的渗流运动过程，采用双重节点的方法，用Darcy流定律实现地表水与地下水之间的水量交换，实现地表水及地下水水量耦合计算；
[0009]S3、结合放射性核素的衰变和吸附性质，用对流
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弥散定律实现地表水与地下水之间的溶质交换，最终完全实现所述放射性核素在地表水及地下水中迁移转化计算。
[0010]进一步，步骤S1中所述地形与水文地质模型通过对地形地貌，地层剥蚀、倾向，含水岩组与隔水层的空间分布，地下水类型，地下水补径排条件，断层导水性等水文地质环境的概化而构建。
[0011]进一步，所述地形与水文地质模型自上而下分为全新统冲洪积层、上更新统冲洪积层、奥陶
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志留系地层强风化层、奥陶
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志留系地层中风化层、奥陶
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志留系地层微风化层、海西中期地层强风化层、海西中期地层中风化层以及海西中期地层微风化层。
[0012]进一步，步骤S1中所述地形与水文地质模型的地形数据来源于实测数据和DEM数字高程数据。
[0013]进一步，步骤S1中所述地形与水文地质模型的地层的剥蚀、倾向、构造等数据来源于地质钻孔和岩土工程勘查钻孔柱状图。
[0014]进一步，步骤S1中所述地形与水文地质模型的水文地质参数数据来源于渗水、压水、注水、抽水试验。
[0015]进一步，步骤S2包括
[0016]在确定流域面积的条件下，由长时间序列的暴雨观测资料，得到年最大面平均雨量资料系列作为频率计算样本，选择每年的年最大面雨量，组成不同时段样本系列，按频率计算方法，得到不同设计频率的面暴雨量。
[0017]进一步，步骤S2包括
[0018]在得到所述设计频率的面暴雨的基础上，通过产流计算，得到所述设计频率的净雨过程。
[0019]进一步，步骤S2包括
[0020]采用瞬时单位线法进行汇流计算，将得到的所述净雨过程演变为出口断面的所述设计频率的流量过程。
[0021]进一步，步骤S3还包括
[0022]为了获得放射性核素在所述各地层中的吸附特性参数，采用静态批式试验，获得所述放射性核素在各地层中的分配系数K
d
。
[0023]本专利技术的效果在于：采用本专利技术所公开的一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，建立地形与水文地质模型，采用Manning方程计算地表水径流运动过程；用Richards方程计算地下水的渗流运动过程，采用双重节点的方法，用Darcy流定律实现地表水与地下水之间的水量交换，实现地表水地下水水量耦合计算，再结合放射性核素的衰变和吸附性质，用对流
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弥散定律实现地表水与地下水之间的溶质交换，最终完全实现所述放射性核素在地表水、地下水中迁移转化计算。
附图说明
[0024]图1为本专利技术所述的一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法的方法流程图；
[0025]图2为本专利技术所述的一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法中的出口断面100年一遇(P＝1％)洪水流量过程曲线图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步描述。
[0027]实施例一
[0028]如图1所示，一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，所述方法包括
如下步骤：
[0029]S1、建立地形与水文地质模型，所述地形与水文地质模型的表层地形刻画地表水径流范围，下层地层刻画地下水渗流范围。
[0030]建立地形与水文地质模型,通过对地形地貌，地层剥蚀、倾向，含水岩组与隔水层的空间分布，地下水类型，地下水补径排条件，断层导水性等水文地质环境的概化而构建。在本实施例中，模型自上而下分为全新统冲洪积层、上更新统冲洪积层、奥陶
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志留系地层强风化层、奥陶
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志留系地层中风化层、奥陶
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志留系地层微风化层、海西中期地层强风化层、海西中期地层中风化层以及海西中期地层微风化层。地形数据来源于实测数据和DEM数字高程数据。地层的剥蚀、倾向、构造等数据来源于地质钻孔和岩土工程勘查钻孔柱状图。水文地质参数数据来源于渗水、压水、注水、抽水试验等。
[0031]S2、针对所述地形与水文地质模型，采用Manning方程计算地表水径流运动过程；用Richards方程计算地下水的渗流运动过程，采用双重节点的方法，用Darcy流定律实现地表水与地下水之间的水量交换，实现地表水地下水水量耦合计算。
[0032]在本实施例中，干旱地区的冲沟无常年性水流，主要是降水后产、汇流到冲沟里的水量演变成洪水。因此，地表水主要考虑一次暴雨产生洪水径流，采用暴雨计算
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流域产流计算
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流域汇流计算三个步骤，计算一次暴雨下产生的洪水径流过程。
[0033]在确定汇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，所述方法包括如下步骤：S1、建立地形与水文地质模型，所述地形与水文地质模型的表层地形刻画地表水径流范围，下层地层刻画地下水渗流范围；S2、针对所述地形与水文地质模型，采用Manning方程计算地表水径流运动过程；用Richards方程计算地下水的渗流运动过程，采用双重节点的方法，用Darcy流定律实现地表水与地下水之间的水量交换，实现地表水及地下水水量耦合计算；S3、结合放射性核素的衰变和吸附性质，用对流
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弥散定律实现地表水与地下水之间的溶质交换，最终完全实现所述放射性核素在地表水及地下水中迁移转化计算。2.如权利要求1中所述的一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，其特征在于：步骤S1中所述地形与水文地质模型通过对地形地貌，地层剥蚀、倾向，含水岩组与隔水层的空间分布，地下水类型，地下水补径排条件，断层导水性等水文地质环境的概化而构建。3.如权利要求2中所述的一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，其特征在于：所述地形与水文地质模型自上而下分为全新统冲洪积层、上更新统冲洪积层、奥陶
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志留系地层强风化层、奥陶
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志留系地层中风化层、奥陶
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志留系地层微风化层、海西中期地层强风化层、海西中期地层中风化层以及海西中期地层微风化层。4.如权利要求1中所述的一种放射性核素地表及地下水迁移转化耦合计算方法，其特征在于：步骤S1中所述地形与...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱君，刘团团，谢添，陈超，石云峰，李婷，邓安嫦，刘瑞妮，张艾明，
申请(专利权)人：中国辐射防护研究院，
类型：发明
国别省市：