V. Типовые элементы для анализа водной системы и определение факторов разбавления

V. Типовые элементы для анализа водной системы

и определение факторов разбавления

25. В основу определения факторов разбавления в водных объектах, рассматриваемых в составе водной системы, положена модель, учитывающая перераспределение радионуклидов между водной массой и донными отложениями.

В ходе анализа водной системы должны быть выделены следующие типовые элементы, в виде комбинации которых может быть представлено большинство реальных водных систем:

водный объект, являющийся водотоком, или участок такого водного объекта, на котором имеется явно выраженное течение, отсутствуют резкие изменения глубины и ширины водного объекта, направление осредненной скорости постоянно по всей глубине, количество воды, привносимое боковыми притоками, мало (менее 20%) по сравнению с расходом основного потока и отсутствуют устойчивые водоворотные области (далее - однородный поток);

водный объект, являющийся водоемом, площадь поверхности которого не превышает 400 км² (далее - однородный водоем);

водный объект, являющийся водоемом, площадь поверхности которого превышает 400 км² (далее - большой водоем).

26. Для однородного потока для любого радионуклида фактор разбавления Ф для ближнего по отношению к источнику сбросов радиоактивных веществ (сбросов радиоактивных сточных вод) участка водного объекта, для которого выполняется соотношение:

x < 7 · H, (12)

где:

x - продольная координата вдоль по течению водотока с началом в точке сброса, м, а H - глубина водотока, соответствующая минимальному за последние 30 лет расходу воды в водотоке с учетом притоков, м, рассчитывается по формуле, не учитывающей разбавление сброса радиоактивных сточных вод:

, (13)

а для участков водного объекта, на которых соотношение (12) не выполняется, - по формуле, учитывающей разбавление сброса радиоактивных сточных вод:

, (14)

где:

Q_disch - средний расход воды в сбросном канале источника сбросов радиоактивных веществ (сбросов радиоактивных сточных вод), м³/с; Q - минимальный за последние 30 лет расход воды в водотоке с учетом притоков, м³/с; D_тур - коэффициент турбулентной дисперсии в поперечном к течению направлении z, м²/с; B и V - соответственно ширина, м, и скорость водотока, м/с, соответствующие минимальному за последние 30 лет расходу воды в водотоке; z - поперечная координата водотока, м; z_s - поперечная координата точки сброса, м; - параметр, м, значение которого определяется соотношениями:

, (15)

где - решение уравнения

Ф2(x) = Ф1 (16)

в пределах от 0 до 7H при = 0.

Для пути облучения лиц из населения, обусловленного внутренним поступлением радионуклидов за счет употребления в пищу водных животных, фактор разбавления Ф рассчитывается с помощью формулы (13); формула (14) и соотношения (15) - (16) при этом не используются. Для пути облучения лиц из населения, обусловленного внутренним поступлением радионуклидов за счет употребления в пищу водных растений, фактор разбавления Ф рассчитывается либо с помощью формулы (13), либо с помощью формулы (14) и соотношений (15) - (16) в зависимости от места нахождения критического участка.

Поскольку на всем протяжении однородного потока такие характеристики водотока, как B, V и Q не должны значительно отличаться от средних значений по водотоку, то:

1) эти параметры должны определяться на участке, который наиболее характерен для данного однородного потока;

2) если имеют место значительные изменения указанных характеристик вдоль водотока, то данный водоток должен быть разбит на несколько участков (однородных потоков). Для каждого из этих участков должно быть вычислено значение фактора разбавления, соответствующее именно этому участку.

При расчете Ф_i по формуле (14) и соотношениям (15) - (16) гидрологические параметры водотока, такие как B, Q, H, V, определяются с учетом гидрологических изысканий или по данным гидрологической сети наблюдений (значения принимаются для наименее водного года).

Для определения коэффициента турбулентной дисперсии в поперечном к течению направлении D_тур рассматриваемого участка реки или водотока предпочтительно использовать результаты натурных исследований. Для действующих организаций этот коэффициент может быть определен по данным изучения рассеяния известного радионуклида или тепловых сбросов в двух створах реки, расположенных ниже места сброса в соответствии с формулой:

, (17)

где:

L₁, L₂ - ширина шлейфа рассеяния i-го радионуклида или подогретых вод по поперечному сечению потока для первого и второго створов соответственно, м; t₁ и t₂ - время добегания воды от места сброса до первого и второго створа соответственно, с.

При невозможности проведения натурных исследований допускается использовать расчетные зависимости:

, (18)

где:

- коэффициент пропорциональности, который зависит от морфометрических характеристик, и для малых рек и каналов находится в диапазоне значений 0,1 - 0,2, а для средних и больших рек - в диапазоне значений 0,6 - 2,0; u_* - скорость у дна, м/с, определяемая по формуле:

, (19)

где:

I - гидравлический уклон, безразмерен; g - ускорение свободного падения, м/с².

Для оценок значения величины u_* допустимо использовать зависимость:

, (20)

где V - скорость водотока, м/с.

27. Для однородного водоема фактор разбавления i-го радионуклида при постоянном сбросе в равновесных условиях определяется по формуле:

, (21)

где:

W_s - минимальная за последние 30 лет проточность водоема, м³/год; W_f - годовой фильтрационный расход водоема, м³/год; W_t - безвозвратные потери на технические нужды, м³/год; W_e - дополнительный член, равный нулю для всех радионуклидов, кроме трития, для которого он принимается равным годовому испарению воды из водоема, м³/год; V_p - объем водоема, соответствующий значению минимальной за последние 30 лет проточности водоема, м³, - постоянная распада i-го радионуклида, с^-1.

28. При сбросе в большой водоем факторы разбавления Ф_i для i-го радионуклида рассчитываются по следующим формулам:

1) для путей внешнего облучения лиц из населения:

, (22)

где:

U - скорость прибрежного течения, м/с; D - глубина большого водоема в области точки сброса, м; - постоянная распада i-го радионуклида, с^-1; x - расстояние от источника сбросов радиоактивных веществ (сбросов радиоактивных сточных вод) до точки расчета по берегу, м; y₀ - расстояние от береговой линии до точки сброса по нормали к береговой линии, м;

2) для путей облучения лиц из населения, обусловленных внутренним поступлением радионуклидов за счет употребления в пищу водных биологических ресурсов:

. (23)

При этом значения входящих в формулы (22) и (23) пространственных переменных должны удовлетворять следующим условиям:

и , (24)

где:

y - расстояние от береговой линии до точки, где определяется фактор разбавления, м.

29. После того как реальная водная система представлена в виде комбинаций типовых элементов (однородных потоков, однородных водоемов или больших водоемов), следует сначала вычислить факторы разбавления для каждого из этих элементов, а затем, для целей расчетов нормативов ДС в соответствии с главой VI настоящей Методики, выбрать из них факторы разбавления, характерные для критических участков.