[发明专利]一种基于地下水数值模拟的放射性监测井布设方法

说明书

技术领域

本发明属于辐射防护与环境保护以及辐射环境监测领域，具体涉及一种基于地下水数值模拟的放射性监测井布设方法。

背景技术

核电厂事故工况或者某些事件下，如废液储罐破裂叠加厂房密封性破坏、地下废液输送管沟破裂等，释放的放射性废液可能进入厂址下方的地下水中。由于地下水具有隐蔽性，产生的影响不易被察觉，有可能成为放射性污染的潜在途径。为尽可能降低环境影响的风险，有必要针对正常运行、事件及事故工况，对放射性核素经由地下水途径产生的影响进行监测，从而为环境评价和核电厂管理提供依据。

目前，国内核电厂对地下水中的放射性核素监测尚处于起步阶段，主要包括建设初期探测水位时设立的部分水井以及围绕着核岛区域的一些勘探井，这些监测井位置要么过于分散，要么过于集中，消耗成本较高，而且未考虑到核电厂正常运行及事故后核素迁移的可能路径，缺少较好的理论分析和计算方法，因此无法高效地完成核电厂地下水放射性监测任务。

发明内容

针对核电厂地下水放射性监测的需要，本发明提供一种基于地下水数值模拟方法的放射性监测井的布设方法，通过利用数值模拟得到的核电厂地下水流场分布情况获得放射性核素从核电厂释放后通过地下水可能的迁移途径，继而为正常运行、事件及事故工况下地下水放射性监测提供依据。

为达到以上目的，本发明采用的技术方案是一种基于地下水数值模拟的放射性监测井布设方法，用于核电厂的放射性监测井的布置，包括如下步骤：

步骤(S1)，确定所述核电厂的厂区、核岛、以及包含所述厂区、核岛的模拟区域的位置及面积；

勘察测量所述模拟区域的水文地质数据；

步骤(S2)，利用达西定律和质量守恒定律构建数值模拟偏微分方程组，使用有限差分法进行数值模拟计算，得到所述模拟区域的数值模拟地下水流场的分布情况；

步骤(S3)，以所述模拟区域的地下水的实测水位、实测等水位分布和实测水均衡量为依据，对所述数值模拟地下水流场的模拟水位、模拟等水位分布和模拟水均衡量进行校准；

步骤(S4)，通过调整所述数值模拟计算中的所述水文地质数据，多次重复所述步骤(S2)、步骤(S3)，使所述模拟水位与所述实测水位保持一致、使所述模拟等水位分布与所述实测等水位分布保持一致、使所述模拟水均衡量与所述实测水均衡量保持一致，从而得到所述模拟区域的数值模拟地下水流场的分布图；

步骤(S5)，根据所述数值模拟地下水流场的分布图确定水力梯度方向，选择水力梯度大的所述水力梯度方向作为放射性核素通过地下水的可能迁移路径；所述水力梯度方向为等水位的梯度方向；

步骤(S6)，确定所述核岛的放射性核素释放源项，选择与所述放射性核素释放源项所对应的所述可能迁移路径作为监测迁移路径，在所述监测迁移路径与所述厂区、核岛、模拟区域的关键位置的交汇处布设地下水放射性监测井。

进一步，

在步骤(S1)中，所述水文地质数据包括降雨补给量，以及岩土的孔隙度、密度、渗透系数。

进一步，

在步骤(S3)中，

所述实测水位是所述模拟区域内现有的观测井的实测水位值；

所述实测等水位分布是所述核电厂前期已有的简易地下水水位分布图中的等水位分布；

所述实测水均衡量包括，所述模拟区域内的不同区域的实测补给量和实测排泄量，所述实测补给量、实测排泄量根据所述模拟区域的所述水文地质数据计算得到；

所述模拟水位是所述数值模拟地下水流场中相对于现有的所述监测井的位置的模拟水位值；

所述模拟水均衡量包括，所述数值模拟地下水流场的不同区域的模拟补给量和模拟排泄量。

更进一步，

所述校准包括：

保证所述模拟水位与所述实测水位最终达到保持一致的结果；

保证所述模拟等水位分布与所述实测等水位分布最终达到保持一致的结果；

保证所述模拟补给量与所述实测补给量最终达到保持一致的结果；

保证所述模拟排泄量与所述实测排泄量最终达到保持一致的结果。

进一步，

在步骤(S6)中，所述关键位置包括：核岛外墙面、厂址边坡、厂外地表水体。

进一步，

在步骤(S2)中，使用有限元法代替所述有限差分法进行模拟计算，得到所述模拟区域的数值模拟地下水流场的分布情况。

本发明的有益效果在于：