[发明专利]基于放射性元素沉降模型的降雨时地表γ辐射剂量率的计算方法

权利要求书

1.一种基于放射性元素沉降模型的降雨时地表γ辐射剂量率的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)建立降雨时地表γ辐射剂量率模拟模型，过程如下：

1.1)建立土壤水分一维非饱和流动方程：

其中，θ表示土壤体积含水率，t表示时间，z表示土壤深度，D(θ)与K(θ)分别表示非饱和土壤水扩散率与导水率；

本底辐射值函数：

其中，X表示γ辐射吸收剂量率，C_Ra、C_Th、C_K分别表示土壤中²²⁶Ra、²³²Th、⁴⁰K的含量，a，b，c为拟合系数；

1.2)建立放射性元素沉降方程：

对于²¹⁸Po，

dC_Po-a＝(-ΛC_Po-a+λ_RnC_Rn-λ_PoC_Po-a)dt

dC_Po-e＝(ΛC_Po-a-λ_PoC_Po-e)dt

对于²¹⁴Pb，

dC_Pb-a＝(-ΛC_Pb-a+λ_RnC_Rn-λ_PbC_Pb-a)dt

dC_Pb-e＝(ΛC_Pb-a+λ_PoC_Po-e-λ_PbC_Pb-e)dt

对于²¹⁴Bi，

dC_Bi-a＝(-ΛC_Bi-a+λ_RnC_Rn-λ_BiC_Bi-a)dt

dC_Bi-e＝(ΛC_Bi-a+λ_PbC_Pb-e-λ_BiC_Bi-e)dt

其中，记单位面积空气柱中及对应单位面积地面的²¹⁸Po、²¹⁴Pb、²¹⁴Bi、²²²Rn的总量之和分别为C_Po、C_Pb、C_Bi、C_Rn，降雨区域单位面积空气柱中²¹⁸Po、²¹⁴Pb、²¹⁴Bi总量分别为C_Po-a、C_Pb-a、C_Bi-a，对应单位面积地面的²¹⁸Po、²¹⁴Pb、²¹⁴Bi的总量分别为C_Po-e、C_Pb-e、C_Bi-e，²¹⁸Po、²¹⁴Pb、²¹⁴Bi、²²²Rn的衰变常数分别为λ_Pb、λ_Pb、λ_Pb、λ_Rn；

致剂量函数：

其中，Y表示监测仪器探测到的吸收剂量率，L表示积分区域的半径，E_Bi，E_Pb表示²¹⁴Bi，²¹⁴Pb的加权能量，A_Bi，A_Pb表示地面²¹⁴Bi，²¹⁴Pb的面比活度，μ_en/ρ表示吸收点的质能吸收系数，h表示监测仪器离地高度；

2)输入降雨量数据以及土壤初始含水率，通过土壤水分一维非饱和流动方程得到降雨时各个时刻的土壤含水率，再将含水率代入到本底模型中求得本底辐射值；

输入降雨量数据模拟出放射性元素沉降到地面的活度，再由放射性活度根据制剂量模型得到地表γ辐射剂量率上升值；

本底辐射值和地表γ辐射剂量率上升值相加，得到地表γ辐射剂量率预测数据。

2.如权利要求1所述的基于放射性元素沉降模型的降雨时地表γ辐射剂量率的计算方法，其特征在于，所述步骤1)的一维非饱和流动方程与步骤2)的放射性元素沉降方程中，以降雨量数据采样的时间间隔为分段单位在时间上分段求解，即除0～5min初始值采用给定值，其后每段的初始值都采取上一段的最终值。