временной шкалы для подземных вод. Изотопные методы и технологии, применяемые в гидрологии подземных вод, описаны в разделе 5.4. 5.4 Изотопная гидрология Для того чтобы понять поведение подземных вод, классическая гидрогеология изучает гидравлическую реакцию или движение потока в водоносном пласте под влиянием естественного или индуцированного гидравлического градиента. Такое течение можно проследить с помощью индикаторов. При использовании метода растворения в отдельной скважине, индикатор (например, бромидная или хлоридная соль) равномерно размешивается в колонне скважины со стоячей водой, а затем концентрация индикатора измеряется при опускании — соответствующего датчика. Скорость, с которой жидкость будет растворяться или вымываться из колонны с водой, позволяет оценить проницаемость водоносного пласта и определить изменение профилей течения с глубиной недалеко от скважины. С целью исследования движения воды в водоносных пластах, в точке А вводится радиоактивная соль или другой радиоактивный индикатор, концентрация которого определяется в точке взятия пробы В, расположенной вниз по течению. Такие исследования имеют ряд недостатков: исследования можно проводить только для небольших расстояний, для прохождения индикатора может потребоваться слишком большой промежуток времени, индикатор может быть поглощен водоносным пластом; может быть слишком разбавлен или пройти мимо точки снятия проб. Недавно разработанный метод использования природных изотопов в гидрологии позволяет преодолеть большинство, если не все, перечисленные выше недостатки. Почему природные изотопы? Природные изотопы попадают в подземные воды под воздействием природных или антропогенных процессов. Часто возникает необходимость провести анализ только одного набора проб, взятых в ряде точек в системе — «Изотопный снимок» — для получения представления об основных гидрологических процессах. Этот метод можно использовать как для небольших водоемов, так и для всего водосборного бассейна. Транспортный подход, который отличается от классического гидравлического подхода, позволяет получить независимую оценку существующей концептуальной гидрогеологической модели (Бокс 5.4.1), и предлагает модель, в которой не используются такие данные, как величина питания и непрерывность потока, играющие важную роль в численной модели. Природные изотопы, в частности, широко применяются для оценки систем, которые планируется использовать для аварийного водоснабжения, в особенности, глубоко расположенных систем; они позволяют получить уникальную информацию по динамике (движению), происхождению и природным условиям питания водоносных пластов, включая палео-условия, и перемешиванию подземных вод. Использование природных изотопов в гидрологии все больше рассматривается как необходимый инструмент для определения характеристик систем подземных вод, их уязвимости и устойчивости. 5.4.1 Гидродинамические модели Для интерпретации изотопных данных необходимо рассматривать гидродинамические модели движения подземных вод. Три такие (идеализированные) модели представлены на Рис. 5.4.1. Для ограниченного водоносного пласта с ограниченной площадью питания предполагается, что частицы или элементы объема двигаются с одинаковым временем перемещения вдоль параллельных линий потока до точки отбора проб — модель с поршневым режимом двухфазного потока. Концентрация радионуклидов на выходе определяется только скоростью радиоактивного распада. Время пребывания подземных вод в горизонте равно времени переноса воды через систему и радиометрическому возрасту проб подземной воды. Если известно расстояние от зоны питания, то можно определить скорость течения воды. Для фреатического водоносного пласта можно применить модель полностью смешанного водоема. Концентрация радионуклидов на выходе из системы определяется смесью различных линий потока с различными задержками, которые можно представить как среднее время нахождения в горизонте (МВТ). Это, в свою очередь, зависит от экспоненциальной, диффузионной и других функций времени переноса. Когда ограниченный водоносный пласт интенсивно эксплуатируется, его пьезометрическое давление локально снижается, что позволяет воде из мелкого водоносного пласта или поверхности, содержащей тритий, проникнуть в горизонт —-модель инфильтрации (инъекции). Процентное содержание введенного элемента можно определить по балансу массы двух радионуклидов (например, долгоживущий радиоактивный углерод и недолгоживущий тритий). 40