CC BY
63Работа основоположников применения ядерно-
ф изических методов для изучения торфа и торфяных отложений Михаила Петровича Воларовича и Николая Владимировича Чураева не утратила актуальность до настоящего времени. В работе, представленной в настоящем издании, дано теоретическое обоснование методов наблюдений за движением воды в торфяной залежи при помощи радиоактивных индикаторов, приведены схемы закладки колодцев для измерения горизонтальной и
вертикальной составляющих грунтового потока, представлена методика
проведения исследований и дан анализ получеДны хфЕввренитактивности отдельных участков непосредственно в торфяной залежи разработан специальный радиобур с помещенным внутри него счетчиком у-квантов.
Предложенные в работе методики и конструкции находят применение до настоящего времени при исследовании торфяных месторождений; изменилась только наземная аппаратура в связи с развитием радиотехники и электроники.
Полезность любой работы оценивается индексом цитируемости. Ссылки на работы М.П. Воларовича и Н.В. Чураева, а также их учеников можно найти в работах различных научных школ. Это в первую очередь в работах, проводимых в Тверском государственном техническом университете, Белорусской научной школы, трудах Пермского государственного технического университета и многих других организациях, проводящих исследования торфа и торфяных месторождений.
Воларович М.П., Чураев Н.В.
РАЗРАБОТКА МЕТОДОВ НАБЛЮДЕНИЯ ЗА ДВИЖЕНИЕМ ВОДЫ В ТОРФЯНОЙ ЗАЛЕЖИ ПРИ ПОМОЩИ РАДИОАКТИВНЫХ ИНДИКАТОРОВ
Впервые статья опубликована в 1960 г. в книге «Исследование свойств торфа и протекающих в нем процессов при помощи радиоактивных изотопов».
М.: Издательство Академии наук СССР. 200 с.
Д
■ЛЯ изучения процессов передвижения воды в торфяной |ф алежи с применением радиоактивных изотопов разработано несколько методов, проверенных на опытных участках. К ним относятся: метод наблюдений за убыванием концентрации радиоактивного индикатора в колодце; метод наблюдательных колодцев и метод координатного отбора проб торфа из залежи.
Метод наблюдений за убыванием концентрации
радиоактивного индикатора в колодце, основанный на измерениях концентрации радиоактивного индикатора, введенного в колодец, пробуренный в торфяной залежи, позволяет определять расход грунтового потока, проходящего через колодец. Располагая опытные колодцы на различных участках залежи, можно исследовать грунтовой поток на значительной площади и проследить, как изменяются параметры при проведении различных осушительных мероприятий.
При работе по этому методу в залежи спиральным буром Розанова закладывается колодец на глубину 2-4 м диаметром 10-15 см. Когда в колодце установится стабильный уровень грунтовых вод, в него заливают водный раствор Na2S*O4 в количестве 2-10 мкюри и тщательно перемешивают. Начальная удельная активность N0 воды, заполняющей скважину, будет определяться количеством внесенного радиоактивного раствора и объемом воды в колодце. Проходящий через колодец грунтовый поток разбавляет раствор радиоактивного индикатора, уменьшая его удельную активность. Количество радиоактивного индикатора, введенного в колодец в начале опыта, уменьшается тем быстрее, чем больше расход грунтового потока, проходящего через колодец.
Положим, что за промежуток времени йт в колодец поступает некоторый объем йУ чистой воды, снижающий удельную активность воды в колодце на величину dN. Общий запас активности в колодце уменьшается при этом на величину dNУk, где V — объем воды в колодце. В то же время в силу неразрывности потока из колодца удаляется объем воды йУ с удельной активностью N. Количество активности, унесенной потоком, составит NdУ.
Приравнивая эти выражения, получим
УкёЫ = МУ (2)
Разделяя переменные, решая уравнение относительно N и полагая, что расход грунтового потока через колодец
ёУ
а =--------= соті,
ёт
получим
(З)
где N - концентрация радиоактивного индикатора в колодце к моменту времени т; N0 - начальная концентрация индикатора при т=0. Как видно из полученной зависимости, изменение концентрации индикатора в колодце подчинено экспоненциальному закону. Из формулы (3) можно найти выражение для расхода грунтового потока, то есть
Ум N0 а = — 1п— т N
(4)
Таким образом, по изменению удельной активности N воды в колодце можно судить об интенсивности грунтового потока в данной точке залежи. Этот способ, но в несколько иной математической форме, предложен ранее Д.И. Кочер-гиным [1] применительно к солевым растворам, однако не проверен на практике. Известны лишь несколько лабораторных опытов, показавших возможность его применения [2].
На основании значений расхода грунтового потока и площади продольного сечения заполненной водой части колодца можно подсчитать горизонтальную составляющую скорости грунтового потока, то есть
(5)
Принимая ее равной скорости фильтрации и зная величину активной пористости т торфа, определенную опи-
----Т
санными методами, можно определить скорость движения воды в порах торфа, равную
* V V = —
т
(6)
Значения скорости фильтрации можно в свою очередь использовать для определения коэффициента фильтрации Кф, если известно значение градиента напора I для данной точки залежи.
Вычисление расходов грунтового потока удобно производить, пользуясь полулогарифмическими графиками 1п Nо^ (т). При постоянном расходе грунтового потока зависимость 1п Nо/N (т), согласно (4), является линейной. Определив по графику угловой коэффициент прямой А, можно найти значения расхода грунтового потока, равные
рес. Для закладки горизонтальных колодцев в залежи прокладывали узкий глубокий шурф, в который вставляли изогнутую трубу диаметром 50-75 мм (рис. 1). После установки трубы шурф засыпался вынутым из него торфом. В нижнем конце трубы, горизонтально расположенном в залежи, сверх и снизу располагались сквозные отверстия, закрытые металлической сеткой, через которые проходила грунтовая вода. Конец трубы закрывался конической пробкой. При помощи такой же прямой трубы могли производиться наблюдения за горизонтальным движением воды в торфяной залежи (рис. 1). Проведение одновременных наблюдений за убыванием активности в изогнутой и прямой трубах позволяет найти значения составляющих скорости грунтового потока как в вертикальном, так и в горизонтальном направлениях.
Я = АУк.
(7)
Если расход грунтового потока с течением времени опыта изменяется, расчеты ведутся по отдельным линейным участкам графика, для которых соблюдается постоянство расхода. Графики 1п Nо/N (т) состоят в этом случае из отрезков ломаной линии.
Следует, однако, заметить, что удовлетворительные результаты при использовании метода наблюдений за убыванием активности в колодце получаются для скоростей движения и иных вод более 0,2 см/сутки. При меньших значениях расхода грунтового потока проведение измерений по этому году не может быть точным вследствие влияния диффузии индикатора, скорость которой становится соизмеримой со скоростью движения грунтовых вод.
Колодцы для измерения горизо н-тальной составляющей грунтового потока необходимо закладывать с вертикальной осью. Бурение таких колодцев не встречает затруднений. Значительно большие трудности вызывает закладка колодцев с горизонтальной осью для измерения величины вертикальных составляющих грунтового потока, исследование которых в некоторых случаях представляет инте-
Рис. 1. Колодцы с вертикальной 1 и горизонтальной 2 осью, служащие для измерения горизонтальной и вертикальной составляющих грунтового потока
Вертикальные колодцы обычно закладывались винтовым буром без укрепления их подводной части. Чтобы стенки колодцев в своей верхней части не осыпались, в них вставляли отрезки труб, изготовленные из кровельного железа. Патрубки диаметром 10-15 и длиной 20-40 см с фланцем, опирающимся на поверхность залежи, вставляли в выбуренные
скважины и закрывали сверху железными крышками. Если на опытном участке велась добыча или сушка торфа, обсадные трубы заглублялись в грунт таким образом, чтобы верхний край трубы был на расстоянии 25-30 см от поверхности залежи. Для этой цели при закладке колодца отрывалась лунка диаметром 50 и глубиною 40 см, которая после бурения колодца и установки патрубка с крышкой засыпалась фрезерной крошкой.
После заливки радиоактивного индикатора в колодец и перед каждым отбором проб, который производился через определенные промежутки времени, вода в колодце перемешивалась специальной мешалкой, изготовленной из деревянного стержня. На мешалке шарнирно укреплялась пробирка, в которую отбирались пробы воды из колодца. Пробирка поворачивалась вокруг горизонтальной оси, и отобранная в количестве 5-10 мл проба переливалась в чистые пробирки, которые закрывались пробками и в специальном ящике доставлялись в лабораторию.
Активность проб измерялась радиометрическими установками типа Б-2 в лабораториях, оборудованных на торфо-предприятиях, где производились полевые опыты. Блок БГС укреплялся на стене в вертикальном положении (рис. 2). Снизу в держатель трубок блока БГС вставлялся торцевой счетчик Г-25-БФЛ, закрепленный на подставке 1. Подставка поддерживалась снизу держателем катода 4, повернутым на 180° по сравнению с его обычным положением, и закреплялась винтом. Чашечка 2 располагалась на полке подставки. Проводник 3 соединял катод счетчика с корпусом блока БГС. Свинцовые томики в полевых лабораториях не применялись, поэтому естественный фон счетчиков был равен 35-40 имп/мин, то есть приблизительно в два раза превышал фон счетчика при его установке внутри свинцового домика. Для выпаривания жидких проб служил сушильный шкаф, причем чашечки (12 штук) помещались на специальном металлическом листе с отверстиями.
Пробы для приготовления препаратов объемом 1 или 2 мл отбирались из пробирок микропипеткой, соединенной резинов о й трубкой с обычным медицин-
ским шприцем. Если активность пробы была низкой, то после ее выпаривания в эту же чашечку заливались еще 2 мл исследуемого раствора, после чего проба снова высушивалась, и т. д.
Рис. 2. Установка торцового счетчика Т-25-БФЛ в блоке БГС в полевых лабораториях
Так как в расчетную формулу (4) входит отношение концентраций индикатора N0^, абсолютные значения концентрации обычно не подсчитываются, а используются пропорциональные им значения удельной активности (скорость счета импульсов для 1 мл раствора), выраженные в импульсах в минуту.
Результаты исследований скорости и расхода грунтового потока, полученные этим методом при работе на торфопред-приятиях, приведены далее.
Метод наблюдательных колодцев. Сущность этого весьма распространенного в гидрогеологических исследованиях метода [2, 3, 4, 5] состоит в следующем. В один из колодцев вводится радиоактивный индикатор и отмечается время его пуска. Затем индикатор улавливается в наблюдательном колодце, отстоящем на некотором расстоянии от первого, и отмечается время его появления. Зная расстояние между колодцами Ь, равное
обычно 1-1,5 м, и время прохождения индикатора т, можно подсчитать действительную скорость движения воды в залежи по формуле
*
(8)
Когда направление движения грунтового потока заранее неизвестно, вокруг центрального колодца закладывается по окружности шесть-восемь наблюдательных колодцев. Если направление грунтового потока известно, закладываются два колодца в направлении движения потока. Колодцы закладываются таким же способом, как было описано. Для наблюдения за скоростями движения воды в различных слоях торфяной залежи можно применять серии колодцев различной глубины или же секционные колодцы с обсадной трубой типа прибора для отбора проб грунтовой воды М.Н. Польского [6]. Для изучения движения воды в подстилающем залежь грунте использовались иглофильтровые трубы установки ЛИУ-5, фильтровое звено которых помещалось ниже дна торфяной залежи. Отбор проб и измерение активности проводились как и в первом методе. В центральный колодец, который одновременно используется для наблюдений за изменением концентрации индикатора, вводится 10-15 мкюри радиоактивного раствора Na2S*O4 или №1*. Пробы из наблюдательных колодцев отбираются в зависимости от скорости грунтового потока с интервалом от 15 минут до 6-8 часов.
Типичная кривая изменения концентрации индикатора в наблюдательном колодце в функции времени приведена на рис. 3 в виде штриховой линии. Здесь не установлено, однако, какое значение т следует принимать за время прохождения индикатора: время появления индикатора, точку перегиба или точку максимума концентрации. Мнения различных авторов, применявших в качестве индикаторов красители или соли, расходятся. Тим [2], А.И. Силин-Бекчурин [4], В.И. Аравин и С.Н. Нумеров [3] и В.И. Бреслав [7] считают, что следует вести расчеты по времени ттах, соответствующему максимуму концентрации индикатора. Слихтер считал это
неправильным И Предлагал вместо ттах брать время тп соответствующее точке перегиба, расположенной между моментом появления индикатора тп и максимумом концентрации. Он полагал, что закругления кривой выше и ниже точки перегиба обусловлены влиянием диффузии. Этой же точки зрения придерживается Г.В. Богомолов [5]. Г.Н. Каменский [2] предлагал определять значение средней скорости как половину ее максимального значения, определяемого по времени появления индикатора в наблюдательном колодце. Монтенс [8] находил среднюю скорость движения воды в отстойниках по времени прохождения через наблюдательный пункт 50% всей активности, содержащейся в потоке.
Этот метод позволяет определять скорости грунтового потока и его направление, если известно, через какой из наблюдательных колодцев, окружающих центральный, проходит радиоактивный индикатор.
Рис. 3. Типичная кривая изменения активности в наблюдательном колодце (штриховая линия) и кривая, построенная по уравнению (12) (сплошная линия)
Так как вычисления средней скорости разными способами дают результаты, отличающиеся в несколько раз, то была сделана попытка теоретически исследовать этот вопрос. В основу исследования положены следующие предположения: движение жидкости в грунте происходит с постоянной скоростью (средней); диффузия индикатора отсутствует; расход и направление грунтового потока не меняется; уровень грунтовых вод в колодцах остается постоянным.
г
Пусть в центральном колодце имеется радиоактивный раствор с удельной активностью N0. Тогда через некоторое время т0 = Ь / у”ср в наблюдательный колодец начнет поступать меченая вода, вследствие чего активность воды в этом колодце изменится по неизвестному пока закону. Поступающий в наблюдательный колодец за некоторый интервал времени йт объем меченой воды йУ изменит активность воды в колодце на величину ШУ, где N — удельная активность воды в центральном колодце, изменение которой подчинено, согласно уравнению (3), экспоненциальному закону. Пусть удельная активность воды в наблюдательном колодце к моменту времени т стала равной М; тогда количество активности, унесенной потоком из наблюдательного колодца, составит МйУ.
Изменение активности в наблюдательном колодце, равное йМ- Укн (Укн -объем воды в этом колодце), можно представить как разность между поступившей и унесенной активностью, то есть
йМУки = ШУ - МйУ. (9)
Имея в виду, что йУ = дйт, где д -расход грунтового потока через колодец, и полагая Ук= Укн, получим, подставляя значения N и Ук из формул (3) и (7),
— + АМ(т) = ЛЫ0в-Лт, (10)
йт
где М(т) - концентрация индикатора в наблюдательном колодце в функции времени.
Решая полученное линейное дифференциальное уравнение, найдем, что
М = Ш0тв~Лт. (11)
Отнеся координату времени т не к моменту появления активности в колодце, а к моменту запуска индикатора в центральный колодец, получим
М = АЫ0(т -т0)в~А(т-то), (12)
нию активности в наблюдательном колодце.
Изменение этой функции показано сплошной линией на рис. 3. Как видно из графика, теоретическая кривая М(т) довольно близка по своему характеру к получаемым экспериментальным кривым. Такой характер изменения концентрации в наблюдательном колодце связан с тем, что индикатор вводится в центральный колодец одной порцией и концентрация его с течением времени опыта убывает по экспоненциальному закону. Если вводить индикатор в колодец непрерывно, форма кривой изменения концентрации индикатора в наблюдательном колодце будет иной; соответственно изменятся и расчетные формулы.
При выводе формулы (12) предполагалось, что движение жидкости в грунте происходит с постоянной (средней) скоростью. В действительности же движение воды в залежи происходит с различными скоростями, величина которых определяется размерами водопроводящих путей в торфе. Вследствие этого активность в наблюдательном колодце должна появиться раньше и будет продолжать поступать в него дольше (штриховая линия на рис. 3), чем это предусмотрено теоретической кривой М(т). Однако при этом максимум кривой М(т) вряд ли существенно изменит свое положение, так как основная масса меченой воды все же переносится потоком со скоростями, близкими к некоторой средней скорости у*ср.
Чтобы определить интересующую нас среднюю скорость движения воды ^ср, необходимо знать время то, так как именно оно, как это ясно из уравнения (12), характеризует средние скорости движения
потока у*ср = Ь. Однако на основании од-т0
них только экспериментальных графиков изменения активности в наблюдательных колодцах значение то определить нельзя; по ним можно определить лишь значения тп и ттах. Зависимость между тн и ттах можно получить из анализа формулы (12). Исследуя экстремальные значения функции М(т), можно найти, что
где то - время, соответствующее появле-
где А - значения углового коэффициента [см. (7)], которые можно найти на основании первого метода, то есть путем наблюдений за убыванием концентрации индикатора в центральном колодце.
Таким образом, для определения средней скорости движения необходимо одновременно вести наблюдения за изменением концентрации индикатора в колодце, в который введен радиоактивный индикатор, и в наблюдательном колодце.
Окончательная расчетная формула для средней скорости грунтового потока имеет следующий вид:
У*ср =---, (14)
где сохранены прежние обозначения.
Метод координатного отбора проб торфа из залежи, разработанный нами, заключается в отборе проб из залежи с различной глубины и на различном расстоянии от колодца, в который предварительно вводится радиоактивный индикатор. При помощи этого метода удается установить зоны движения меченой воды в торфе и проследить пути и скорости ее движения по отдельным слоям торфяной залежи.
Для этой цели в колодец диаметром 10-15 см, пробуренный в залежи спиральным буром на глубину 2-4 м, заливался раствор Na2S*04 или NaI* в количестве 5-15 мкюри, причем вода в колодце тщательно перемешивалась. Перед введением индикатора колодцы несколько раз прочищались буром. Радиоактивный раствор вводился в колодец через несколько дней после его закладки. За это время приток воды к колодцу прекращался и уровень воды в нем соответствовал положению грунтовых вод. Пробы отбирались буром Инсторфа в направлении предполагаемого движения грунтового потока через промежуток времени, достаточный для того, чтобы меченая вода прошла некоторый путь от колодца в залежи.
Если направление грунтового потока заранее неизвестно, пробы отбирались в
нескольких направлениях. Время проведения координатного отбора лучше всего устанавливать по появлению активности в наблюдательных колодцах, которые закладываются на расстоянии 2-3 м от основного. Это дает уверенность в том, что меченая вода из колодца прошла на значительное расстояние и зоны ее движения можно установить достаточно точно. Пробы торфа отбирались через 0,25 м по глубине залежи (размер челнока бура) и через 0,25-0,5 м в горизонтальном направлении. Торф извлекался из челнока бура, после чего из него отжималась свободная вода. Отжатая вода через стеклянную воронку сливалась в пробирки, установленные на штативе. После каждой пробы бур, воронка и перчатки промывались в чистой воде. Чтобы бур меньше загрязнялся, рекомендуется отбирать пробы в направлении от менее активных участков к более активным, то есть от осушителя к колодцу, а не наоборот. В этом случае уменьшается также опасность переноса активности буром на участки, свободные от меченой воды.
Так как меченая вода, передвигающаяся в порах торфа, является свободной водой, легко удаляемой при отжатии, активность отобранных проб воды, установленная описанным методом в лаборатории, характеризовала содержание меченой воды в залежи на участке отбора проб. Когда вода из торфа отжималась плохо или же ее отжималось мало, в пробирки или бюксы вместо воды отбирались пробы торфа. Так как при этом излучение значительно поглощается веществом пробы, желательно торф перед измерением активности предварительно подсушивать. Вода, которую удаляют при сушке торфа, выносит радиоактивный индикатор на поверхность пробы, что уменьшает само-поглощение излучения и позволяет более точно и быстро вести измерение активности. В таблице приведены результаты измерения активности одной и той же пробы торфа при различной ее влажности, изменявшейся путем подсушивания.
Как видно из таблицы, подсушивание проб целесообразно вести до влажности примерно 50-60%. Дальнейшее снижение влажности не вызывает заметного увеличения скорости счета импульсов. Это объясняется тем, что при снижении влажно-
сти до 50-60% происходит передвижение свободной воды, содержащей растворенный радиоактивный индикатор. Дальнейшее удаление связанной воды, не растворяющей индикатор, не приводит к повышению концентрации индикатора на поверхности пробы. Следует отметить, что по сравнению с влажным торфом (ю=74,6%) скорость счета импульсов подсушенных проб увеличивается в 40-60 раз, что в шесть-семь раз повышает точность измерений активности проб торфа.
Влияние подсушивания на скорость счета импульсов проб торфа
Влажность пробы ш, % Скорость счета импульсов (за вычетом фона) N, имп/мин
74,6 60
72,4 304
65,8 1092
60,6 2006
51,7 2195
45,0 2233
35,4 2456
20,6 2162
11,4 2127
0,9 2024
Для измерения активности проб торфа в полевых условиях можно применять батарейный прибор ИМА-1 с галогенным торцовым счетчиком, но он менее точен, чем установка Б-2, и пригоден скорее для качественных, чем для количественных измерений.
Зоны движения меченой воды в торфяной залежи устанавливаются нанесением на координатную сетку значений активности проб, отобранных на исследуемом участке залежи. Проба считалась содержащей активность, если разница в скорости счета импульсов препарата N и фона ^ в три раза превышала среднюю статистическую ошибку измерения, то есть
(15)
где М - число импульсов, зарегистрированных за время т, при измерении активности препарата, а Мф и -Ф - те же величины, относящиеся к измерению фона. Вероятность того, что препарат имеет активность, составляет в этом случае 95% [9].
При измерении активности проб торфа возможно влияние естественной радиоактивности, связанной с содержанием в нем естественных радиоактивных изотопов углерода, калия, радия, тория и др. Как известно, содержание природных радиоактивных элементов семейства урана-радия в торфе весьма мало. Так, содержания радия в торфе на два-три порядка ниже, чем в глинистых отложениях [10]. Исследование естественной активности торфа, выполненное в нашей лаборатории, показало, что относительная активность торфа (активность 1 г сухого вещества) не превышает нескольких импульсов в минуту при геометрии опыта, обеспечивающей попадание в объем счетчика примерно 50% излучения. Показано, что естественная радиоактивность торфа обусловлена в основном содержанием в его зольной части изотопа К40, обладающего проникающим р- и у-излучением. Изотоп К40 содержится в природном калии в постоянном соотношении, равном 0,12%; период его полураспада составляет 1,2-109 лет. Соответствие между естественной радиоактивностью торфов и их зольностью отмечено также в работе М.П. Воларовича,
Н.Н. Степаненко и Н.А. Соколова [11]. Метод измерения естественной активности торфа (золы) можно, вероятно, применить для определения содержания калия в золе торфа быстрее и проще, чем это делается существующими химическими методами [12].
Содержание в торфе радиоактивного углерода С14 при проведении обычных радиометрических измерений практически не увеличивает скорости счета импульсов в пробах, так как С14 обладает мягким р-излучением, сильно поглощающимся в самом образце, воздухе и стенках счетчика. Как известно, по содержанию радиоуглерода в растительных остатках можно определить время, прошедшее со дня отмирания растения. Этот способ, в частности, применен и для определения возраста образцов различного торфа [13, 14]. Однако методика проведения таких измерений вследствие малого содержания С14 в торфе весьма сложна и требует применения специальных высо-
кочувствительных счетных устройств для точного количественного измерения слабого р-излучения радиоуглерода.
Приведенные данные показывают, что естественная радиоактивность практически не изменяет удельной активности проб торфа и поэтому при проведении опытов с радиоактивными индикаторами может не учитываться.
Уже описывалась методика проведения координатного отбора проб применительно к опытам с изотопом 535. Использование радиоактивного индикатора иода I131 в значительной степени упрощает наблюдения за передвижением меченой воды. В этом случае нет необходимости даже в отборе проб торфа. Наличие проникающего у-излучения у I131 позволяет измерять активность отдельных участков непосредственно в торфяной залежи. Для этой цели изготовлен специальный радиощуп с помещенным внутри него счетчиком у-квантов. Схема радиощупа приведена на рис. 4.
Рис. 4. Схема щупа для обнаружения зон движения меченой изотопом I131 воды в торфяной залежи
Радиощуп состоит из дюралюминиевого челнока 1 диаметром 30—40 мм, внутри которого находится галогенный
низковольтный счетчик 2 типа СТС-1 или СТС-5. Счетчик у-квантов окружен свинцовым экраном 3 с узкой щелью для прохода излучения. Наличие свинцового экрана и щели, как видно из рис. 4 (разрез по А-А), позволяет исследовать активность отдельных участков залежи. Без экрана счетчик регистрировал бы излучение, поступающее из всех окружающих щуп участков. При повороте радиощупа относительно вертикальной оси можно найти распределение активных зон в залежи относительно данной точки измерения. Радиус действия щупа в залежи, подсчитанный исходя из десятикратного ослабления излучения I131, равен примерно 25 см. Таким образом, радиощуп может уверенно обнаружить активность внутри зоны, определяемой величиной этого радиуса. Счетчик у-квантов находится внутри герметической ампулы 4 из плексигласа и соединяется высокочастотным кабелем 5 с полевым радиометром ПР-2. Радиометр 6 имеет батарейное питание, его пересчет-ная схема собрана на тиратронах холодного свечения МТХ-90.
Аналогично тому, как в опытах с S35 отбираются пробы буром Инсторфа, щупом ведут измерения активности торфа в залежи по координатной сетке с шагом
0,25-0,5 м. Радиощуп заглубляется в залежь и переставляется вручную при помощи рукоятки и набора штанг 7. При измерении активности участков щель свинцового экрана должна быть расположена под углом в 90° к направлению, в котором ведутся измерения. В каждой точке делается по два измерения: одно - когда щель повернута относительно направления измерений па 90° в правую сторону, и другое
- при повороте щели на тот же угол в левую сторону. В качестве окончательного результата берется среднее из этих измерений. Расхождения между параллельными измерениями, как правило, невелики. Предварительно на чистом участке залежи измеряется фон счетчика, который составляет в среднем около 7-10 имп/мин и уменьшается до 4-6 имп/мин на глубине 22,5 м. Низкий фон счетчика объясняется защитным действием толщи торфа, отсекающей наиболее мягкую компоненту космического излучения.
В зависимости от скорости счета импульсов измерения активности в каждой точке ведутся от одной до пяти минут. Число импульсов отмечается по электромеханическому счетчику, а время - по секундомеру, включаемому одновременно с радиометром. Измерения при помощи радиощупа намного облегчают и ускоряют проведение работ по координатному методу и позволяют более точно устанавливать границы активной зоны, в пределах которой в залежи распространяется радиоактивный индикатор. Однако в отличие от S35, этот метод не пригоден для длительных наблюдений, так как период полураспада I131 равен всего лишь восьми дням. Длительность опытов с радиоактивным иодом не должна превышать 1520 дней. Количество радиоактивного иода, вводимого в колодец, составляет 5-10 мкюри. Вес щупа с набором штанг не превышает 6-7 кг.
Библиографический список
1. Кочергин Д.И. Определение расхода свободных грунтовых вод. Материалы по водным изысканиям в Крыму Гидрометрическое отд., 1916, вып. 1.
2. Каменский Г.Н. Основы динамики подземных вод. Ч. II. ОНТИ, КНТП СССР, 1935.
3. Аравин В.И., Нумеров С.Н. Теория движения жидкостей и газов в недеформируемой пористой среде. ГИТТЛ, 1953.
4. Силин-Бекчурин А.И. Специальная гидрогеология. Госгеолиздат, 1951.
5. Богомолов Г.В. Основы гидрогеологии. Геолтехиздат, 1955.
6. Польский М.Н. Новый прибор для послойного отбора проб грунтовой воды. «Гидротехника и мелиорация». 1957, № 7, С. 45.
7. Бреслав В.И., Мелик-Шахназарова Г.А., Таксар И.М. Определение скорости фильтрации грунтовых вод методом меченых атомов. Изв. АН Латв. ССР, 1955, № 3(92), С. 99.
8. Montens A. Radioactive Isotopen bei der Messung von Fliefevorgangen. «Bautech-nik», 1955, H. 9, S. 297.
9. Яковлев К.П. Математическая обработка результатов измерений. ГИТТЛ, 1953.
10. Токарев А.Н., Щербаков А.В. Радиогидрогеология. Госгеолтехиздат, 1956.
11. Воларович М.П., Степаненко Н.Н., Соколов НА. Определение естественной радиоактивности торфов, сапропелей и лигнитов. Тр. МТИ, 1957, вып. V, С. 57.
12. Семенский Е.П. Технический анализ торфа. ГЭИ, 1949.
13. Либби В.Ф. Определение возраста по радиоуглероду. В сб.: «Изотопы в геологии», Изд-во иностр. лит., 1954.
14. Калп Дж., Трайон Л., Эккельманн В., Снелл В. Измерения природного радиоуглерода в Ламонте. В сб.: «Изотопы в геологии». Изд-во иностр. лит., 1954.
