Theory of absorption and spreading of liquid pollutants | Теория впитывания и распространения жидких загрязнителей

Английский. The theory and results of field experiments on podzolic soils of the Moscow region are considered. Liquids of different nature were investigated: ordinary river water used for watering and widespread kerosene, for example, jet kerosene. In experiments it is established that absorption of both liquids is closely approximated by A. N. Kostyakov power dependence. For the case when pollutants flows are induced by an independent supply of liquids to the flow head, its displacement under the constant flow width can be described by a second order Volterra integro-differential accounting equation of taking into account in its structure the delay of the absorption beginning. This equation is solved analytically under neglecting a liquid layer on the soil surface. There is fulfilled the estimation of error of the A. N. Kostyakov solution which appears because of neglecting the lag time. The case of spatial spreading occurring in the sector was experimentally investigated. It is shown that absorption starts not with the moment when the liquid is supplied, but only when the flow front reaches the considered section. This circumstance sharply slows down spreading which can be even stopped under long soillages at equalization of the layer of absorption and supply. The balance equation gets more complicated and can be solved by a finite-difference method. The consideration of the delay of the absorption beginning allows reducing the error from 22 to 8% when the length of the lag strip is calculated.

Русский. Рассмотрены теория и результаты полевых экспериментов на подзолистых почвах Подмосковья. Исследовались жидкости разной природы: обычная речная вода, используемая при поливах, и широко распространенный керосин, например, реактивный. В опытах установлено, что впитывание обеих жидкостей хорошо аппроксимируется степенной зависимостью А.Н. Костякова. Для случая, когда потоки загрязнителей побуждаются независимой подачей жидкостей в голову потока, это перемещение при постоянной ширине потока может быть описано интегро-дифференциальным балансовым уравнением Вольтерра 2-го порядка, учитывающим в своей структуре запаздывание начала впитывания. Это уравнение решено аналитически при пренебрежении слоем жидкости на поверхности почвы. Выполнена оценка погрешности решения А.Н. Костякова, которая появляется из-за отсутствия учета времени добегания. Экспериментально исследован случай пространственного растекания, происходивший в секторе. Показано, что впитывание начинается не с момента подачи жидкости, а только при достижении лба потока рассматриваемого сечения. Это обстоятельство резко замедляет растекание, которое может даже остановиться при длительных проливах при уравнивании слоя впитывания и подачи. Балансовое уравнение при этом усложняется и может решаться конечно-разностным способом. Учет запаздывания начала впитывания позволяет сократить погрешность в расчете длины полосы добегания с 22 до 8%.