CC BY
224
УДК 528.44
МЕТОДИКА СОСТАВЛЕНИЯ КАРТ-СХЕМ
ДЛЯ ОЦЕНКИ РАДИАЦИОННОЙ ОБСТАНОВКИ
НА СЕМИПАЛАТИНСКОМ ИСПЫТАТЕЛЬНОМ ЯДЕРНОМ ПОЛИГОНЕ
Юлия Юрьевна Яковенко
Филиал «Институт радиационной безопасности и экологии» РГП НЯЦ РК, 071100, Республика Казахстан, ВКО, г. Курчатов, ул. Красноармейская, 2, руководитель группы геоинформационных систем (ГИС) лаборатории геоинформационных технологий, тел. 8(72251)2-58-63, e-mail: Yakovenko [email protected]
Ярослава Георгиевна Пошивайло
Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Россия, г. Новосибирск, ул. Плахотного, 10, кандидат технических наук, доцент кафедры картографии и геоинформатики, тел. (383)361-06-35, e-mail: yaroslava [email protected]
Окончание ядерных испытаний на Семипалатинском ядерном полигоне дало возможность начать поэтапное хозяйственное использование его, а также прилегающих территорий. Перед началом освоения земель указанных территорий необходимо провести оценку радиационной обстановки на отдельных участках полигона с созданием карт-схем на эти участки. Для решения этой задачи предложена последовательность этапов проведения работ с учетом особенностей объекта исследований.
Ключевые слова: карты-схемы, уровни загрязнения, ядерный полигон.
METHOD OF CHART COMPILATION FOR RADIATION ASSESSMENT AT THE SEMIPALATINSK NUCLEAR TESTING SITE
Yulia Y. Yakovenko
Branch of the Institute of Radiation Security and Ecology, RSE (Republic State Enterprise) NNC (National Nuclear Center) RK (Kazakhstan Republic), 071100, Republic Kazakhstan, EKO, Kurchatov, 2 Krasnoarmeiskaya St., GIS team manager of geoinformation technology laboratory,
tel. 8(72251)2-58-63, e-mail: [email protected] Yaroslava G. Poshivailo
Siberian State Academy of Geodesy, 630108, Russia, Novosibirsk, 10 Plakhotnogo St., Ph. D., Associate Professor of the Department of Cartography and Geoinformatics, tel. (383)361-06-35, e-mail: [email protected]
Nuclear tests completion at the Semipalatinsk nuclear testing site made it possible to start gradual economic development of this area and its neighboring territories. In order to start developing these territories, it is necessary to estimate radiation level in some parts of the nuclear site and to compile charts (schematic maps) concerning them. To solve this problem some steps concerning the intended operations taking into account the research subject peculiarities were offered.
Key words: charts, contamination levels, nuclear testing site.
Семипалатинский испытательный ядерный полигон (СИЯП) был одним из основных полигонов, на которых проводились испытания ядерного оружия. После закрытия полигона его территория стала использоваться для
ведения хозяйственной деятельности. Это обстоятельство явилось причиной проведения интенсивных исследований характера и уровня загрязнений территории полигона. К настоящему времени радиационная обстановка на территории полигона достаточно хорошо изучена. Выявлены все значимые участки радиоактивного загрязнения, основные пути и механизмы текущего и потенциального распространения радиоактивных веществ. Вместе с тем, учитывая территорию полигона и многообразие проведенных на нем испытаний, имеющаяся информация не является исчерпывающей.
Одним из основных параметров оценки радиоэкологического состояния территории являются исследования загрязнения поверхностного слоя почв. Анализируя пространственное распределение радионуклидов в почве и других объектах окружающей среды совместно с другими данными можно, с точки зрения радиоэкологии, дать объективную оценку пригодности земель к использованию ее для сельскохозяйственных нужд.
Методика составления карт-схем для загрязненных участков включает в себя несколько основных этапов:
- первичную оценку исследуемой территории средствами ГИС;
- определение границ обследования и их нанесение на карту;
- определение размера (шага) сетки;
- выполнение площадной съемки по заданной сетке;
- построение карт-схем.
Оценка исследуемой территории с помощью ГИС. Для организации и проведения полевых работ необходима предварительная комплексная оценка исследуемой территории с помощью ГИС. На данный момент ГИС-проект полигона содержит более 80 слоев с необходимой атрибутивной информацией о более 20 000 объектах.
Оценка территории включает в себя:
- определение радиационной обстановки на исследуемой территории по имеющимся данным;
- определение локальных участков с высоким уровнем загрязнения техногенными радионуклидами;
- подготовка различных картографических материалов (топографических карт, почвенных карт и др.) и космических снимков на территорию обследования.
Затем выполняется анализ всей совокупности исходных данных [1], определяется шаг сети отбора проб для проведения радиологического обследования. Как правило, масштаб проектируемой карты определяетвыбор масштаба (шага) сети наблюдений, при которой полученные данные считаются достоверными, а содержание карты определяет комплекс методов исследований. Необходимо, однако, отметить, что он не учитывает особенности территории исследований [2]. Так, при разработке плана обследования территории полигона необходимо учитывать следующие основные факторы:
- наличие информации по содержанию радионуклидов в почвах исследуемой территории;
- общие закономерности образования радиоактивного загрязнения при проведении ядерных испытаний (возможные характерные размеры пятен загрязнения, глубина отбора);
- экономическую целесообразность объема исследований.
В результате ГИС-анализа территории получают актуальные тематические карты, графики и таблицы, картографическая визуализация которыхдает ответы на поставленные вопросы исследования. Именно поэтому визуализации уделяется большое внимание, так как карты наглядно показывают степень загрязнения любой территории полигона.
Рассмотрим подробнее упомянутые выше этапы.
Определение границ обследования и размера (шага) сетки. Уточнение границ на местности проводятся работы с определением поворотных точек территории обследования при помощи геодезических измерений [3, 4]. При этом границы исследуемой территории корректируются с учетом существующего рельефа (выступы скал, штольни и т.д.). Затем для проведения радиологических обследований с помощью ГИС строится сетка, в узлах которой затем на местности будут проводиться радиометрические измерения (гамма- и бета-съемка) и отбор почвенных проб. В зависимости от площади обследования территории, сетка подразделяется на следующие категории.
1. Мелкая (локальная) сетка с размерами сторон 5х5, 5х10 или 20х20 м и с общей площадью обследования менее 0,1 км2. Такие сетки применяются, например, при обследовании припортальных, приустьевых участков штолен, скважин, а также отдельных локальных участков загрязнения. Так, для проведения радиометрического обследования припортального участка штольни сетка была построена с шагом 5x10 м и 20x20 м, в узлах которых проводились радиометрические измерения (рис. 1).
а)
б)
Рис. 1. Пример построения локальной сетки на припортальном
участке
штольни с шагом: а) 5х10 м для гамма-съемки б) 20х20 м для бета-
съемки
2. Средняя сетка с размерами сторон 50х100,100х100 и 200х200 м с площадью обследования от 0,1 до10 км2. Такие сетки применяются, например, при разработке месторождений (рис. 2).
Крупная сетка с размерами сторон
500х500 м или 1,0х1,0 км и площадью обследования более 10 км2. Такие сетки применяются, например, для обследования
территорий полигона с целью дальнейшей
передачи их в
народнохозяйственный оборот. В 2012 году была обследована юго-
восточная часть полигона площадью 2
Рис. 2. Сетка с шагом 100х250 м
850 км2 с шагом сетки 1,0х1,0 км для подготовки
комплексного радиоэкологического заключения по данной территории (рис. 3).
Полевые исследования по
заданной сетке. Съемка на местности включает в себя измерение на исследуемой территории в узлах сетки
радиометрических параметров, отбор
поверхностной пробы на глубину 5 см с площади 1,0х1,0 км. Все пробы после необходимой
предварительной
подготовки анализируются на содержание основных гамма-излучающих
Рис. 3. Сетка с шагом 1,0х1,0 км в юго - восточной части полигона
/232-
40K, 226Ra), так и искусственных
226
радионуклидов как естественных(2 (13^, 241Am, 60Co, ^
При исследованиях территории полигона применяется и другой вид съемки - гамма-спектрометрическая съемка, которая выполняется в пешеходном варианте.
По результатам полевых исследований составляются карты-схемы радиометрических параметров, а по результатам
лабораторныхисследований-карты-схемы загрязнения радионуклидами.
Если будет выявлено, что на территории имеются значительно загрязненные площади, то принимается решение о проведении дальнейших исследований, со сгущением сетки (рис. 4).
Составление карт-схем. В результате проводимых работ, были составлены карты-схемы загрязнения двух видов: c отображением загрязнений точками разных размеров, зависящих от уровня загрязнения в месте отбора проб (способ значков) и в виде площадного загрязнения (способ
картограммы со ступенчатой шкалой) [5].
Необходимо отметить, что интервал примененной на карте-схеме (рис. 4) ступенчатой шкалы соответствует показателям, содержащимся в нормативно-правовых документах Республики
Казахстан.
Способ значков
применяется если сетка не является регулярной (данные получены без сетки) или данные распределены
неравномерно (рис. 5).
Для построения карт-схем и проведения
пространственного анализа с помощью геоинформационных систем были использованы программные продукты
Условные обозначения
¡^1 граница СИЯП
I I граница юго-восточной части СИЯП
установленным нормативным Рис. 4. Сгущение сетки по
N
Цезий-137 в Бк/кг л -^рЕ
GoldenSoftwareSurfer и ArcGis (ESRI).
Обработка данных и построение карт-схем осуществлялась по следующему алгоритму.
Анализ и обработка данных исходного файла. Данные для каждой площади или участка, полученные в результате проведения полевых и (или)
лабораторных исследований, Рис. 5. Карта - схема загрязнения
формируются в отдельный
файл данных.
Создание сеточного файла. Для создания (на основе полученных данных) регулярной сетки используется программный продукт GoldenSoftwareSurfer. При этом создается сеточный файл с расширением GRD формата ASCII. Расчет регулярной сетки выполняется для файлов путем набора данных X,Y,Z любого размера.
Создание растрового набора данных с классификацией. Полученная регулярная сетка интерпретируется с помощью программного продукта ArcGIS. После создания сеточного файла SurferASCIIgrid (GRD) она конвертируется в формат ASCII (.ASC), содержащий растровые данные. Далее осуществляется конвертация файла ASCII (.ASC) в набор растровых данных при помощи инструментов геообработки приложения ArcToolbox.
Отображение в виде изолиний. После классификации набора растровых данных выполняется его экспорт в формат TIFF, который сохраняется в виде изолиний с цветовой дифференциацией (рис. 6).
Рис. 6. Уровни радиационного загрязнения на исследуемой
территории
Полученный в результате радиоэкологических исследований большой массив данных, характеризующий распределение радионуклидного загрязнения территории СИЯП, анализируется методами математической статистики и геостатистики. Так как радиационное загрязнение, как правило, носит крайне неравномерный характер и результаты с максимальными значениями единичны, то «хвост» группируется в большие интервалы, а результаты на уровне фона глобальных выпадений (который служит критерием для перехода к темному цвету), составляющие основной массив данных, группируются в малые интервалы.
Полученные карты-схемы различных масштабов являются основой для оценки радиационной обстановки на исследуемой территории полигона, и могут использоваться для принятия решений о возможности ввода таких участков в сельскохозяйственный оборот
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Нормы радиационной безопасности (НРБ-99). СП 2.6.1. 758-99. Издание официальное.- Алматы, 2000. - 80 с.
2. Стрильчук Ю. Г., Тоневицкая О. В., Яковенко Ю. Ю. Радиоэкологическое состояние западной части территории СИЯП // Сборник трудов Национального ядерного центра Республики Казахстан за 2010 г. // Под ред. Лукашенко С. Н. - Т. 2. - Вып. 3. -Павлодар: Дом печати, 2011. - С. 81-164.
3. Состав геодезических и картографических работ при изучении мест проведения ядерных взрывов на Семипалатинском испытательном полигоне / Г. А. Уставич, Ю. Ю. Яковенко, А. М. Яковенко, Я. Г. Пошивайло // Геодезия и картография. - 2013. -№ 4. - С. 2-6.
4. Вопросы межевания земель Семипалатинского испытательного полигона и прилегающих к нему территорий / Г. А. Уставич, Я. Г. Пошивайло, А. М. Яковенко, Б. Ж. Ахметов // Геодезия и картография. - 2013. - № 9. - С. 59-64.
5. Ромашова Л. А., Николаева О. Н., Волкова О. А. Применение картографического метода в изучении и решении проблем радиационного загрязнения территорий // Интерэкспо ГЕ0-Сибирь-2012. VIII Междунар. науч. конгр. : Междунар. науч. конф. «Геодезия, геоинформатика, картография, маркшейдерия» : сб. материалов в 3 т. (Новосибирск, 10-20 апреля 2012 г.). - Новосибирск: СГГА, 2012. Т. 3. - С. 194-200.
© Ю. Ю. Яковенко, Я. Г. Пошивайло, 2014
