水文地質(zhì)項目示蹤技術(shù)運用

1、水文地質(zhì)項目示蹤技術(shù)運用    在水文地質(zhì)工程領(lǐng)域中，示蹤技術(shù)可以解決眾多的工程中的水文地質(zhì)問題，可以測定水文地質(zhì)參數(shù)，地下水滲透流速，地下水來源、年齡等一些地下水以及多孔介質(zhì)、裂隙介質(zhì)的參數(shù)和水流運動狀態(tài)，還可以解決一些有關(guān)的滲漏問題，如大壩滲漏、基坑滲漏等問題，所采用的示蹤劑也種類繁多。但示蹤技術(shù)技術(shù)仍有很多問題沒有解決，有著廣闊的應(yīng)用前景和發(fā)展空間。示蹤藥劑選擇原則：無毒、自然成本低，不受圍巖石干擾、化學(xué)性能穩(wěn)定、不改變地下水運移方向、易檢測、靈敏度高且成本相對低，至于各種示蹤劑的用量要根據(jù)示蹤劑種類的不同會有不同的選擇標準。1水文地質(zhì)工程中常用到

2、的示蹤劑11連通實驗中使用的示蹤劑(1)固體顆粒。我國常用的有谷糠、木屑、黃泥漿等，國外也常用編碼紙片。這些只適于大通道，而且它們與水的流動可有很大的差別。石松孢子也成功的得到了應(yīng)用，食鹽也是近來在連通實驗中經(jīng)常用到的一種固體顆粒的示蹤劑。(2)食用酵母菌。用食用酵母菌作示蹤劑，在我國也獲得成功的應(yīng)用。(3)小型定時炸彈。國外有成功的報道。它可隨水漂流到一些人不可接近的地方爆炸，在地面接收它的顯示，可判斷通道途徑。(4)對無水或非充滿水的通道，還可以用煙熏、放置煙幕彈等方法。這種方法一般只能作近距離實驗。l2水同位素示蹤中常用的示蹤劑目前，在地下水中常用的同位素有zH、sH、c、4c、8o、S

3、等，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，不斷有新的同位素應(yīng)用于水循環(huán)研究中，如l、nB、6Ii等。目前，同位素技術(shù)主要用于研究地下水的形成機制、地下水儲水能力和更新能力、地下水的滲漏、地下水污染源的判斷等。13一些其他的常用示蹤劑除了以上提到的一些水文地質(zhì)工程還有其他的常用到的示蹤劑，如有時候在多元示蹤實驗時經(jīng)常用到鉬酸銨、熒光素鈉和氯化鋅的組合，在滲漏問題中，溫度也是一個很有效的示蹤劑，還有一些其他的化學(xué)示劑在研究地下水運動過程以及一些其他相關(guān)問題中也是常用到的。2水文地質(zhì)中示蹤技術(shù)應(yīng)用的幾種典型21示蹤技術(shù)研究工程中的滲漏問題大壩、基坑等滲漏問題的示蹤研究是解決這些滲漏問題的一種有效手段，也是示蹤技術(shù)應(yīng)用

4、的相當多的一個方面，特別是同位素示蹤技術(shù)也是近些年來在檢查大壩滲漏問題中比較有效、可靠和廣泛應(yīng)用的一種方法。這里就簡要介紹兩種近年來廣泛應(yīng)用的同位素示蹤方法：211醫(yī)用同位素，吖示蹤技術(shù)檢查滲漏問題放射性示蹤劑的選擇原則(1)被周圍介質(zhì)吸附很少，易溶于水，且不沉淀；(2)發(fā)射射線，且能量適中，適合現(xiàn)場直接探測；(3)半衰期適應(yīng)觀測時的要求：(4)毒性低，符合輻射防護衛(wèi)生要求；(5)容易得到，價格便宜。原理介紹：含有能輻射射線的醫(yī)用同位素6Wb的金屬氧化物載體Y0溶解于酸，加水稀釋后，就制成了示蹤液。溶液中tYh的易于被土壤吸附。將示液均勻地噴射到水庫待測區(qū)域的水中，示蹤正離子在水中自由擴散。在

5、滲漏區(qū)，入滲水流挾帶著Yb動。流經(jīng)入滲口時，附近的土壤吸附，停留在土壤表面上，使該點的核輻射強度高于周圍境的輻射量。滲漏愈嚴重的區(qū)域，被吸附的放射性正離子累積量愈多，核輻射強度就會愈高。用核探測器在庫底進行逐點掃描，找出計數(shù)率高的點，就可以準確地確定水庫的滲漏位置。吖b是一種低能、無毒、半衰期適中(32d)且輻射譜線豐富的醫(yī)用同位素。在使用時控制每平方米庫底用量不超過50btci(微居里)，是不會造成對水質(zhì)和魚類污染的。因為這個劑量遠低于我國頒布的防護標準GB479284中規(guī)定的飲用水允許劑量。檢測過程和滲漏位置的確定：將示蹤液加入料桶，裝上四輪車或吊在小船船頭上，在檢測區(qū)域內(nèi)均速運行。用氧氣

6、鋼瓶加壓，通過噴嘴把示蹤液均勻地噴入水中，待其擴散、沉淀后，第二天開始檢測。將核探測器固定在四輪車上，前后牽引，沿庫(壩)坡下滑，記下起點座標。每隔2m測一條線，在每條測線上隔2m測一個點，記錄下每個測點的計數(shù)率。選l0個最低計數(shù)率和平均值作本底。每個測點的計數(shù)率和本底的比值稱為相對幅射強度，用N表示。根據(jù)所測各點的座標將其對應(yīng)的N值填到方格紙上，把N值相同的點連成曲線，此即為滲漏曲線圖。將這個圖按座標位置和比例移置到水庫平面圖上，就繪出了水庫滲漏位置圖。實踐中，N2的區(qū)域定為無滲漏區(qū)；2N<3的區(qū)域定為輕滲漏區(qū)；3N<4的區(qū)域定為滲漏區(qū)；4N<5的區(qū)域為較嚴重滲漏區(qū)；N&g

7、t;5的區(qū)域為嚴重滲漏區(qū)域或進水口。212利用滲漏嚴重區(qū)垂向速度快的特性檢測滲漏的同位素方法滲漏帶、滲漏點及裂隙、巖溶、斷層等導(dǎo)水構(gòu)造通道的測定，是測壩基、水利工程滲漏等勘察研究中十分重要的物探工作。將放射性同何素投放到井中，用示蹤儀進行追蹤測量，可查出主要滲漏點、滲漏帶、滲漏方向等。在滲漏較重的地段，垂向流速很快，示蹤儀跟蹤測量也很困難。選用具有吸附特性的同位素如n、”I(AgI化合物)等，就能容易地找到滲漏點。這是其它水文物探方法所無法取代的。213滲漏問題的一些其他方法在滲漏問題中，溫度示蹤方法也是一種很有效的方法，溫度是地卜水運動的天然示蹤劑，正常地層溫度的分布是連續(xù)且規(guī)律的，在季節(jié)氣

8、溫影響點(如鉆孔溫度曲線上的拐點)以下深郎地層的溫度將隨著深度的增加而上升。但由于地下水的運動影響，會產(chǎn)生溫度分布的異常現(xiàn)象。分析鉆孔中由于地下水流動對溫度曲線的影響，根據(jù)地層中溫度的異常變化判定地層滲流的分布情況，利用溫深曲線的異常來提取地下水滲流場的有關(guān)信息，如確定地層的滲透性、強滲漏帶、集中滲漏通道以及地下水的補給關(guān)系等。以此來確定滲漏區(qū)。還有一些常規(guī)的處理方法如壩面導(dǎo)滲、基巖帷幕灌漿等方法，不過方法上都存在一定的缺陷。22示蹤技術(shù)測定水文地質(zhì)參數(shù)、示蹤地下水活動、水利聯(lián)系的應(yīng)用(1)在測定水文地質(zhì)參數(shù)方面，單井同位素示蹤法是目前用的最多的、非常有效的一種方法，具體原理介紹如下：先采用示

9、蹤劑單井稀釋方法測定地下水流速，在示蹤物沿垂向濃度均勻分布的前提下，計算出的彌散值亦可獲得滿意的效果；條件允許時，再使用群井實驗的方法，測量出流向流速和二維彌散系數(shù)。其中單井稀釋方法是關(guān)鍵的一個步驟，一定量的示蹤劑隨地下水流動方向逐漸被稀釋，稀釋的速度與地下水流速成正比。根據(jù)示蹤劑稀釋的曲線和其他補充參數(shù)，可以計算出地下水的實際流速。采用地下水流向流速儀，可以同時測量地下水的流向和流速。采用儀器測量地下水流向時，是以地下羅盤為參照定向，對8個方向測量值以作圖法求出的。對于瞬時注源方式，可用下列公式計算地下水滲透速度：(2)調(diào)查水力聯(lián)系以及地下水流經(jīng)的具體途徑問題。連通實驗是調(diào)查水力聯(lián)系以及地下

10、水流經(jīng)途徑的一種有效的方法，在連通實驗中，一般是采用示蹤實驗法來完成。實驗是利用地下水(或一些地表水)露頭，投放和觀測指示劑或其他方式完成的。所采用的示蹤劑有食鹽、熒光粉、高錳酸鉀等，采用的方法主要有單點投源多點接收，多點投源多點接收，在地質(zhì)條件以及實驗條件不是很復(fù)雜的情況下可以得到良好的效果。但有時在接收點前如果有干擾因素，如接收點前有人員在旌工，容易影響實驗結(jié)果的可靠性。23示蹤實驗的一些其他應(yīng)用示蹤實驗在水文地質(zhì)領(lǐng)域應(yīng)用的十分廣泛，除了以上幾種應(yīng)用最多的方面，還有很多其他的應(yīng)用，如包氣帶水分運移的研究、氟里昂示蹤地下水的年齡、環(huán)境同位素示蹤地下水活動等，示蹤劑技術(shù)在油田開發(fā)中也有很好的應(yīng)用?？傊聚櫦夹g(shù)已經(jīng)成為一種有效的、可靠的、應(yīng)用非常廣泛的研究水文地質(zhì)問題的手段。3示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用發(fā)展示蹤技術(shù)是快速發(fā)展的一門技術(shù)，在未來的發(fā)展主要有以下幾個方面：(1)各種各樣的新的示蹤劑被應(yīng)用到水文地質(zhì)領(lǐng)域的研究中去，示蹤劑的類型也會變多，借鑒其他領(lǐng)域中使用的示蹤劑，如醫(yī)用、化工領(lǐng)域等中所使用的一些示蹤劑。(2)同位素示蹤方法作為一種現(xiàn)在應(yīng)用很多的示蹤方法，將會在水文地質(zhì)領(lǐng)域得到更廣闊的應(yīng)用與研究，眾多的同位素將被用到水文地質(zhì)領(lǐng)域中去。(3)對于示蹤