示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用

（云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八二零隊(duì) 云南玉溪653100）

（云南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局八二零隊(duì) 云南玉溪653100）

隨我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使得水文地質(zhì)工作在近幾年取得了飛速的發(fā)展。同時，水文地質(zhì)工程是一門較為復(fù)雜的工程科目，它在工作過程中容易受到自然環(huán)境的影響。但是，在現(xiàn)階段的水文地質(zhì)工程中有一種最有效的探測方法，那就是化學(xué)示蹤技術(shù)。因?yàn)樵摷夹g(shù)具有很強(qiáng)的科學(xué)性和先進(jìn)性，使其在水文地質(zhì)工作中得到了重點(diǎn)的應(yīng)用。通過對示蹤技術(shù)的基本闡述，以及結(jié)合具體的工程案例進(jìn)行分析，探討示蹤技術(shù)的具體應(yīng)用和發(fā)展前景。

示蹤技術(shù)水文地質(zhì)應(yīng)用措施

示蹤技術(shù)在當(dāng)前的水文地質(zhì)工程領(lǐng)域中，應(yīng)用范圍極為廣泛，并且還有一定的發(fā)展空間。它可以對水文地質(zhì)和地下水的大概情況進(jìn)行有效的測定，與此同時，還可以解決大壩的滲漏問題，或者是工程基坑的滲漏問題等。但是示蹤技術(shù)在使用過程中需要有過硬的專業(yè)素質(zhì)和技能，并且其本身還存在許多的問題沒有得到解決。所以，在使用過程中要在安全得以確保的情況下開展工作。

1 示蹤技術(shù)的概括

一般來講，示蹤技術(shù)就是根據(jù)物體運(yùn)動的主要方式和方向，通過一些放射性元素，或者是非放射性元素使其方式轉(zhuǎn)變的過程。在示蹤技術(shù)中，其使用過程最為重要的就是對示蹤劑的選用，通常來講，示蹤劑主要分為人工和天然的。人工示蹤劑主要是指在人類意識下所合成的非天然成分的示蹤劑，比如，熒光棒，有機(jī)氯化物等，而天然的示蹤劑主要包括、溫度、空氣、濕度、自己水中所包含的同位素等。在水文地質(zhì)的工程過程中，在進(jìn)行示蹤實(shí)驗(yàn)時，對示蹤劑的選取是使用有著非常嚴(yán)格的要求，因?yàn)檫@些化學(xué)藥劑必須要有較強(qiáng)的溶解性和穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)。

2 示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)中的應(yīng)用

隨著近幾年我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，以及水文地質(zhì)工程中測量手段的不斷完善和提高，使得示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)的工程中有了較為廣泛的發(fā)展。但是，由于該技術(shù)使用過程中需要和依賴較多的技術(shù)，所以在使用期間還是有一定的難度。

2.1 準(zhǔn)確的投放地點(diǎn)

在水文地質(zhì)工程進(jìn)行示蹤技術(shù)的實(shí)驗(yàn)時，為了避免示蹤劑投放地點(diǎn)對實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的直接影響，保證示蹤劑能夠準(zhǔn)確的隨水流流入天然的鉆孔當(dāng)中。在選擇對其投放的地點(diǎn)時，首先要對預(yù)選投放區(qū)域地下水的大致流向和動態(tài)進(jìn)行全面具體的勘察，在選擇具體投放地點(diǎn)時，要選擇地下水的上游為示蹤劑的投放點(diǎn)，之所以選擇上游的地下水為投放地點(diǎn)，是因?yàn)樵撎幘哂休^高的透水性。所以在整個水文地質(zhì)工程中應(yīng)用示蹤技術(shù)進(jìn)行勘察工作時，對示蹤劑投放地點(diǎn)的靈敏度測試是非常有必要的。其次，在投放試劑的過程中，要選擇有較高透水性的的含水層作為投放孔的鉆孔位置。最后，在選擇試劑量多量少的過程中，要根據(jù)實(shí)際現(xiàn)場的地下水流規(guī)模以及實(shí)驗(yàn)儀器的靈敏度進(jìn)行綜合性的分析。

2.2 投放方式的選擇

目前我國示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)勘察工程中，所選用的試劑投放方式主要分為瞬時投放法和連續(xù)不間斷投放法。

2.2.1 連續(xù)不間斷投放法

一般情況下，連續(xù)不間斷的投放方式主要是指在選擇具有一定量濃度的示蹤劑后，根據(jù)預(yù)先選擇好的投放地點(diǎn)通過水流的流向和流速進(jìn)行試劑的投放，并且在數(shù)據(jù)的測量期間，要保證水流流速的勻速。與此同時，要選擇在離上游試劑投放地點(diǎn)有一定距離程度的下游為檢測位置，上下游投放地點(diǎn)與檢測地點(diǎn)要有一定的距離要求，這樣才能夠讓水流中的試劑與水充分的混合均勻。在選擇運(yùn)用連續(xù)不間斷的投放方式時，要注意通過該方式獲取的試劑濃度在正常情況下會呈現(xiàn)出較為規(guī)則、明顯的曲線，該現(xiàn)象有利于后期對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的精確計算，但是該方式必須要在投放地點(diǎn)進(jìn)行連續(xù)不斷的投放，進(jìn)而使示蹤劑在此過程中出現(xiàn)過量的損失，導(dǎo)致了勘察成本在一定程度上有所提高。

2.2.2 瞬時的投放方式

相比之下瞬時的投放方式是通過對已知濃度的示蹤劑在短時間內(nèi)進(jìn)行投放，然后在下游地區(qū)展開檢測的方式。它是在相同要求的條件下，選擇能夠使試劑充分混合的斷層面為投放地點(diǎn)，這樣不僅可以節(jié)省投放時間，而且還可以確保試劑在地下水向下游運(yùn)移的過程中，具備一定的濃度。

2.2.3 試劑取樣

在后期的實(shí)驗(yàn)過程中，最為重要的就是試劑取樣的環(huán)節(jié)。在試劑被投放后工作人員就要對每個投放點(diǎn)進(jìn)行時間的標(biāo)記，然后根據(jù)相對應(yīng)的理論時間在下游的檢測地點(diǎn)進(jìn)行取樣。示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)的勘察工作中，要求工作人員要定期定點(diǎn)的對試劑進(jìn)行跟蹤檢測，直到投放試劑的濃度無法被測量儀器所捕捉。

3 示蹤技術(shù)在工程實(shí)例中的具體應(yīng)用

在我國建造三峽水電站的時候，施工人員為了應(yīng)對大壩的滲漏問題時，在檢查過程中就利用了示蹤技術(shù)。其主要是通過同位素示蹤技術(shù)對大壩的滲漏處進(jìn)行實(shí)地試驗(yàn)，進(jìn)而確定出大壩滲漏的具體位置，具體的試驗(yàn)步驟如下。首先，將預(yù)先選擇好的試劑放入料桶中，再通過施工機(jī)械使其半吊在空中，確保它在勻速狀態(tài)下進(jìn)行混合攪拌。其次，再借助氧氣鋼瓶對其進(jìn)行施壓，通過高壓噴嘴將試劑均勻的噴灑在水中，并使其擴(kuò)散和沉淀。最后，就是在二維平面下進(jìn)行檢測工作，將探測儀固定在四輪絞車上面，使其沿著壩區(qū)下滑。在下滑過程中每隔2m檢測一條線，在線上再每隔2m檢測一個點(diǎn)，并且記錄下每個測點(diǎn)的計數(shù)率，如果將每個測點(diǎn)的計數(shù)率和本底之間的比值用N來代替，再將這個比值填到檢測所得到的坐標(biāo)方格紙上，就可以得到大壩滲漏的位置圖，具體檢測到的數(shù)據(jù)比值與相對應(yīng)的大壩滲漏區(qū)域如下表所示：

檢測的數(shù)據(jù)比值 N≤2 2≤N＜3 3≤N＜4 N≥5出現(xiàn)滲漏區(qū)域 無滲漏區(qū)域 較輕滲漏區(qū)域 主要滲漏區(qū)域 較為嚴(yán)重的滲漏區(qū)域

4 結(jié)語

在目前的發(fā)展中，示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)工程的勘察工作中發(fā)揮著極其重要的作用。近幾年，隨著我國對同位素示蹤技術(shù)的不斷研究和實(shí)踐，在日后的水文地質(zhì)工作中，將會有更多的同位素被推廣和使用。但是，在該技術(shù)使用的過程中，不但要提高該技術(shù)所應(yīng)用的設(shè)備，還要完善其相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，進(jìn)而提高后期所獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，以及有效的控制實(shí)驗(yàn)成本。

[1]尹興鋒,周志芳.示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)領(lǐng)域中的應(yīng)用與展望 [J].西部探礦工程, 2007,09:120-122.

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示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用

■陳昕

P641.72[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-112-1

陳昕（1977～），水工環(huán)地質(zhì)中職，研究方向?yàn)槭聚櫦夹g(shù)在水文地質(zhì)工程中的應(yīng)用。