裴旭

摘要：人工示蹤技術(shù)，作為驗(yàn)證地下河水流動(dòng)方位和尋找其發(fā)源地的主要試驗(yàn)方法，在我國(guó)軌道交通工程和地質(zhì)工程進(jìn)行水處理時(shí)有非常關(guān)鍵的作用。這些年來(lái)，我國(guó)的人工示蹤技術(shù)已經(jīng)有了很大的進(jìn)步，和其他國(guó)家相比，試驗(yàn)儀器的先進(jìn)程度也處于領(lǐng)先水平，但其使用程度仍比較低，為了擴(kuò)大其使用范圍，必須對(duì)其的具體應(yīng)用有更加深入的研究和認(rèn)識(shí)，故本文就巖溶地區(qū)水文地質(zhì)勘察中人工示蹤技術(shù)的相關(guān)運(yùn)用做了簡(jiǎn)要介紹，希望能給相關(guān)人員提供一些參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：人工示蹤；巖溶地區(qū)；地質(zhì)勘察

巖溶結(jié)構(gòu)和其所處地下水運(yùn)動(dòng)非常密切，使得巖溶地區(qū)水文地質(zhì)的勘察工作受到了相關(guān)工作人員的廣泛關(guān)注，我國(guó)的巖溶分布非常廣泛，巖溶水也被大量運(yùn)用在城市人們生活當(dāng)中。而當(dāng)巖溶區(qū)域的地質(zhì)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，很容易發(fā)生巖溶水被污染和干旱現(xiàn)象，使得城市居民的正常生活受到影響，故對(duì)巖溶區(qū)域進(jìn)行水文地質(zhì)勘察是非常有必要的，工作人員必須加大對(duì)人工示蹤技術(shù)的研究，使其能夠滿(mǎn)足水文勘察的要求。

一、人工示蹤技術(shù)試驗(yàn)原理

在巖溶地區(qū)進(jìn)行人工示蹤技術(shù)試驗(yàn)，其主要原理是利用人為投放的示蹤劑，通過(guò)示蹤劑的反映，工作人員就可得知地下水流動(dòng)的方向和其發(fā)源地。當(dāng)前市面上常見(jiàn)的示蹤劑主要有三種，分別是漂浮物、鹽類(lèi)與熒光素類(lèi)。當(dāng)采用可溶性材料制作的是示蹤劑時(shí)，這種示蹤劑會(huì)隨著地下水的流動(dòng)而發(fā)生彌散和對(duì)流現(xiàn)象，然后工作人員在投放點(diǎn)的下游接收投放的示蹤劑，再分析地下水的顏色和示蹤劑的濃度，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判斷地下水流動(dòng)的方向和其發(fā)源地。

示蹤試驗(yàn)有定性、半定量與定量三個(gè)階段，在定量分析階段，工作人員需要對(duì)示蹤劑的濃度和流量進(jìn)行測(cè)量，并依據(jù)測(cè)量結(jié)果繪制穿透曲線，然后再進(jìn)行地下水流速、回收率與介質(zhì)參數(shù)等的計(jì)算，最后再根據(jù)測(cè)量結(jié)果建立示蹤劑的位移模型。在理想狀態(tài)下，無(wú)摩擦管道通的紊流狀態(tài)下的均勻流，在流動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生吸附和解吸現(xiàn)象，其溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)軌跡符合孔隙介質(zhì)中的相關(guān)方程，但多數(shù)的示蹤試驗(yàn)當(dāng)中，其溶質(zhì)的運(yùn)動(dòng)軌跡并不滿(mǎn)足這些方程[1]。

二、人工示蹤技術(shù)在巖溶地區(qū)水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用

（一）應(yīng)用歷程

我國(guó)是世界上巖溶分布最廣泛的國(guó)家，早在徐霞客的游記當(dāng)中，就記錄了很多和巖溶相關(guān)的現(xiàn)象，不過(guò)這些記載都沒(méi)有一定的系統(tǒng)性，準(zhǔn)確的說(shuō)。直到新中國(guó)成立之前，都沒(méi)有對(duì)巖溶進(jìn)行詳細(xì)描述的記載。在新中國(guó)成立之后，我國(guó)軌道交通工程項(xiàng)目越來(lái)越多，也使得巖溶水文地質(zhì)的研究得到了越來(lái)越高的關(guān)注。在1961年的巖溶大會(huì)上，就有相關(guān)人員提出了利用食鹽來(lái)進(jìn)行地下水流動(dòng)速度的計(jì)算，該方法也被運(yùn)用到了三峽水文地質(zhì)的勘察過(guò)程中。而也正是由于這種方法的使用，使得人工示蹤技術(shù)逐漸進(jìn)入我國(guó)地質(zhì)勘查人員的視野當(dāng)中。濟(jì)南以泉城聞名世界，其市區(qū)第四紀(jì)覆蓋層下廣泛分布著寒武紀(jì)可溶性灰?guī)r，溶洞發(fā)育強(qiáng)烈，自上世紀(jì)90年代就因?yàn)閹r溶通道調(diào)查不清會(huì)影響泉水噴涌問(wèn)題導(dǎo)致軌道交通建設(shè)一再擱置，后濟(jì)南市政府組織專(zhuān)家及優(yōu)秀勘察團(tuán)隊(duì)進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)勘察，并運(yùn)用人工示蹤技術(shù)初步查明巖溶通道提供可靠依據(jù)推動(dòng)軌道交通建設(shè)。在國(guó)外，人工示蹤技術(shù)被應(yīng)用得更早，其技術(shù)也相對(duì)完善，被國(guó)外地質(zhì)勘查人員廣泛的運(yùn)用到巖溶水文地質(zhì)勘查過(guò)程中。

（二）示蹤技術(shù)在巖溶含水層中的進(jìn)度分析

當(dāng)巖溶地區(qū)中的含水系統(tǒng)不同時(shí)，示蹤試驗(yàn)往往會(huì)表現(xiàn)出不同的效果。在地勢(shì)比較平坦的平原以及盆地區(qū)域，其巖溶水一般都比較均勻，該部分往往被稱(chēng)為含水層。當(dāng)巖溶水通過(guò)巖溶管道時(shí)，就會(huì)形成地下河。和水質(zhì)均勻的地下河相比，水質(zhì)不均勻的地下河中示蹤試驗(yàn)的效果要更加好，故大部分是中試驗(yàn)，都是運(yùn)用在水質(zhì)不均勻的含水層當(dāng)中。水文地質(zhì)勘查專(zhuān)家，通過(guò)對(duì)貴林盆地的示蹤試驗(yàn)和濟(jì)南巖溶區(qū)域的示蹤試驗(yàn)進(jìn)行分析可知，不均勻水質(zhì)轉(zhuǎn)移溶質(zhì)的能力更強(qiáng)，而在均勻水質(zhì)當(dāng)中，介質(zhì)容易被稀釋?zhuān)以诙叹嚯x和小范圍的地下水中非常明顯，從而導(dǎo)致示蹤試驗(yàn)沒(méi)能取得很好的效果。

由于地下水流入到巖溶地區(qū)時(shí)，會(huì)有不一樣的徑流和交匯方式，地表水可能進(jìn)入盆地水或巖溶的含水層當(dāng)中，故在何處投放示蹤劑是一個(gè)需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。由于在枯水季，水位會(huì)比地表要低，且經(jīng)常性的會(huì)在某些點(diǎn)位發(fā)生滲出現(xiàn)象，在這種情況下對(duì)溶洞投放失蹤劑，示蹤劑就能穩(wěn)定進(jìn)入地下水當(dāng)中，也減少了靜水現(xiàn)象的發(fā)生[2]。

（三）巖溶成庫(kù)條件及滲漏方向上示蹤技術(shù)的應(yīng)用

在示蹤試驗(yàn)當(dāng)中，對(duì)水庫(kù)在巖溶中的成庫(kù)條件以及水庫(kù)滲漏問(wèn)題的勘察是其重要應(yīng)用領(lǐng)域。隨著時(shí)代的發(fā)展，我國(guó)很多軌道交通工程已經(jīng)建成，還可以修建水庫(kù)的區(qū)域比較少，故地質(zhì)勘查人員很少再運(yùn)用示蹤技術(shù)進(jìn)行水庫(kù)建成條件的勘查。而在一些已經(jīng)建成的水庫(kù)當(dāng)中，由于自身結(jié)構(gòu)和周?chē)h(huán)境的影響，經(jīng)常性的發(fā)生滲漏現(xiàn)象，影響其正常使用，有一些甚至需要進(jìn)行重新的構(gòu)建，故需要使用示蹤技術(shù)對(duì)這些地區(qū)進(jìn)行水文地質(zhì)的勘查。在這類(lèi)勘查過(guò)程中，勘察人員主要利用示蹤技術(shù)進(jìn)行水流邊界以及滲漏點(diǎn)位的確定。

（四）示蹤技術(shù)在地質(zhì)普查中的作用

在進(jìn)行巖溶地區(qū)的土地資源普查時(shí)，調(diào)查人員需要確定水資源對(duì)土地資源的影響，故也需要進(jìn)行示蹤試驗(yàn)來(lái)分析地下水和土地地質(zhì)之間的關(guān)系?？辈槿藛T可以利用示蹤試驗(yàn)的結(jié)果來(lái)得到多項(xiàng)數(shù)據(jù)，然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)來(lái)確定地下水與點(diǎn)位之間的關(guān)系。不過(guò)值得一提的是，當(dāng)前的示蹤技術(shù)沒(méi)能很好的完成這項(xiàng)工作，其主要原因是我國(guó)目前的水文調(diào)查沒(méi)有很好的規(guī)范指標(biāo)，使得示蹤技術(shù)沒(méi)有被充分使用在很多啊，在很多地質(zhì)調(diào)查過(guò)程中，勘查人員都利用地面測(cè)繪的方法來(lái)代替示蹤技術(shù)。

在利用人工示蹤技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)普查時(shí)，勘察人員一定要注意地下河出入口和天窗的位置，由于這些點(diǎn)位可能有多處，勘察人員必須經(jīng)過(guò)多次勘察，在確定最好的點(diǎn)位之后，再進(jìn)行示蹤劑的投放。在目前的地質(zhì)普查當(dāng)中，人工示蹤技術(shù)的應(yīng)用也沒(méi)有得到很多投資，我國(guó)有關(guān)部門(mén)應(yīng)該加大對(duì)其的支持力度[3]。

三、結(jié)束語(yǔ)

進(jìn)行巖溶地區(qū)的開(kāi)發(fā)和利用，能夠很好的解決我國(guó)當(dāng)前資源緊缺的狀況，相信在相關(guān)人員的努力下，人工示蹤技術(shù)會(huì)得到更好的優(yōu)化和更多的利用，讓其在巖溶地區(qū)的水文地質(zhì)勘察過(guò)程中，發(fā)揮更顯著的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]徐尚全，王鵬，焦杰松，等.高精度在線示蹤技術(shù)在巖溶地下水文調(diào)查中的應(yīng)用[J].工程勘察，2013，41（2）：40-44.

[2]蒙榮兵.水磨鉆在巖溶地區(qū)孔樁施工中的應(yīng)用與研究[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2016，14（19）：47-48.

[3]張勁松，楊玫.人工示蹤試驗(yàn)方法在巖溶地下水調(diào)查中的應(yīng)用[J].地質(zhì)論評(píng)，2016（s1）：335-336.

（作者單位：北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司）