水文地質(zhì)工程中示蹤技術應用研究

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1、水文地質(zhì)工程中示蹤技術應用研究［摘要］在當今的水文地質(zhì)工程中，可以采用示蹤技能解決許多工程中的水文地質(zhì)問題，比如測量水文地質(zhì)的具體參數(shù)、地下水滲透的流速、來源以及多孔介質(zhì)和裂隙介質(zhì)的參數(shù)與水流運動的狀態(tài)。然而當前的示蹤技術依然存在許多問題，本文結(jié)合實際情況對水文地質(zhì)工程中的示蹤技術進行了詳細的探究與分析。［關鍵詞］水文地質(zhì)；示蹤技術；應用分析［中圖分類號］TV221［文獻標識碼］A對于示蹤技術而言，其有著非常廣泛的應用領域，在具體的水文地質(zhì)工作里也有著比較大的用途。所謂的人工示蹤劑，具體上是指有人類意識參與的非天然成分示蹤劑，這在目前而言

2、是一種有效的研究方法與手段。采用這種方法不僅能夠把運移參數(shù)量化，還能夠較好地描繪地下水的眾多特征。此外，使用示蹤劑能夠直接進行原位檢驗，使用具有合適物理化學性質(zhì)的示蹤劑，能夠有效的探索和研究一些極為特殊的作用過程。在通常情況下，采用示蹤劑進行測試的方法能夠為測量某些特殊的參數(shù)提供一種準確或者比較實用的方法與途徑，而在某些特殊的情況下，其甚至能夠成為唯一可靠的調(diào)查技術和手段。1示蹤技術的具體作用和發(fā)展歷程示蹤技術一方面能夠有效的確定大范圍里地下水的特征，另一方面還能夠為研究小范圍里溶質(zhì)運移現(xiàn)象提供有效的技術支持。據(jù)目前為止，人工示蹤劑技術已

3、經(jīng)有幾百年的發(fā)展歷史，具體表現(xiàn)在描繪流動的路徑和測量地下水的流速。在事實上，據(jù)猶太歷史記載：約公元10年，猶太人就已經(jīng)開始使用谷殼作為示蹤劑，有效的連接約旦河的泉水源透和旁邊的池塘。公元19世紀末到20世紀初，其首次使用氯、氟和細菌等對歐洲規(guī)模較大的巖溶地區(qū)采取了定量化的示蹤劑測驗。二戰(zhàn)結(jié)束之后，隨著化學測試技術的不斷進步,從而使能夠測量極低濃度的示蹤劑有成為現(xiàn)實的可能，與此同時高頻率的取樣也比較方便經(jīng)濟。另外，隨著技術的進步,導致了許多物質(zhì)都能夠成為示蹤劑。在歷史上，確定巖溶地區(qū)的地下水流動是水文地質(zhì)學中使用示蹤劑的重要原因。20世紀6

4、0年代，為了全面的熟悉與掌握控制地下水補給的主要因素，相關水文地質(zhì)專家在基礎的研究中使用了人工示蹤劑，從而明顯的增加了對雨水到達潛水面時一系列流動路程的認知。已經(jīng)過去的三十年里，對放射性物質(zhì)和他廢物處置的具體問題有效地促進了示蹤劑技術在多孔介質(zhì)與基巖裂隙含水層中溶質(zhì)運移現(xiàn)象的應用和研究。一些相關的科學實驗有效地促進了對區(qū)域內(nèi)地質(zhì)的非均質(zhì)性、大尺度內(nèi)的水力傳導系數(shù)以及吸附作用與溶質(zhì)運移的限速過程的分析和探究，相關實驗結(jié)果目前已經(jīng)被使用于評價污染物運移數(shù)值模型的具體性能。示蹤技術是對水文地質(zhì)進行研究的重要工具，獲得了巨大的進步與發(fā)展。在當前，

5、人工示蹤劑又取得了新的研究成果，能夠更深入地探索不同的運移現(xiàn)象，包括膠體促使下的運移和裂隙基質(zhì)控制的運移等。雖然示蹤劑測試是一項行之有效的技術，可是也面臨著多種方面的挑戰(zhàn)，并且還存在著一定的局限性。尤其是針對成功的測試而言，其要以合理恰當?shù)脑O計為技術支撐，并且還要有原始的水文地質(zhì)資料和初步的運移模型。目前的實際應用過程里，由于實際條件和成本等能夠有效的限制試驗的時間與范圍，這就需要相關水文地質(zhì)學家對測試的結(jié)果進行外推，從而有效的估量大尺度內(nèi)的溶質(zhì)運動位移的結(jié)果。此外，在遇到多種運移過程比較明顯的情況時,對示蹤結(jié)果的顯示會比較困難，針對這種

6、情況需要采取復雜的數(shù)據(jù)解釋方法與手段。雖然示蹤方法需要面對多種挑戰(zhàn)并且在某些方面還存在著局限，可是在對水文地質(zhì)學里的一般場地調(diào)查與水文地質(zhì)基礎研究中，人工示蹤劑都有著比較長遠的發(fā)展前途。2示蹤劑作為水文地質(zhì)研究的常用工具根據(jù)上文可知，人工示蹤劑已經(jīng)被廣泛使用在探析和研究巖溶水流動特征方面。與此同時，這種技術也慢慢成為描繪其他類型含水層的水文地質(zhì)特征的重要手段，尤其是研究一些污染的場地，從而有效獲得有關含水層基本特征的信息，不斷的構(gòu)建概念模型，來從中校正數(shù)值流動與運移模型以及評價和污染相關的風險。對于單井示蹤劑測試方法而言，其比較容易操作而

7、且成本較低，可用來刻畫地下水流速以及其它水文地質(zhì)特征在局部和空間上的變化情況，因此具有非常好的發(fā)展?jié)摿εc前景。人工示蹤劑也慢慢被應用在評價修復政策和工程系統(tǒng)具體性能之中。比如，通?？梢允褂檬聚檮﹣韺ξ廴疚锏脑簧锝到?、電子受體/供體的利用率以及稀釋效應和生物降解技術的影響區(qū)域等進行有效的評價。出于對示蹤源進行長期的維護比較方便和經(jīng)濟的特點，再加上比較低濃度的溶解性氣體示蹤劑很容易檢測出來，因此一些水文地質(zhì)專家提出了利用示蹤劑來進一步的評價水力截獲與污染物堵截。在已經(jīng)過去的10年里，水文地質(zhì)專家已經(jīng)使用了相位分離示蹤劑，來不斷的量化地下非

8、水相液體體積與界面范圍?？墒怯捎谶@種技術成本比較高并且具有很大的不確定性，所以要在一定程度上面限制其使用的范圍。在人口數(shù)量比較多的半干旱區(qū)域，為了有效地提高地下水的儲存數(shù)量，從而把蘊藏量比較多