水文地质工程中示踪技术的应用探究

水文地质工程中示踪技术的应用探究

杨应钊

四川省冶金地质勘查局水文工程大队四川成都611730

摘要：经过大量的研究和实践，大部分工程中的水文地质问题都需要示踪技术的介入才能得以解决。这种技术可以帮助施工人员对工程进行实时监测，并对水文地质的参数，地下水来源，裂隙介质状态等进行跟踪测量。本文将会对示踪技术在水文地质中的发展和应用进行探究。

关键词：水文地质工程；示踪技术；应用

引言：为了进一步了解岩溶地区地下水的情况，国内已有部分工程将示踪技术应用到对水文地质工程的勘探中。在示踪技术的帮助下，各项目团队对雨水的流动渗透动态有了更加深入的了解。在技术人员的不断努力下，示踪技术在水文地质工程研究中的作用越来越大。当然在应用该技术时也要注意示踪剂的选择及规范的操作等问题。

一、示踪技术的基本内容

示踪技术顾名思义就是一种对目标物体运动行径的监测，通常情况下，技术人员都会选择一些荧光物质来对其进行标志，以此来显示出转变和代谢的过程[1]。为了能够使得示踪技术发挥出更大的作用，相关项目成员在选用示踪剂的时候一定要综合考虑多方因素，慎重选择。当前市场上的示踪剂主要分成两类，一个是人工示踪剂，这种示踪剂主要是人工合成的，比如常见的荧光素，甲基盐等；另一个就是天然示踪剂，这种示踪剂主要是利用自然环境中的一些环境同位素、化学成分等制成的。

二、示踪技术的发展

事实上，示踪技术并不是一项新科技，早在几百年前，针对流动路径进行研究的想法就已经被提出并顺利实施了。随着时代发展的需要，人工示踪剂被成功研制并投入使用。这一研究成果加深了对地下水流动路径的认识和了解。目前，示踪技术在应用过程中还会受到来自各方面的阻碍和制约，成本和试验规范等都影响着最后的研究结果。这也就要求科研人员需要在这一领域上继续进行深入探讨，以求完善示踪技术。

三、示踪技术在水文地质工程中的应用

（一）投放地点

在项目中使用示踪剂的时候，首先要选择一个合适的投放地点，如果投放位置不合适，就无法达到对目标流向和行径的监控和跟踪。在投放示踪剂之前，施工团队应安排人员对工程地点进行实地考察，对该区域内地下水的相关情况有大致的了解，然后选择上游的位置作为投放地点。之后组织专家会谈，根据采集到的数据来对预设投放地的透水性能做出评估。一般情况下对于灵敏度的检测方式是最为常用的，在完成测试后，根据灵敏度选择透水性能最好的地方来投放示踪剂。除此之外，在确定投放数量时，不能单一考虑目标地的水流规模，还要把试验仪器的灵敏度作为参考对象，将二者结合起来综合考虑。

（二）投放方式

现在应用于工程中比较常见的投放方式就是连续注入法和瞬时注入法这两种形式。其中连续注入法通常都是被应用于实验室或是范围较小的流域中的，因为这种方法对精度的要求比较高，所使用的示踪剂的数量也比较多。它的具体操作方法就是在确保流量均匀的情况下，以中等速率投放示踪剂，然后在下游对结果进行监测，这样做主要是为了保证示踪剂能够均匀地进入水流当中，便于扩散，并且在这种做法下，得到的数据会更加准确，减小了计算难度。但它的缺点就在于，投放过程中只有大量的示踪剂才能收获到较好的实验效果，少量示踪剂起到的作用不大，施工成本较高；而瞬时注入法就是在施工现场比较常见的投放方式[2]。与连续注入法不同的是，它是在短时间内把已知浓度的示踪剂迅速注入到投放地点，它的原理是希望通过一个高浓度的示踪剂团来进行监测，所以在操作过程中一定要保证时间短，浓度高。

（三）取样

我们在进行示踪试验时，要对多个监测点进行采样调查。取样过程要等到所有监测点的示踪剂浓度降到本底值为止，通常情况下，这样的过程要持续一周甚至几十天，具体的采样时间间隔根据情况也有所不同。时间间隔的选择与示踪剂到达监测点的时间有着直接关系，并呈正比例关系。另外，在检测过程中，对采集线上的一些重要监测点要进行特殊处理，在这些点上，应适当增大检测密度，这样一来，采样时间间隔也会相应缩短。

（四）示踪剂的检验

在把所有的示踪剂都投放到指定位置之后，就要正式开始对预设的监测点进行跟踪监测，记录示踪剂在其位置上的状态，直到其强度无法被追踪到为止。为了保证试验的精确度，我们需要对一些重要监测点绘出时间浓度变化曲线，结合多组数据进行全方位的检验跟踪。

四、工程实例分析

示踪技术能够帮助施工团队有效地解决一些问题，下面举例分析。假如某工程大坝的渗漏问题十分严峻，这时就可以选择应用示踪技术来对水流进行跟踪监测，以此来判断大坝的渗漏位置。首先，施工材料负责人要对市场上的多种示踪剂进行了解，筛选出适合目标流域的示踪剂，然后根据施工现场的实际情况选择示踪形式。在做完前期准备工作之后，可以对示踪剂进行加压处理，使其能够均匀地混入水流中，确保其能与水流充分结合。接着，从第二个时间间隔开始对其进行检测，并记录下走点和每一个监测点的计数率；再根据水流的实际情况设置出示踪剂强度本底值，然后把每个监测点测出来的数据进行整理，绘制出时间浓度曲线[3]。在这个试验中，可以设置各个间隔点与本底值的比值为Y，并根据检测结果画出Y1,Y2,Y3……等，检测完毕后，把这些点连在一起就得到了大坝的渗漏曲线图。依据严格比例把这张图与大坝平面图进行重叠，就能够清楚地看到大坝水流的渗漏路线，以此找到具体的渗漏地点，就能够安排团队进行维修加固。现在很多施工团队已经将示踪技术应用到最后工程检验的重要环节当中，目前来说，这项应用是别的技术所无法代替的。

五、结论

在经过几百年的发展历程之后，示踪技术已经趋于成熟，在水文地质工程中，它已经成为了一个重要的勘探手段。目前对示踪技术的研究越来越多，传统思路已经不具备优势，及时地转换研究思路是发展的需要。对市场上各种各样的示踪剂进行细致的实验探讨，确定其具体的应用范围；继续开发寻找更多种类的同位素应用到水文地质工程的示踪技术中；完善设备和相关的技术规范，控制试验成本，以求得更大的利益。

参考文献：

[1]郭本力.水文地质工程中示踪技术应用研究[J].科研,2016(7):00200-00200.

[2]邓试慰.水文地质工程中示踪技术应用分析[J].技术与市场,2015(7):22-22.

[3]刘腊生.水文地质工程中示踪技术应用分析[J].低碳世界,2017(23).