人工示蹤技術在水文地質勘察中的應用探討

朱少斌

（江西省地質局二六四大隊，江西 贛州 341000）

巖溶介質結構較為復雜，并且部分地區還蘊含豐富的地下水資源，在當前水資源匱乏的背景下，為更好地滿足人們對水資源的需要，采用人工示蹤技術，對巖溶地區的水文地質條件進行勘察，已經成為有效應用地下水資源的關鍵點之一。

1 人工示蹤技術的應用原理

在當前的巖溶地區水文地質勘察過程中，相關工作人員可以通過在水流中投入示蹤劑，并且在投放點下游位置觀察示蹤劑彌散情況，從而達到了解水文環境具體情況的目的。在實際應用這一技術的過程中，相關工作人員需要先依據水文環境選擇合適的示蹤劑種類，現階段，較為常見的示蹤劑包括熒光素、鹽類以及漂浮物，示蹤測試的常用方法包括定量法、半量法以及定性法，在測試過程中，相關工作人員可以通過觀察示蹤劑投放點下游示蹤劑顏色、濃度等方面變化情況的方式，對巖溶地區水文地質環境情況進行勘定，在我國人工示蹤技術的主要應用情況如表1所示[1]。

表1 我國人工示蹤技術的使用情況

2 人工示蹤技術的試驗方法

現階段，在正式應用人工示蹤技術之前，相關工作人員需要對所需勘察巖溶地區的地形地貌、水文條件等情況進行初步的勘察，明確周邊是否存在洞穴、水流通道等環境，然后依據環境實際情況選擇合適的示蹤劑類型、投放位置、取樣地點等內容。

2.1 選擇合適的示蹤劑

為保證示蹤劑能夠充分發揮出自身的效果，相關工作人員需要在開始示蹤實驗之前，對所需勘察區域地下水情況進行了解，并且明確此次檢測的具體實驗目標，以便選擇合適種類的示蹤劑[2]。比方說，在進行巖溶管道示蹤測試的過程中，相關工作人員可以選擇熒光染料、陽離子穩定示蹤劑等形式的示蹤劑作為本次實驗的示蹤劑；在進行地下水移動示蹤測試的過程中，相關工作人員可以選擇曙紅、熒光素鈉等穩定示蹤劑作為測試的具體指示劑。同時，在利用示蹤劑進行巖溶區域水文地質環境勘察的過程中，為了在保證勘察結果準確性的同時，降低示蹤劑對區域環境的污染，相關工作人員可以依據公式M=1910-5（LQC）0.95對示蹤劑的使用量進行計算，式中L指的是距離，單位為km；Q指的是流量，單位為Ls；C指的是預期峰值濃度，單位為gL，在地下水水流穩定的基礎上，相關工作人員可以利用示蹤劑輸入輸出與回收情況對巖溶網絡結構進行推斷，推斷示意圖如圖1所示[3]。

圖1 巖溶地區水文地質情況勘探示意圖

2.2 示蹤劑的投放地點選擇

在當前示蹤劑投放工作進行過程中，為保證示蹤劑投放的合理性，相關工作人員需要先對巖溶地區現場進行細致勘查，并以勘查結果為基礎構建相應的巖溶管道網絡，參照巖穴水流情況合理選擇示蹤劑的投放點。需要注意的是，若在巖溶勘察過程中無法找出合適的示蹤劑投放點，那么相關工作人員則可以將示蹤劑直接放置在溶蝕裂隙或者巖溶豎井當中，采用瞬時投放或者連續注入的方式完成示蹤劑的投放工作。具體來說，若相關工作人員選用了瞬時投放的方式完成示蹤劑的投放，那么相關工作人員則需要在明確示蹤劑實際用量的基礎上，將其瞬時投入到地下水當中，然后通過觀察示蹤劑顏色、濃度等特征的方式，確定水流特征的同時，預估污染物對地下水環境產生的影響；若相關工作人員選用了連續注入的方式完成示蹤劑的投放工作，那么采樣點位置示蹤劑的濃度將會得到有效的提升，從而達到降低相關工作人員數據采集分析難度的目的[4]。

2.3 采樣點與采樣方法的選擇

相關工作人員在選擇采樣點與采樣方法的過程中，需要合理選擇待檢測巖溶地區水文地質因素、示蹤實驗目標等因素，并且可以選擇洞穴水流、觀測井以及抽水井等作為采樣點，并且在確定示蹤劑的投放位置后，相關工作人員可以選擇存在滴水、滲水等情況的隧道、地下洞穴作為包氣帶采樣點，從而進一步提升檢測工作的質量。同時，在完成合適示蹤劑投放點選擇工作后，相關工作人員需要確定示蹤劑的采樣點，并且對采樣點進行采樣分析，在實驗過程中，加強對地下水上游情況的控制，從而達到了解示蹤劑實際濃度的目的。

2.4 數據分析方法

在利用示蹤劑進行巖溶區域水文地質勘察工作的過程中，由于實驗從示蹤劑投放到最終的數據分析過程中都可能出現一定的誤差，現階段，為切實降低誤差對勘察工作最終的影響，相關工作人員可以通過選擇合適的取樣點、嚴格把控取樣時間、避免樣本受到污染等方式，盡可能保證勘查工作的有效性[5]。同時，在示蹤實驗進行的過程中，相關工作人員可以對采樣點示蹤劑的濃度進行持續性的監測，并通過構建示蹤劑濃度—時間變化曲線的方式，準確掌握巖溶區域水文環境的具體變化情況。

3 人工示蹤技術的實際應用

3.1 人工示蹤技術在巖溶含水層勘察中的應用

現階段，巖溶地區含水系統主要是由巖溶裂隙水、溶洞水以及地下河水共同組成，在應用人工示蹤技術的過程中，示蹤實驗對于不同類型水的使用效果有著一定的差別。具體來說，大部分巖溶地區巖溶水的含水量都比較大，并且水流具備良好的貫通性，地下管網結構也比較復雜，若輸水管道中水流動量比較大，那么該地區可能會出現地下河。此時在應用人工示蹤技術對該區域的水文地質環境進行勘察的過程中，相關工作人員可以對該區域內抽水降落漏斗形態特征、鉆孔用水量等情況進行細致分析的方式，明確地下水的具體分布情況[6]。

3.2 在確定地下水成庫條件與滲漏方向的前提下應用

我國巖溶區域含水系統間往往存在著較為明顯的差異，現階段，在開展示蹤實驗的過程中，不同區域的實驗結果間存在著較大的差距。具體來說，若所需勘察的巖溶區域水分布較為均勻，那么此時可以將其看作是含水層，這種區域一般分布在盆地、平原等地區。若所選勘察的區域即將形成降落的漏斗形態，或者相鄰鉆孔用水量差異不大，那么則說明該區域巖溶水分布較為均勻，但若是所選區域未能形成漏斗形態或者相鄰鉆孔用水量相差較為明顯，那么則說明該勘察區域巖溶水分布的不夠均勻，此時，利用示蹤法進行區域勘察將會得到準確度相對較高的結果[7]。

4 結論

總而言之，隨著人們用水量的不斷增加，為切實滿足人們對水資源的需要，開展巖溶地區水文地質條件勘察，成為了一項極為重要的工作。現階段，在開展水文地質勘察工作的過程中，人工示蹤技術的應用不僅能夠明確巖溶地區地下水的流量、溶質移動參數等因素，還能為后續地下水資源的利用提供參數支持。