水文地质工程中示踪技术应用分析

（河北昕佳工程勘查设计有限公司 河北石家庄050020）

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在当今的水文地质工程中，可以采用示踪技术解决许多工程中的水文地质问题，比如测量地下水渗透的流速、来源、计算多孔介质和裂隙介质的水文地质参数、观察水流运动的状态。

土地测绘技术测绘质量控制

1 示踪技术的具体作用和发展历程

示踪技术一方面能够有效的确定大范围里地下水的特征，另一方面还能够为研究小范围里溶质运移现象提供有效的技术支持。到目前为止，人工示踪剂技术已经有几百年的发展历史，具体表现在描绘地下水流动的路径和测量地下水的流速。据犹太历史记载：约公元10年，犹太人就已经开始使用谷壳作为示踪剂，有效的连接了约旦河的泉水源头和旁边的池塘。公元19世纪末到20世纪初，首次使用氯、氟和细菌等对欧洲规模较大的岩溶地区采取了定量化的示踪剂测验。二战结束之后，随着化学测试技术的不断进步，从而使测量极低浓度的示踪剂有了成为现实的可能，与此同时高频率的取样也比较方便经济。另外，随着技术的进步，也导致了许多物质都能够成为示踪剂。

在历史上，确定岩溶地区的地下水流动是水文地质学中使用示踪剂的重要原因。20世纪60年代，为了全面的熟悉与掌握地下水补给的主要因素，相关水文地质专家在基础研究中使用了人工示踪剂，从而明显的增加了对雨水到达潜水面时一系列流动过程的认知。过去的三十年里，对放射性物质的研究和开发利用有效地促进了示踪剂技术在多孔介质与基岩裂隙含水层中溶质运移现象的应用和研究。一些相关的科学实验有效地促进了对区域内地质的非均质性、大尺度范围内的水力传导系数以及吸附作用与溶质运移的限速过程的分析和探究，相关实验结果目前已经被使用于评价污染物运移数值模型的建立。

示踪技术是对水文地质进行研究的重要工具，近年来获得了巨大的进步与发展。目前，人工示踪剂又取得了新的研究成果，能够更深入地探索不同的运移现象，包括胶体促使下的运移和裂隙基质控制的运移等。虽然示踪剂测试是一项行之有效的技术，可是也面临着多种方面的挑战，并且还存在着一定的局限性。尤其是针对成功的测试而言，要以合理恰当的设计为技术支撑，并且还要有原始的水文地质资料和初步的运移模型。

目前的实际应用过程里，由于实际条件和成本等限制了试验的时间与范围，这就需要相关水文地质学家对测试的结果进行外推，从而有效的估量大尺度内的溶质运移的结果。此外，在遇到多种运移过程比较明显的情况时，对示踪结果的显示会比较困难，针对这种情况需要采取复杂的数据解释方法与手段。虽然示踪方法需要面对多种挑战并且在某些方面还存在着局限，可是在对水文地质学里的一般场地调查与水文地质基础研究中，人工示踪剂都有着比较长远的发展前途。

2 示踪剂作为水文地质研究的常用工具

根据上文可知，人工示踪剂已经被广泛使用在探析和研究岩溶水流动特征方面。与此同时，这种技术也慢慢成为描绘其他类型含水层的水文地质特征的重要手段，尤其是研究一些污染的场地，从而有效获得有关含水层基本特征的信息，不断的构建概念模型，来从中校正数值流动与运移模型以及评价和污染相关的风险。对于单井示踪剂测试方法而言，其比较容易操作而且成本较低，可用来获取地下水流速以及其它水文地质特征在局部和空间上的变化情况，因此具有非常好的发展潜力与前景。

人工示踪剂也慢慢被应用在环境评价修复项目中。比如，通常可以使用示踪剂来对污染物的原位生物降解、电子受体/供体的利用率以及稀释效应和生物降解技术的影响区域等进行有效的评价。出于对示踪源进行长期的维护比较方便和经济的特点，再加上比较低浓度的溶解性气体示踪剂很容易检测出来，因此一些水文地质专家提出了利用示踪剂来进一步的评价水力截获与污染物堵截。在过去10年里，水文地质专家已经使用了相位分离示踪剂，来不断的量化地下非水相液体体积与界面范围。可是由于这种技术成本比较高并且具有很大的不确定性，所以要在一定程度上限制了其使用的范围。

与此同时，人工示踪剂还可以用来详细的描绘关键含水层中的具体水力特征，通过这种方式采用科学灵活的管理措施和方法，合理利用和保护地下水资源。

3 示踪剂在水文地质研究中的具体应用

虽然到目前为止，科学家们已经对多孔介质里的溶质运移过程有了比较多的见解与认识，可是当面对非均质系统与基岩裂隙含水层中的运移时，仍然需要水文地质学家考虑到一些比较重要的问题，这一方面的研究是水文地质学里，对人工示踪剂技术深入探究的比较长远发展前景的方向之一。人工示踪剂技术在过去的30年里，对多孔介质含水层中溶质运移过程得到了比较科学的认识和分析。采取较大规模的示踪剂测验能够有效地帮助我们对野外条件下弥散与混合的全过程产生良好的认知，同时也为通过野外实验数据来分析室内的实验与数值模型提供了良好的基础和技术支持。

在水文地质研究与分析过程中，还有一个特别引人瞩目的领域是应用“智能化的”和其他一些专门的示踪剂来研究焦点问题。例如，纳米技术在水文地球化学方向产生了重大的影响，也是使其具有远大发展前途的重要原因，同样纳米技术也适合应用于水文地质的研究。

4 结束语

从上文可以得知，对于水文地质工作而言，人工示踪剂测试技术是进行研究的强大工具，从古至今已有拥有比较长的研究与应用历史，尤其在溶质运移的研究中产生了非常重要的影响和作用。

[1]刘桂建，田荣和.梁宝寺区环境水文地质特征及其评价 [J].煤田地质与勘探，2010，（11）：41-45.

[2]陈法正.古河道砂岩型铀矿水文地质找矿研究 [J].铀矿地质，2012，（8）：78-83.则论述 [J].水文地质工程地质，2010，（11）：41-45.

水文地质工程中示踪技术应用分析

■郝云阳

P641.72[文献码]B

1000-405X（2016）-10-285-1