人工示踪技术在岩溶地区水文地质勘察中的应用

裴旭

摘要：人工示踪技术，作为验证地下河水流动方位和寻找其发源地的主要试验方法，在我国轨道交通工程和地质工程进行水处理时有非常关键的作用。这些年来，我国的人工示踪技术已经有了很大的进步，和其他国家相比，试验仪器的先进程度也处于领先水平，但其使用程度仍比较低，为了扩大其使用范围，必须对其的具体应用有更加深入的研究和认识，故本文就岩溶地区水文地质勘察中人工示踪技术的相关运用做了简要介绍，希望能给相关人员提供一些参考意见。

关键词：人工示踪；岩溶地区；地质勘察

岩溶结构和其所处地下水运动非常密切，使得岩溶地区水文地质的勘察工作受到了相关工作人员的广泛关注，我国的岩溶分布非常广泛，岩溶水也被大量运用在城市人们生活当中。而当岩溶区域的地质出现问题时，很容易发生岩溶水被污染和干旱现象，使得城市居民的正常生活受到影响，故对岩溶区域进行水文地质勘察是非常有必要的，工作人员必须加大对人工示踪技术的研究，使其能够满足水文勘察的要求。

一、人工示踪技术试验原理

在岩溶地区进行人工示踪技术试验，其主要原理是利用人为投放的示踪剂，通过示踪剂的反映，工作人员就可得知地下水流动的方向和其发源地。当前市面上常见的示踪剂主要有三种，分别是漂浮物、盐类与荧光素类。当采用可溶性材料制作的是示踪剂时，这种示踪剂会随着地下水的流动而发生弥散和对流现象，然后工作人员在投放点的下游接收投放的示踪剂，再分析地下水的颜色和示踪剂的浓度，依据相关标准判断地下水流动的方向和其发源地。

示踪试验有定性、半定量与定量三个阶段，在定量分析阶段，工作人员需要对示踪剂的浓度和流量进行测量，并依據测量结果绘制穿透曲线，然后再进行地下水流速、回收率与介质参数等的计算，最后再根据测量结果建立示踪剂的位移模型。在理想状态下，无摩擦管道通的紊流状态下的均匀流，在流动时不会产生吸附和解吸现象，其溶质运动轨迹符合孔隙介质中的相关方程，但多数的示踪试验当中，其溶质的运动轨迹并不满足这些方程[1]。

二、人工示踪技术在岩溶地区水文地质勘察中的应用

（一）应用历程

我国是世界上岩溶分布最广泛的国家，早在徐霞客的游记当中，就记录了很多和岩溶相关的现象，不过这些记载都没有一定的系统性，准确的说。直到新中国成立之前，都没有对岩溶进行详细描述的记载。在新中国成立之后，我国轨道交通工程项目越来越多，也使得岩溶水文地质的研究得到了越来越高的关注。在1961年的岩溶大会上，就有相关人员提出了利用食盐来进行地下水流动速度的计算，该方法也被运用到了三峡水文地质的勘察过程中。而也正是由于这种方法的使用，使得人工示踪技术逐渐进入我国地质勘查人员的视野当中。济南以泉城闻名世界，其市区第四纪覆盖层下广泛分布着寒武纪可溶性灰岩，溶洞发育强烈，自上世纪90年代就因为岩溶通道调查不清会影响泉水喷涌问题导致轨道交通建设一再搁置，后济南市政府组织专家及优秀勘察团队进行专项勘察，并运用人工示踪技术初步查明岩溶通道提供可靠依据推动轨道交通建设。在国外，人工示踪技术被应用得更早，其技术也相对完善，被国外地质勘查人员广泛的运用到岩溶水文地质勘查过程中。

（二）示踪技术在岩溶含水层中的进度分析

当岩溶地区中的含水系统不同时，示踪试验往往会表现出不同的效果。在地势比较平坦的平原以及盆地区域，其岩溶水一般都比较均匀，该部分往往被称为含水层。当岩溶水通过岩溶管道时，就会形成地下河。和水质均匀的地下河相比，水质不均匀的地下河中示踪试验的效果要更加好，故大部分是中试验，都是运用在水质不均匀的含水层当中。水文地质勘查专家，通过对贵林盆地的示踪试验和济南岩溶区域的示踪试验进行分析可知，不均匀水质转移溶质的能力更强，而在均匀水质当中，介质容易被稀释，且在短距离和小范围的地下水中非常明显，从而导致示踪试验没能取得很好的效果。

由于地下水流入到岩溶地区时，会有不一样的径流和交汇方式，地表水可能进入盆地水或岩溶的含水层当中，故在何处投放示踪剂是一个需要重点关注的问题。由于在枯水季，水位会比地表要低，且经常性的会在某些点位发生渗出现象，在这种情况下对溶洞投放失踪剂，示踪剂就能稳定进入地下水当中，也减少了静水现象的发生[2]。

（三）岩溶成库条件及渗漏方向上示踪技术的应用

在示踪试验当中，对水库在岩溶中的成库条件以及水库渗漏问题的勘察是其重要应用领域。随着时代的发展，我国很多轨道交通工程已经建成，还可以修建水库的区域比较少，故地质勘查人员很少再运用示踪技术进行水库建成条件的勘查。而在一些已经建成的水库当中，由于自身结构和周围环境的影响，经常性的发生渗漏现象，影响其正常使用，有一些甚至需要进行重新的构建，故需要使用示踪技术对这些地区进行水文地质的勘查。在这类勘查过程中，勘察人员主要利用示踪技术进行水流边界以及渗漏点位的确定。

（四）示踪技术在地质普查中的作用

在进行岩溶地区的土地资源普查时，调查人员需要确定水资源对土地资源的影响，故也需要进行示踪试验来分析地下水和土地地质之间的关系。勘查人员可以利用示踪试验的结果来得到多项数据，然后根据这些数据来确定地下水与点位之间的关系。不过值得一提的是，当前的示踪技术没能很好的完成这项工作，其主要原因是我国目前的水文调查没有很好的规范指标，使得示踪技术没有被充分使用在很多啊，在很多地质调查过程中，勘查人员都利用地面测绘的方法来代替示踪技术。

在利用人工示踪技术进行地质普查时，勘察人员一定要注意地下河出入口和天窗的位置，由于这些点位可能有多处，勘察人员必须经过多次勘察，在确定最好的点位之后，再进行示踪剂的投放。在目前的地质普查当中，人工示踪技术的应用也没有得到很多投资，我国有关部门应该加大对其的支持力度[3]。

三、结束语

进行岩溶地区的开发和利用，能够很好的解决我国当前资源紧缺的状况，相信在相关人员的努力下，人工示踪技术会得到更好的优化和更多的利用，让其在岩溶地区的水文地质勘察过程中，发挥更显著的作用。

参考文献：

[1]徐尚全，王鹏，焦杰松，等.高精度在线示踪技术在岩溶地下水文调查中的应用[J].工程勘察，2013，41（2）：40-44.

[2]蒙荣兵.水磨钻在岩溶地区孔桩施工中的应用与研究[J].建材发展导向，2016，14（19）：47-48.

[3]张劲松，杨玫.人工示踪试验方法在岩溶地下水调查中的应用[J].地质论评，2016（s1）：335-336.

（作者单位：北京城建勘测设计研究院有限责任公司）