江大香
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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。
1示踪技术概述
所谓示踪技术，就是结合物体运动轨迹，利用具有放射性的标记物或者元素，将物体移动过程显示出来。示踪技术应用过程示踪剂为必需使用的物质，其有两种类型，第一，人工示踪剂；第二，天然示踪剂。其中，人工示踪剂主要是由伊红、荧光素以及甲基盐多种物质而组成；而天然示踪剂主要分为化学成分、同位素以及导电率等内容。比如：在水文地质类项目实施过程，连通实验过程需要利用示踪剂。示踪剂既包括小型的定时炸弹，还包括固体颗粒以及使用酵母菌等。利用谷糠、木屑或者黄泥浆等当作固体的示踪剂，应用在大型的通道当中。但是，需要注意，这些示踪剂对于水流的状态判断方面准确度有待提升。酵母菌示踪剂的应用尚处于试验时期，在部分工程当中有所应用。对比而言，同位素类型的示踪剂在应用方面相对成熟，并且可应用在地下水储备以及渗漏点判断等内容当中。常用的同位素示踪剂包括14C、2H和34S，还有氯化锌、荧光素钠等。
2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。
3水文地质工程中示踪技术应用
3.1投放地点选择
在进行示踪试验的时候，应依据工程现场的具体情况，选择合适的投放地点，确保示踪剂能够被注入到重要的天然水流存在的钻孔内部。
①应通过对工程现场的实地勘察后掌握周围地下水的流向情况，宜选用上游作为示踪剂的投放地点。②因为示踪剂的投放地点要求具备较高的透水性能，因此在进行示踪试验之前，必须对投放地点的灵敏度进行测试，依据测试的结果选择透水性能最佳的地点作为投放孔。③示踪剂的投放数量应依据试验仪器的灵敏度以及测量现象的水流规模进行综合考虑。
3.2选择投放方式
示踪剂的投入方式主要有连续注入法和瞬时注入法两种。连续注入法要求的试验精度比较高，所需要的示踪剂的数量较多，因此可以用于实验室内模拟试验或者用以研究流速较快且范围比较小的区域；而瞬时注入法则广泛用于广阔的施工现场。
所谓连续注入法主要是在投放地点中以中等速率连续投放示踪剂，然后在测量的期间，确保流量匀速，并且在下游合理的检测位置，确保示踪剂能够和水流充分的进行混合。连续注入法获得的示踪剂浓度能够呈现出较为规整的曲线，便于进行试验数据的计算，连续注入示踪剂需要消耗大量的示踪剂，施工成本相对较高；瞬时注入法则是将已知浓度的示踪剂在短时间内注入到钻孔内部，并在下游测试地点测试其浓度，投放的时间尽量短，以便于形成一个高浓度团并随着地下水的流动而移动。
3.3取样
在进行示踪试验过程中，示踪剂投放之后需要立刻记录对应的时间，并对检测点进行取样，等到所有的测量点的示踪剂的强度都降到本底值为止。一般而言，取样过程周期相对较长，一般为1周甚至是几十天，具体的时间间隔应遵循以下要求：①若示踪剂到达检测点的用时较短，则取样的时间间隔也比较短；若用时较长，则取样的间隔时间也相对较长。②因受到施工现场测量情况的影响，对部分重要的观测孔，检测的密度应适当加大，对应的取样间隔时间缩短。
3.4示踪剂的检验
示踪剂投放完毕之后应对预定的检测点开始跟踪检测，待检测仪器无法捕捉到示踪剂的强度为止。如果是针对一些重要的观测点，为了确保试验结果的精确度，需要对示踪剂的时间浓度曲线的全过程进行检测指导，直到试验彻底结束为止。
4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。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。
5示踪技术发展趋势
截止到今日，科学家对孔介质的溶质运移现象已有大量的见解和认识，但是并非所有领域都那么游刃有余，对于非均质系统与基岩裂隙含水层中的运动位移，水文地质学家要思考的问题还有很多，而对于这一方面要运用到的人工示踪技术将成为未来几年内水文地质学家的主要研究方向之一。
在过去的30年里，人工示踪技术对于多孔介质含水层中溶质运动位移过程的测试有了较为全面科学的认识和分析。尤其是在CapeCod和Made场地里，对其采用的大规模示踪剂测验，这两次测验为我们对野外条件下弥散与混合的全过程提供了良好的认知经验，同时也给通过野外水力来传递资料、随机分析室内实验与数值模型提供了技术支持。在对水文地质的研究分析中，科学家发现了一个重要领域就是“应用的智能化”。纳米技术在对水文地球化现象上的刻画和发展起到了重要的推动作用，也是其发展的主要因素之一。在现实生活中已经被科学家应用到生物医学产业中，此外纳米技术也同样适用于水文地质研究。
6结束语
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。
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