广西壮族自治区地质调查院
摘要：岩溶区示踪试验主要用来寻找确定地下水补给源、岩溶地下河管道的连通性以及获取地下水流场特征参数[1-2]。本文选取宁明县安德地下河系统为研究对象，在对研究区的水文地质条件等资料的分析基础之上，结合降雨和地形地貌等条件，进行了1组示踪试验。对示踪试验获得的数据进行处理，绘制了示踪剂回收浓度历时曲线，采用Qtracer2对安德地下河的含水介质特征进行估算，获得了部分水文地质参数，并结合回收浓度曲线和水文地质参数分析讨论了碧水岩地下河系统的岩溶水结构和特征。经过本次试验研究，投放点与接收点连通性良好，安德地下河出口为地下河的主要排泄出口。
关键字：岩溶水 示踪试验 水文地质参数 安德地下河
1、研究区概况
安德地下河出口位于宁明县安德屯北西100m处安农河左岸，地貌类型主要为溶丘谷地地貌，谷地大体呈西北向展布，地形上呈波状起伏，地势上整体向东南倾，主要植被为甘蔗，出口东北面与西南面500m处为丘陵区。研究区属亚热带季风气候，多年平均气温为21.3～22.5℃，5～10月份较热，12月至次年2月较冷。雨量较为充沛，根据宁明县气象站资料，多年平均降雨量为1147.3mm，年极端最大降雨量为1610.2mm，年极端最小降雨量为690.6mm。降雨多集中于每年的5～9月，多暴雨，降雨量占全年总量的73.1%。同时，降雨量的地区分配亦不均匀。崇左市至宁明县县级公路自北向南贯穿而过。
研究区出露地层为T1b1灰色中层灰岩、T1b2灰色中-薄层灰岩、T1m灰色薄层灰岩、P3h紫红色铁铝岩、J1w1紫红色中-薄层砂岩。投放点北面发育东西走向正断层，投放点东面为一湖相沉积盆地，盆地中地层主要为J1w1砂岩、泥岩。地下河主要发育于投放点南面1000m处T1b1灰岩中，地下水整体向北面径流，受P3h紫红色铁铝岩阻水影响，随后地下水向东面径流，在安德地下河出口处沿着地层层间裂隙流出，出口整体朝向东面，地下水类型为碳酸盐岩裂隙溶洞水。由于下游修建水坝，出口被安农河水淹没，丰水期最大流量约800l/s，枯水期流量约80l/s，
2、安德地下河示踪试验目的
示踪试验的目的在于探查地下水运动途径、流速等水文地质条件，了解岩溶水系统的补给范围径流特征、与相邻地下水系统的关系，确定地下分水岭的位置、地下河系统的联通、延展与分布情况，调查地表水与地下水的转化关系以及岩溶水的渗漏通道等，为岩溶水系统的划分、资源评价与合理开发提供依据，拟在其管道内做示踪试验1组。
试验主要查明投放点与接收点间的连通关系，以及两点间管道特征参数，确定地下水的排泄区。
比例尺1:50000
图1 安德地下河示踪试验投放点位置图
3、试验情况
（1）示踪剂的选择
示踪剂的选择主要得满足以下几个原则上的要求：
①水溶性好，地下水中的浓度背景值极低；②无毒、无臭和无味，对地下水生态系统不产生破坏；③化学性质稳定，与其他环境物质不发生物理化学反应，不易被土壤和围岩吸附，不易被生物降解，不易沉淀，不挥发；④不易被地下水中的其他物质所干扰，易于仪器检测，灵敏度高，并且成本相对较低。
针对以上原则，并结合接收点处为安德村的饮用水源地，该次试验选用荧光素钠
（2）示踪试验时间
7月21日-10月3日
（3）投放点及接收点
投放点及投放示踪剂时间：板置有水溶洞，7月21日 9:00 投200g荧光素钠接收点：安德地下河出口
接收方式：野外荧光分光光度计在线监测。
4、试验结果
根据野外荧光记录仪记录的示踪剂浓度和实测流量数据，计算出示踪剂的回收量。其计算公式如下：
M：回收量（g）；
Q：实测平均流量（m3/s）；
Ci、Ci+1：分别为浓度曲线相邻两取样点浓度（μg/L）；
C0：为投放示踪剂前的本底值；
△t：取样间隔时间（s）；
此次试验共历时1778h，示踪剂初现时间为207.8h，示踪剂浓度历经334.5h达到第一峰值，852.7h达到第二峰值，1057.2h达到第三峰值。根据长观流量数据0.2m3/s，计算得示踪剂回收质量为143.14g，回收率为71.57%；示踪剂平均运移时间为1022.33h，地下水平均流速为129.11m/d。
5、岩溶管道分析
曲线的陡和缓表示示踪剂弥散距离的长短不同，但曲线缓并不代表弥散距离长，事实上曲线陡弥散距离长，曲线缓地下水中真是的弥散距离反而段[3]。
从图2可以看出，此次试验示踪剂浓度历时曲线出现了三个峰值，第一个峰值浓度为0.27ppb，第二个峰值为0.23ppb，第三个峰值为0.35ppb，第一个峰值与第二个时间间隔为518.25h，说明两个管道的长度不同，地下水流速不同。第二个和第三个峰值的下降曲线呈阶梯状下降，第三峰大于第二峰，说明两个管道中地下水池，第二峰管道示踪剂尾部与第三峰管道示踪剂前端相互叠加。
图2 安德地下河示踪试验荧光素钠穿透曲线
绿线----实测线 黑线----修整线
6、管道几何参数及水文地质参数估算
通过公式计算得出本次试验得到的管道储水体积为19552.95m3，过水断面面积为3.55m2，管道储水平均直径为2.13m。
由示踪试验得到的地下水流速、示踪剂运移时间等参数，结合地下河管道参数和水体部分特征参数估算出摩擦系数为0.17，雷诺数为3182，施密特数为914.2，舍伍德数为179.5。
7、结论
本次试验示踪剂浓度穿透曲线出现三个峰波，后两个峰波持续时间较长，呈平稳阶梯状下降，表面地下河有地下溶潭发育；雷诺数表明地下水为由层流到紊流的过渡状态；示踪剂回收率为71.57%，说明示踪剂接收点为地下河的主要出口，地下河中途并无其他大流量出口存在。
参考文献：
[1]高娟, 李贵宝, 华珞.地表水环境监测进展与问题探讨[J] .水资源保护, 2006 , 22(1):5-8 .
[2]汪进良,姜光辉, 侯满福, 等.自动化监测电导率在盐示踪试验中的应用——以云南八宝水库盐示踪试验为例[J].地球学报,2005,26(4):371-374.
[3]杨立铮，刘俊业.试用示踪剂浓度——时间曲线分析岩溶管道的结构特征[J].成都地质学院学报，1979(4)：44-49.
论文作者:梁爽
论文发表刊物:《防护工程》2018年第35期
论文发表时间:2019/3/5
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