示踪实验报告

1 / 12 示踪实验报告 1、前 言 排泥库位于九区采选场地的西部，与九区采选场地一山之隔，与板下屯之间以板兄 1 号洼地相隔，整个库区大致呈“ U”型，库址为已开采结束的平果铝土矿九区 41号矿体所在洼地，有采矿时修建的简易道路直通 9、 10 号采矿场，西北侧有简易公路通向果化镇那荣村。 该库区底部地势较平坦，四周为岩溶山峰，并由岩溶山峰隔成的狭口天然将该库分为三个岩溶洼地。库区汇水面积 km2，总库容 8010 万 m3，有效库容 6969 万 m3，库底洼地最底标高 320m，最终堆积标高为 420m，其 矿泥最大堆深为 100m，库等级为二级库。区域岩溶发育，水文地质条件复杂。为查明场区内外地下水的水力联系特征，按技术要求，勘察设计研究院试验室在已完成区域水文地质调查及库区综合工程地质测绘工作后，于 XX年 8 月 28日至 9月 7 日进行了排泥库地下水示踪试验工作。试验中，共采取 1557 件样品计 4671 别点次分别进行了钼、锌、萤光素钠的测定，绘制时间浓度曲线 63幅，提交分析报告表 63份。本次试验钼、萤光素钠在现场检测完成；因野外条件所限，另取样分别以硝酸固定后，运回长沙做锌的测定。 2、多元示踪试验综述 试验目的 2 / 12 1）查明场内、外的地下水水力联系情况； 2）估算地下水流速，确定地下水流向的主导方向； 3）估测库区渗漏污染的影响范围。 示踪剂的选择与确定 示踪剂选择的原则为无毒，自然本底低，不受围岩干扰，化学性能稳定，不改变地下水的运移方向，易检测，灵敏度高及成本相对低。根据区域水文地质调查情况，结合以往的示踪试验经验，并按上述原则，本次试验决定采用钼酸铵、萤光素钠和氯化锌三种试剂。试验前，对三种示踪剂在测区内的接收点分别进行了本底调查 ，证明采用此三种试剂是较理想的。 示踪剂投放量的确定 示踪剂投放量按下列因素考虑： 1）示踪剂投放后，经扩散、运移到达饮用水源点时，其示踪剂浓度不超过我国饮用水标准的有关规定； 2）易于被所选用的检测方法检测含量不低于仪器的检测灵敏度。 综合考虑上述因素，并考虑测区的地下水量、水力坡度、示踪距离及岩溶的发育程度，结合排泥库已有的勘察资料，采用下述方法计算示踪剂投放量： M=K w/j? 式中： M 示踪剂的投放 量； 3 / 12 K 岩溶率系数； w 示踪区段的总水量； J 为检测方法灵敏度。 考虑到地质效果和确保足够的检测灵敏度，在实际野外工作中投放量略高于计算量。经计算，本次地下水示踪试验三种示踪剂的投放量分别为：萤光素钠 30 公斤，钼酸铵 150公斤，氯化锌 100 公斤。 投放点和接收点的选择和分布 1）投放点的选择和分布 本次示踪试验按试验目的要求，选择库区内东南部一落水洞作为钼酸铵的投放点；选择库区边缘南部落水洞作为荧光素钠投放点； 选择库区西北部一落水洞作为氯化锌投放点。 投放水点 XJT1：位于排泥库东南部， X=,Y=，地面标高，为长 3米、宽米、深 2米的不规则长方形落水洞，洞内见地下水。 投放水点 XJT2： X=， Y=,地面标高，为形状呈直径约7 米 ,向下逐渐变窄，深约 3米的不规则圆形落水洞 , 位于排泥库南部边缘 ,洞内见地下水。 投放水点 XJT3：位于排泥库西北部， X=,Y=地 面标高 m，为直径约 8 米深约 5米形状呈不规则圆形的落水洞，洞内未见水。 4 / 12 2）接收点的选择和分布 正确选择接收点是示踪试验取得良好地质效果的关键环节，本次试验按试验目的要求，以场区 XJS1 XJS21二十一个水点作接收点。其中选取 XJS5、 XJS6、 XJS8、 XJS12、XJS13、 XJS15、 XJS19、 XJS20、 XJS21 作为重要观测点，缩短取样时间间隔，以尽可能准确地估算地下水流速，确定地下水流向的主导方向。 示踪试验投放点、接收点的位置与分布见地下水示踪试验综合成果。 示踪剂的投放技术及取样要求 1）示踪剂的投放方法 因投放点无水，所以， 试验前先将直径 6cm 的水管接至投放点，并进入洞内约 10m，利用钻探的水源，向洞内灌水。试剂在人工搅拌充分溶解后，倒入洞内，投放工作分别于 XX年 8 月 28 日上午 10时 30 分完成，然后，继续灌水24小时，确保示踪剂进入地下含水层。 2）示踪剂取样 取样是进行地下水示踪试验的关键环节，其取样时间间隔主要根据测区的水文地质特征，并参照已往地下水示踪试验的经验来确定。本次取样的时间间隔为一次 /4小时，要求取样人责任心强，每个取样点派专人负责，按取样时间要求、样瓶清洗、取样、贴标签、装入黑色包装袋 避光保存5 / 12 的取样流程程序进行取样，再由专车及时运至工地实验室进行分析检测。 示踪样品的检测技术 1）钼酸铵的分析方法 钼的分析方法很多，为适应示踪野外业工作，加快示踪信息速度，以达到效率快，分析灵敏度高的优点，本次示踪试验采用比色法，最低检出 浓度为 10ppb，能满足试验要求。 2）氯化锌的分析方法 将样品体积浓缩 10倍，采用原子吸收法对样品进行检测，最低检出浓度为 1ppb，该方法具有快速、简便、灵敏度高等特点。 3）萤光素钠 的分析方法 萤光素钠采用 93型荧光光度计测定，最低检出浓度为。 由于测区地质及水文地质条件复杂，加上雨季地下水位变化较快，水质透明度变化大，为确保试验成果准确，减少样品浑浊度的干扰及人为因素影响，每批样品待静置澄清后，再进行分析检则，并且对有疑点或异常的样品均作了及时重复检测，按有关规范要求，还对 20%的样品进行了复检，确保分析数据的可靠性。 资料整理方法 6 / 12 根据示踪试验对取样点的本底调查及样品采用的分析方法，确定样品出现的异常浓度，对钼大于 10ppb、萤光素 钠大于 10格值、锌大于 10ppb，称为异常值，按时间顺序排序和浓度值的变化，绘出时间与浓度曲线，根据时浓曲线的浓度变化值，结合投放点与接收点的直线距离，计算出投放点与各接收点的地下水平均流速和地下水流向，其结果详见“各接收点示踪剂出现情况表”、“示踪试验分析报告表”及“地下水示踪试验综合成果图”。 3、示踪结果解释 钼酸铵示踪剂 投放示踪剂后，通过十天的连续取样分析，根据时浓曲线和流速分析，推断该区地下岩溶水呈管道流及扩散流形态，表现为三种不同的流速特征。现分述如下： 1）第一种为快速流的地下岩溶水管道流，为投放点XJT1 XJS10。投放示踪剂后，于 8 月 28 日 12 时在 XJS10有钼离子反应出现，最大浓度大于 300ppb，平均流速达 /h。曲线特征呈多峰，说明其间存在多条 地下水岩溶通道，表明该点与投放点间存在明显的岩溶地下水水力联系。 2）第二种为中等流速地下岩溶水扩散流，为投放点XJT1 XJS20、 XJS4、 XJS5、 XJS12。示踪剂钼酸铵投放后，于 8月 29日 12时，在水点 XJS20出现，最大浓度值为 80ppb，7 / 12 平均流速 /h。于 8月 31日 12时， 30日 12时分别在水点 XJS4 、XJS5出现，最大浓度值为 80和 140ppb，平均流速分别为 /h和 /h。于 8 月 31日 12时，水点 XJS12 也有钼离子反应出现，最大浓度大于 80ppb，平均流速达 /h。 3）第三种为慢流速地下岩溶水扩散流为投放点 LDT1 XJS21、 XJS19、 XJS18、 XJS17、 XJS16、 XJS15、 XJS14、XJS13、 XJS11、 XJS9、 XJS8、 XJS7、 XJS6、 XJS3、 XJS2、 XJS1。钼离子反应出现时最大浓度 50 170ppb，平均流 速为 /h。 上述试验成果详见“各接收点示踪剂出现情况表”和“ 示踪试验分析报告表”及“地下水示踪试验综合成果图”。 萤光素钠示踪剂 萤光素纳示踪剂投放向区内所选 21个接收取样点除XJS11 外均有反应，根据时浓曲线及流速分析，推断该区存在三种不同流速的岩溶地下水管道流及扩散流，分述如下： 1）第一种为快流速地下岩溶水管道流：为投放点XJT2 XJS1、 XJS4、 XJS5、 XJS6、 XJS10、 XJS13、 XJ19、 XJ20 。萤光素钠示踪剂在 8 月 28日 10时 30分投放后， 29日 12时即在水点 XJS4收到，平均流速达 /h ，其余 XJS1、 XJS5、 XJS6、XJS10、 XJS13、 XJS19、 XJS20 水点全部接收到 ,各接收点平均流速为 /h /h。由此表明区内上述几个水点与投放点间有明显水力联系。 8 / 12 2）第二种为中等流速地下岩溶水扩散流，为投放点XJT2 XJS2、 XJS3、 XJS7、 XJS12、 XJS14、 XJS16、 XJS21。平均流速为 /h /h。 3）第三种为慢速流的岩溶地下水扩散流：为投放点XJT2 XJS8、 化工 实验报告 系班 学生姓名 :颜婷婷学号： 1090700051 实验名称：实验一流体流动形态的观察与测定 小组成员： 白茹、韩建春、刘欣、宋月、赵冬青、董然、刘欢欢、魏增春实验日期： 2016年 11月 21日 指导教师：黄潇楠 基础光学实验 一、实验仪器 从基础光学轨道系统，红光激光器及光圈支架，光传感器与转动传感器，科学工作室 500 或 750 接口，DataStudio软件系统 二、实验简介 利用传感器扫描激光衍射斑点，可标度各个衍射单缝之间光强与距离变化的具体规律。同样可采集干涉双缝或多缝的光强分布规律。与理论值相对比，并比较干涉和衍射模式的异同。 理论基础 衍射：当光通过单缝后发生衍射，光强极小的衍射9 / 12 图案由下式给出 asin =m 其中 a是狭缝宽度，为衍射角度，是光的波长。 下图所以为激光实际衍射图案，光强与位置关系可由计算机采集得到。衍射角是指从单缝中心到第一级小，则数。 m为衍射分布级 双缝干涉：当光通过两个狭缝发生干涉，从中央最大值到单侧 某极大的角度由下式给出： dsin =m 其中 d 是狭缝间距，为从中心到第 m 级最大的夹角，是光的波长， m为级数。 如下图所示，为双缝干涉的各级光强包络与狭缝的具体关系。 三、实验预备 1.将单缝盘安装到光圈支架上，单缝盘可在光圈支架上旋转，将光圈支架的螺丝拧紧，使单缝盘在使用过程中不能转动。要选择所需的狭缝，秩序旋转光栅片中所需的狭缝到单缝盘中心即可。 2、将采集数据的光传感器与转动传感器安装在光学轨道的另一侧，并调整方向。 3、将激光器只 对准狭缝，主义光栅盘侧靠近激光器大约几厘米的距离，打开激光器。调整光栅盘与激光器。 10 / 12 4、自左向右和向上向下的调节激光束的位置，直至光束的中心通过狭缝，一旦这个位置确定，请勿在实验过程中调整激光束。 5、初始光传感器增益开关为 10，根据光强适时调整。并根据右图正确讲转动传感器及光传感器接入科学工作室 500. 6、打开 DataStudio 软件，并设置文件名。 四、实验内容 A、单缝衍射 1、旋转单缝光栅，使激光光束通过设置为毫米的单缝。 2、采集数据 前，将光传感器移动衍射光斑的一侧，使传感器采集狭缝到需要扫描的起点。 3、在计算机上启动传感器，然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点，完成扫描后点击停止传感器。若果光强过低或者过高，改变光传感器。 4、使用式 确定狭缝宽度： 测量中央主级大到每一侧上的第一个极小值之间的距离 S。 激光波长使用激光器上的参数。 测量单缝光栅到光传感器的前部之间的距离 L。 利用以上数据计算至少两个不同的最小值和平均的答案。分析计算结果与标准缝宽之间的误差以及主要来源。 B、双峰衍射 11 / 12 1、将单缝光栅转为多缝光栅。选择狭缝间距为和狭缝官渡的多缝。 2、采集数据前，将光传感器移动衍射光板的一侧，是传感器采集狭缝到需要扫描的起点。 3、在计算机上启动传感器，然后慢慢允许推动旋转运动传感器扫描衍射斑点。完成扫描后点击停止传感器。如光强过低或者过高，改变光传感器。 4、利用 DataStudio 软件来测量主极大到一侧第一、二、三次极大的距离，并测量整个包络宽度。 5、测量最大的中心之间的距离和第二次和第三次的最大侧。测量距离从中央最高最低衍射模式。 6、使用式确定缝 间距： 测量中央主级大到每一侧上的第 n个极大值之间的距离 Hn。 测量单缝光栅到光传感器的前