地下水示踪连通试验在水文地质勘察中的应用.docx

地下水示踪连通试验在水文地质勘察中的应用陈相彪1，2( 1. 保定市水利水电勘测设计院，河北 保定 071051; 2. 保定市江河水利咨询监理有限公司，河北 保定 071051)摘 要 地下水示踪试验广泛应用于水文地质工作中，是一项成熟的技术方法，它能有效地查明地下水流向，并通过试验获得进行地下水定量评价的水文地质参数。保定市一亩泉水源 地地下水回灌工程水文地质勘察中，应用地下水示踪连通试验，查明了工程区回灌水向外流域 流失的方向，获得的水文地质参数与抽水试验结论一致，为回灌区水文地质条件的研究及回灌 方法的选择提供了可靠的保证。关键词 示踪试验; 水源地; 地下水回灌; 水文地质参数中图分类号文献标识码文章编号1006 7175( 2014) 07 0093 03tv213bapplication of groundwater tracer connectivity teston hydrogeological investigationchen xiang biao( 1. baoding water conservancy and hydropower investigationand design institute， baoding071051，china; 2. baoding iver water conservancy project management and consulting co. ，ltd. ，baoding 071051，china)abstract: groundwater tracer test has been widely used in hydrological geological work，is a maturetechnology，can effectively identify the direction of groundwater flow，and obtain the hydrogeological parameters of groundwater quantitativeevaluation by experiment. the tracer connected test of under- ground water is applied to the investigation of hydrogeology in the project area of reinjection of yimu- quan water to baoding city，finding out the loss direction of reinjection water to external basin. the geology parameters obtained by this test meets well with the results of pumping water experiment. the finding in this work provides a reliable guarantee for the research of hydrological geological conditions in reinjection area and recharge method.key words: tracer test; water source; groundwater recharge; hydrogeological parameter一亩泉水源地位于保定市西郊一亩泉村附近，是保定市城市地下水主要供水水源，该水源地始建于 1958 年，1980 年以来年开采量维持在0. 6 108 0. 8 108 m3 / a。 由于长期大量超采地下水，形成了一亩泉水源地漏斗，漏 斗面积已达183 km2 以 上，漏 斗 中 心 水 位 埋 深61 m 左 右。 一亩泉地下水漏斗的形成为储存地下水资源创造了良好 的存储空间地 下 水 库，保定市已经实施的王快水库 与西大洋水库连通工程，为回灌一亩泉地下水提供了充足水源。通过对一 亩 泉 水源地进行详细的水文地质勘察工 作，确定了水源地地下水超采降落漏斗分布范围、地下水 储水空间、回灌水向深层含水层及外流域流失的可能性， 以选择适于本区水文地质条件的地下水回灌方法。地下 水示踪连通试验就是本次水文地质勘察工作的一项重要 的技术方法。收稿日期 2014 03 18作者简介 陈相彪( 1981 ) ，男，河南滑县人，助理工程师，主要从事工程地质与水文地质的设计与勘察工作 . 93 水利科技与经济water conservancy science and technology and economy第 20 卷第 7 期2014 年 7 月vol. 20no. 7jul. ，201460 m，东部埋深120 m左 右，隔 水层岩性西部以含砾石黏 性土为主，东部以粉土、粉 质 黏 土 为 主，渗 透 系 数 10 5 10 7 cm / s，厚度 3 18 m。2 区域地下水流场特征根据区域保定市 2008 年低水位期地下水水位埋深及 标高等值线图，一亩泉区地下水流向大致可分 3 个方向: 在一亩泉北部的王各庄 眺山营 要庄一带，地下水由 北向 南 径 流、向一亩泉方向汇 集，地下水水力坡度 2. 35; 在守陵 顺民一带，地下水由西向东径流; 在北伍 候村 韩村入渗场附近，地下水由西南向东北，向一亩泉 方向径流，水力 坡 度 0. 63。入渗场附近地下水标高在 13 m左右，而 一 亩 泉 孙 家 塘 郄庄一线水位标高在 13. 85 16. 67 m，水位差 0. 85 3. 67 m，入渗场进行回灌 后有利于补给一亩泉水源区的孙家塘 郄庄 石家庄一 带。一亩泉以北的生产井主要靠北部的径流补给。本区地下水流向天然状态下，由西北流向东南，由于 一亩泉水源地的开采漏斗的形成、漏斗区周围地下水均 向漏斗中心区渗流补给见图 1。1一亩泉水源地水文地质条件一亩泉水源地地处界河冲洪 积 扇 的 中 上 部，以 松 散岩类孔隙水为主。界河冲洪积扇由第四系晚更新世界河冲洪积堆积物组成了山前倾斜平原，由新老冲洪积扇叠 加而成，在太行山前形成了天然盆底状独特储水构造。新扇的前缘在眺山营 一亩泉 孙家塘 大固店 韩村 南腰山一带，面积约183 km2 ，物质组成主要为卵砾 石; 老扇为中更新世和早更新世地层物质组成，扇的顶部 为卵砾石，向东 颗 粒 变 细，以 黄 土 状 粉 土、粉 质 黏 土 与 新 扇分界。本区由上至下分为 4 个含水岩组:第一含水岩组: 仅见于界河现 代河谷和南伍侯入渗 场浅层卵砾石，含水层岩性为第四系全新统卵砾石、砂砾 石、砂，颗粒由西向东逐渐变细，厚度 5 15 m。该 含 水 层 局部与下部第二含水层不规则式连通。第二含水岩组: 主要分布在山前倾斜平原，该岩组在 杨家佐以东分为 3 个含水层，其一、二含水层均在一亩泉 以东尖灭，第三含水层向东延伸至保定 市 区 以 东。含 水 层顶板埋深 14 60 m，厚度由西往东变薄，单层厚度 5 20 m，其下伏有 较 稳 定 的 隔 水 层，隔水层西部埋深 50 图 1 一亩泉水源地地下水流场图随地下水运动的物源，在预期能到达的部位对其进行接 收检测，根据检 测 结 果，综合分析介质场 和 势 场 特 征，来3抽水试验结果本次水文地质勘察工作对新 增 庄、北伍候水文地质 孔进行了抽水试验，并在北伍候水文地质孔南侧增布设 水位观测井 1 眼，观测孔实测距离96. 8 m。抽水井和观测孔成井结构相同。根据试验结果和本区水文地 质 条 件，经 计 算 新 增 庄 抽水试验渗透系数 k 值为28. 34 m / d; 北伍候抽水试验渗透系数 k 值为37. 16 m / d，单井影响半径为199. 53 m。获取系统天然流场的水动力属性的探测方法。示踪剂一般选用放射性同位素、荧光红和易溶于水 又不易被吸附的氯化钠等指示剂。本次示踪试验从保护 饮用水安全和便于检测等方面考 虑，选 用 氯 化 钠 ( nacl)作为示踪剂。4. 2检测方法由于氯化钠是一种强电解质，在水中极易溶解，地下 水中增加了氯 化 钠 成 分，其 电 阻 率 降 低，而 电 导 率 增 高。 通过测试地下水中的电导率变化情况，获得地下水流场 和势能特征。本次试验采用中国地质调查局水文地质环境中心研制的 c zk 2 型水质快速检测仪和 ddb 3504地下水示踪连通试验4. 1试验原理及示踪剂选择地下水连通示踪是在地下水系统的某个部位施放能 94 陈相彪: 地下水示踪连通试验在水文地质勘察中的应用第 7 期型便携式电导仪进行现场测试。测 试 方 法: 将 c zk 2 型水质快速检测仪导线直接下入井中，直接读取电导 率和地下水温度; 从井中抽取水样，用 ddb 350 型便 携式电导仪进行现场测试，两 种 方 法 互 补。 检 测 频 率1 次 /30 min，遇异常值加密检测，检测电导率的同时检测 水温的变化情况。行测试。第一种投入方法有可能造成氯 化 钠 不 易 溶 解、沉淀于井沉淀管中，而且投入示剂附近仅有一眼观测井， 难于检测到; 第 二 种 方 法，将示剂投入入 渗 池 中 加 水，可 保障示剂的溶解，又可在入渗池两边井进行检测，有利于 获得势能特 征。故选用第二种方法投入，投 入 细 粒 氯 化 钠100 kg。示踪剂的投放根据现场情况有两种投入方法: 将氯化钠投入井 中，另一眼井进 行 测 试; 将氯化钠投入 入 渗 池 中，加 水 溶解入渗地下水中，对入渗池两边的水井及附近水井进试验结果分析示踪试验历时114 h。距离入渗池南侧观测井28. 8 m， 北侧观测井63 m。电导率历时曲线见图 2、图 3。4. 34. 4图 2 北伍候观测井示踪试验历时曲线图图 3 北伍候南井观测井示踪试验历时曲线图根据示剂浓度高峰出现时间，采用下式计算平均流5结语速:( 1)地下水流向存在区域性动态 变 化，一般的勘察手段 很难界定。通过地下水示踪连通试验能很好地解决这一 问题，并能提供获得进行地下水质量定量评价的水文地 质参数，且试验过程快速、简便，工程可操作性强。v = s / t式中: v 为地下水平均流速，m / h; s 为示踪剂投入源至观测点距离，m; t 为观测点高峰出现时间，h。从连续检测表明，示剂主要向北运移，北侧检测井出 现高峰值，而南侧未出现高峰值。投 入 初 期 地 下 水 中 自 然电导率值在552 s，高峰值在557 s，高峰值出现 时 间38 h。根据式( 1) 计算如下:v = s / t = 63 m /38 h = 1. 65 m / hv = 1. 65 m / h 24 h = 39. 79 m / d示踪试验结果与本区水文地质条件、水文地质参数 k 值计算结果 相 吻 合。试验说明示剂投入后，初 期 主 要 是 浓度的扩散( 弥散) 作用，而后随地下水径流，从检测结果 看，本区地下水主要是向北方向径流。本 次 示 踪 试 验 中 不仅对入渗池南、北方向的水井进行了监测，而且对周边300 m左右的 其 它 井进行了控