[摘 要] 在當(dāng)今的水文地質(zhì)工程中，可以采用示蹤技能解決許多工程中的水文地質(zhì)問(wèn)題，比如測(cè)量水文地質(zhì)的具體參數(shù)、地下水滲透的流速、來(lái)源以及多孔介質(zhì)和裂隙介質(zhì)的參數(shù)與水流運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。然而當(dāng)前的示蹤技術(shù)依然存在許多問(wèn)題，本文結(jié)合實(shí)際情況對(duì)水文地質(zhì)工程中的示蹤技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)的探究與分析。 

　　[關(guān)鍵詞] 水文地質(zhì)；示蹤技術(shù)；應(yīng)用分析 

　　[中圖分類(lèi)號(hào)] TV221 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A 

　　對(duì)于示蹤技術(shù)而言，其有著非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，在具體的水文地質(zhì)工作里也有著比較大的用途。所謂的人工示蹤劑，具體上是指有人類(lèi)意識(shí)參與的非天然成分示蹤劑，這在目前而言是一種有效的研究方法與手段。采用這種方法不僅能夠把運(yùn)移參數(shù)量化，還能夠較好地描繪地下水的眾多特征。此外，使用示蹤劑能夠直接進(jìn)行原位檢驗(yàn)，使用具有合適物理化學(xué)性質(zhì)的示蹤劑，能夠有效的探索和研究一些極為特殊的作用過(guò)程。在通常情況下，采用示蹤劑進(jìn)行測(cè)試的方法能夠?yàn)闇y(cè)量某些特殊的參數(shù)提供一種準(zhǔn)確或者比較實(shí)用的方法與途徑，而在某些特殊的情況下，其甚至能夠成為唯一可靠的調(diào)查技術(shù)和手段。 

　　1 示蹤技術(shù)的具體作用和發(fā)展歷程 

　　示蹤技術(shù)一方面能夠有效的確定大范圍里地下水的特征，另一方面還能夠?yàn)檠芯啃》秶�里溶質(zhì)運(yùn)移現(xiàn)象提供有效的技術(shù)支持。據(jù)目前為止，人工示蹤劑技術(shù)已經(jīng)有幾百年的發(fā)展歷史，具體表現(xiàn)在描繪流動(dòng)的路徑和測(cè)量地下水的流速。在事實(shí)上，據(jù)猶太歷史記載：約公元10年，猶太人就已經(jīng)開(kāi)始使用谷殼作為示蹤劑，有效的連接約旦河的泉水源透和旁邊的池塘。公元19世紀(jì)末到20世紀(jì)初，其首次使用氯、氟和細(xì)菌等對(duì)歐洲規(guī)模較大的巖溶地區(qū)采取了定量化的示蹤劑測(cè)驗(yàn)。二戰(zhàn)結(jié)束之后，隨著化學(xué)測(cè)試技術(shù)的不斷進(jìn)步，從而使能夠測(cè)量極低濃度的示蹤劑有成為現(xiàn)實(shí)的可能，與此同時(shí)高頻率的取樣也比較方便經(jīng)濟(jì)。另外，隨著技術(shù)的進(jìn)步，導(dǎo)致了許多物質(zhì)都能夠成為示蹤劑。 

　　在歷史上，確定巖溶地區(qū)的地下水流動(dòng)是水文地質(zhì)學(xué)中使用示蹤劑的重要原因。20世紀(jì)60年代，為了全面的熟悉與掌握控制地下水補(bǔ)給的主要因素，相關(guān)水文地質(zhì)專(zhuān)家在基礎(chǔ)的研究中使用了人工示蹤劑，從而明顯的增加了對(duì)雨水到達(dá)潛水面時(shí)一系列流動(dòng)路程的認(rèn)知。已經(jīng)過(guò)去的三十年里，對(duì)放射性物質(zhì)和他廢物處置的具體問(wèn)題有效地促進(jìn)了示蹤劑技術(shù)在多孔介質(zhì)與基巖裂隙含水層中溶質(zhì)運(yùn)移現(xiàn)象的應(yīng)用和研究。一些相關(guān)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)有效地促進(jìn)了對(duì)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)的非均質(zhì)性、大尺度內(nèi)的水力傳導(dǎo)系數(shù)以及吸附作用與溶質(zhì)運(yùn)移的限速過(guò)程的分析和探究，相關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果目前已經(jīng)被使用于評(píng)價(jià)污染物運(yùn)移數(shù)值模型的具體性能。 

　　示蹤技術(shù)是對(duì)水文地質(zhì)進(jìn)行研究的重要工具，獲得了巨大的進(jìn)步與發(fā)展。在當(dāng)前，人工示蹤劑又取得了新的研究成果，能夠更深入地探索不同的運(yùn)移現(xiàn)象，包括膠體促使下的運(yùn)移和裂隙基質(zhì)控制的運(yùn)移等。雖然示蹤劑測(cè)試是一項(xiàng)行之有效的技術(shù)，可是也面臨著多種方面的挑戰(zhàn)，并且還存在著一定的局限性。尤其是針對(duì)成功的測(cè)試而言，其要以合理恰當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)為技術(shù)支撐，并且還要有原始的水文地質(zhì)資料和初步的運(yùn)移模型。 

　　目前的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程里，由于實(shí)際條件和成本等能夠有效的限制試驗(yàn)的時(shí)間與范圍，這就需要相關(guān)水文地質(zhì)學(xué)家對(duì)測(cè)試的結(jié)果進(jìn)行外推，從而有效的估量大尺度內(nèi)的溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)位移的結(jié)果。此外，在遇到多種運(yùn)移過(guò)程比較明顯的情況時(shí)，對(duì)示蹤結(jié)果的顯示會(huì)比較困難，針對(duì)這種情況需要采取復(fù)雜的數(shù)據(jù)解釋方法與手段。雖然示蹤方法需要面對(duì)多種挑戰(zhàn)并且在某些方面還存在著局限，可是在對(duì)水文地質(zhì)學(xué)里的一般場(chǎng)地調(diào)查與水文地質(zhì)基礎(chǔ)研究中，人工示蹤劑都有著比較長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展前途。 

　　2 示蹤劑作為水文地質(zhì)研究的常用工具 

　　根據(jù)上文可知，人工示蹤劑已經(jīng)被廣泛使用在探析和研究巖溶水流動(dòng)特征方面。與此同時(shí)，這種技術(shù)也慢慢成為描繪其他類(lèi)型含水層的水文地質(zhì)特征的重要手段，尤其是研究一些污染的場(chǎng)地，從而有效獲得有關(guān)含水層基本特征的信息，不斷的構(gòu)建概念模型，來(lái)從中校正數(shù)值流動(dòng)與運(yùn)移模型以及評(píng)價(jià)和污染相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于單井示蹤劑測(cè)試方法而言，其比較容易操作而且成本較低，可用來(lái)刻畫(huà)地下水流速以及其它水文地質(zhì)特征在局部和空間上的變化情況，因此具有非常好的發(fā)展?jié)摿εc前景。 

　　人工示蹤劑也慢慢被應(yīng)用在評(píng)價(jià)修復(fù)政策和工程系統(tǒng)具體性能之中。比如，通�？梢允褂檬聚檮﹣�(lái)對(duì)污染物的原位生物降解、電子受體/供體的利用率以及稀釋效應(yīng)和生物降解技術(shù)的影響區(qū)域等進(jìn)行有效的評(píng)價(jià)。出于對(duì)示蹤源進(jìn)行長(zhǎng)期的維護(hù)比較方便和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，再加上比較低濃度的溶解性氣體示蹤劑很容易檢測(cè)出來(lái)，因此一些水文地質(zhì)專(zhuān)家提出了利用示蹤劑來(lái)進(jìn)一步的評(píng)價(jià)水力截獲與污染物堵截。在已經(jīng)過(guò)去的10年里，水文地質(zhì)專(zhuān)家已經(jīng)使用了相位分離示蹤劑，來(lái)不斷的量化地下非水相液體體積與界面范圍�？墒怯捎谶@種技術(shù)成本比較高并且具有很大的不確定性，所以要在一定程度上面限制其使用的范圍。 

　　在人口數(shù)量比較多的半干旱區(qū)域，為了有效地提高地下水的儲(chǔ)存數(shù)量，從而把蘊(yùn)藏量比較多的地表水補(bǔ)給到地下，這種發(fā)展策略得到人們的廣泛關(guān)注。與此同時(shí)，人工示蹤劑還可以用來(lái)詳細(xì)的描繪關(guān)鍵含水層中的具體水力特征，通過(guò)這種方式能夠正確采用科學(xué)靈活的管理措施和方法。 

　　3 示蹤劑在水文地質(zhì)研究中的具體應(yīng)用 

　　雖然到目前為止，科學(xué)家們已經(jīng)對(duì)多孔介質(zhì)里的溶質(zhì)運(yùn)移過(guò)程擁有了比較多的見(jiàn)解與認(rèn)識(shí)，可是當(dāng)面對(duì)非均質(zhì)系統(tǒng)與基巖裂隙含水層中的運(yùn)動(dòng)位移時(shí)，仍然需要水文地質(zhì)學(xué)家考慮到一些比較重要的基本問(wèn)題，對(duì)這一方面的研究是水文地質(zhì)學(xué)里，對(duì)人工示蹤劑技術(shù)深入探究的具有較遠(yuǎn)發(fā)展前景的方向之一。人工示蹤劑技術(shù)在過(guò)去的30年里，對(duì)多孔介質(zhì)含水層中溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)位移過(guò)程的發(fā)展得到了比較科學(xué)的認(rèn)識(shí)和分析。尤其在Cape Cod與Made場(chǎng)地里，對(duì)其采取規(guī)模較大的示蹤劑測(cè)驗(yàn)?zāi)軌蛴行У貛椭�我們�?duì)野外條件下彌散與混合的全過(guò)程產(chǎn)生良好的認(rèn)知，同時(shí)也為通過(guò)野外水力來(lái)傳遞資料、隨機(jī)分析室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)與數(shù)值模型提供了良好的基礎(chǔ)和技術(shù)支持。 

　　在水文地質(zhì)探究與分析過(guò)程中，其中一個(gè)特別引人矚目的領(lǐng)域是應(yīng)用“智能化的”和其他一些專(zhuān)門(mén)的示蹤劑來(lái)研究焦點(diǎn)問(wèn)題。對(duì)于水文地球化學(xué)現(xiàn)象而言，納米技術(shù)對(duì)其的刻畫(huà)和發(fā)展產(chǎn)生了重大的影響，也是促使其有遠(yuǎn)大發(fā)展前途與潛力的重要原因。在現(xiàn)實(shí)中已經(jīng)被科學(xué)家們大量使用在生物醫(yī)學(xué)產(chǎn)業(yè)中，同時(shí)也比較適合對(duì)水文地質(zhì)的研究。 

　　4 結(jié)束語(yǔ) 

　　從上文可以得知，對(duì)于水文地質(zhì)工作而言，人工示蹤劑測(cè)試技術(shù)是其進(jìn)行研究的強(qiáng)大的工具，從古至今已有擁有比較長(zhǎng)的研究與應(yīng)用歷史，尤其在溶質(zhì)運(yùn)動(dòng)位移的研究中產(chǎn)生了非常重要的影響和作用。與此同時(shí)，在對(duì)一些基本過(guò)程進(jìn)行認(rèn)識(shí)時(shí)，人工示蹤劑起著至關(guān)重要的作用。通過(guò)對(duì)一些復(fù)雜的溶質(zhì)運(yùn)移現(xiàn)象進(jìn)行研究能夠有效的改進(jìn)示蹤劑測(cè)試設(shè)計(jì)和數(shù)據(jù)解釋方法，從而不斷的提高示蹤技術(shù)在水文地質(zhì)工程中的實(shí)際應(yīng)用能力。 

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