吴志席，陈 立，戴柳珍

(贵州省地质矿产勘查开发局一一五地质大队，贵州 贵阳 551400)

示踪试验为验证地下水流动方向和岩溶岩溶管道介质的主要方法[1]。能够直观有效地反映地下水运动状态[2-3]。目前，地下水示踪试验在查探岩溶地下水径流管道、查找地下水补给来源以及污染源等方面得到较为广泛的应用，示踪距离从数十米到数十千不等[4-9]。本次研究区内龙井湾岩溶泉(S1)接收点距离示踪剂投放点2 457.9 m，大井边泉水接收点距离投放点455.76 m。以荧光素钠作为示踪剂，在岩溶洼地中的落水洞内投放实际，验证其与龙井湾的连通情况及地下水补给情况，以期为龙井湾泉水污染防治提供科学依据。

1 研究区概况

研究区位于黔北台隆遵义断拱贵阳复杂变形区东缘，主要构造形迹为近南北褶皱、断裂及近东西向断裂[10]。研究区处于黄丝背斜之东、凤山向斜之西间，地层产状40°～120°∠14°～35°，一般60°～100°∠15°～30°，局部受地质构造影响，产状变化较大。区内出露地层为下三叠统大冶组及安顺组，上覆中三叠统关岭组分布于研究区东部外围，下伏上二叠统分布于研究区西部外围。研究区北部烟科所溶洞 (W1)是该岩溶管道系统主要的补给来源之一，该岩溶溶洞所在的洼地汇集的大气降雨入渗补给汇水面积约 1 km2，在茅草铺组白云岩与三叠系大冶组三段交界面附近的大冶组三段灰岩极强岩溶含水层中由落水洞形式集中灌入式补给下伏岩溶管道系统。龙井湾岩溶管道系统位于研究区中部，岩溶管道发育于三叠系大冶组三段灰色中厚灰岩和茅草铺白云岩中。

2 地下水示踪试验

2.1 试验目的

为治理龙井湾污染水体，从烟科所溶洞(W1)投放试剂，在龙井湾大泉(S1)和大井边泉(S2)接收试剂(图1)，以查清龙井湾的岩溶地下水来源、径流方向以及地下水流速和岩溶管道介质特征为目的。

图1 示踪试验投放点接收点平面图

2.2 试剂的选择

本次研究在选择示踪剂时主要考虑以下几个方面的问题：(1)本次调查区含水介质含水介质主要为岩溶管道，地下水量很大，选择常规示踪剂(如工业盐)的投放量将很大，因此示踪剂尽量选择投放量很小，且易于监测的示踪剂；(2) 易溶于水，可溶性强；(3)对环境基本没有污染；(4)不易引起村民恐慌；(5)试剂稳定性能较好。综合考虑选取了荧光增白剂作为本次示踪试验的试剂，该试剂检测灵敏，最低检测浓度可达1 ug,高浓度其为乳白色，后期肉眼不可见，对环境无污染。

2.3 地下水背景值

示踪剂投放之前，首先确定路线区各地下水中示踪剂的天然背景值，测量得龙井湾S1泉水荧光增白剂背景值为3.6 ug,大井边S2泉水荧光增白剂背景值为1.9 ug。

2.4 示踪剂投放与监测

为了查明地下岩溶管道系统的空间分布，4月21日至4月22日，在厂区北侧烟科所积水溶洞投放荧光增白剂1 400 g，由于溶洞内有水潭，潭内水流交换极其缓慢，所投放示踪 剂在水潭积滞近24小时才逐渐消去。进行示踪试验时为保证示踪剂汇入地下，灌入6 L/s 的水流共持续7天。示踪剂的检测仪器采用瑞士 GGUN-FL Fluorometer 野外荧光分光光度计，该仪器可自动连续观测，最低观测间隔为2 min，检测精度达到1 ug 浓度。试验将仪器布置在龙井湾岩溶泉(S1)地下暗河出口(进行连续监测，观测间隔 5 min。),同时人工采集北侧大井边岩溶泉(S2)水样，每天一次，黑色塑料袋包装，至试验结束后仪器检测。

3 试验结果与分析

3.1 试验结果

根据监测数据现将监测点荧光增白剂的浓度时间曲线绘制如图2和图3，依据监测情况统计表见表1。由图2、图3和表1可知：试验期间，龙井湾岩溶泉(S1)、大井边泉水 (S2)荧光增白剂的浓度均出现异常：

(1)龙井湾岩溶泉(SZ9)的荧光增白剂浓度在示踪剂投放约 111.2 h 后出现异 常，之后呈上涨趋势，131 h 后示踪剂浓度达到峰值，之后示踪剂浓度逐渐衰减， 241 h后基本恢复至天然背景值。本次试验投放点距离接收点直线距离约 2 457.9 m，由此计算地下水最快流速为22.1 m/h，最慢流速为10.2 m/h，主峰平均速度为18.8 m/d。

(2)大井边泉水(SD012)的荧光增白剂浓度在示踪剂投放约91 h后出现异常，之后呈上涨趋势，141 h后示踪剂浓度达到峰值，之后示踪剂浓度逐渐衰减，307 h 后基本恢复至天然背景值。以示踪剂初现时的流速为地下水的最快流速， 峰值出现时的流速为平均流速，本次试验投放点距离接收点直线距离 约455.76 m，由此计算得出地下水最快流速为5.0 m/h，最慢流速为1.5 m/h，主峰平 均速度为3.2 m/h。

表1 示踪试验接收点各要素统计表

图2 龙井湾(S1)荧光增白剂浓度历

图3 大井边(S2)荧光增白剂浓度历时曲线图

3.2 示踪分析

(1)厂区北侧烟科所溶洞内(W1)投放的荧光增白剂在龙井湾岩溶泉(S1)和大井边泉水(S2)都监测到浓度异常，表明烟科所溶洞内(W1)处的地下水与龙井湾岩溶泉(SZ9)和大井边泉水(SD012)都存在水力联系。

(2)烟科所溶洞内(W1)投放的荧光增白剂在龙井湾岩溶泉(S1) 接收后，所呈现浓度时间曲线总体呈单峰型曲线，但下降段曲线出现波动状下降 特征，下降支明显拖长，有拖尾现象，使该曲线成为钝峰，由岩溶地下水管流场类型与示踪曲线的对应关系分析可能是：烟科所溶洞(W1)与龙井湾岩溶泉(S1)之间的岩溶管道总体为单支岩溶管道，但中间可能串联了多个地下溶潭。

(3)龙井湾岩溶泉(S1)接收点距离示踪剂投放点2 457.9 m，大井边泉水接收点距离投放点455.76 m，但其示踪剂浓度峰值时间较为相近，仅相差10 h，是由于烟科所溶洞(W1)内地下水位的标高为970.70 m，龙井湾岩溶泉(S1)泉口标947.17 m，大井边泉水(S2)标高 970.54 m，故烟科所溶洞内的地下水位与龙井湾岩溶泉(S1)泉处的地下水位间的水力梯度约为1%，而大井边泉水处的地下水位与烟科所抽水井溶洞内地下水位间的水力梯度在同 条件下仅为0.03%。所以，出现了龙井湾岩溶泉(S1)接收点距离是大井边泉水(S2)接收点距离的约为6倍的情况下，其浓度峰值时间极其接近的现象。

3.3 回收率的计算

根据示踪剂回收率的计算公式：

(1)

其中：t1为开始收到试剂的时间；t2为收到试剂的结束时间；；Vc为试剂投放量(g)；C为接收点试剂过程曲线方程；Q为接收点的流量(L/s)

利用上述公式(1)计算两点回收率，计算所得。龙井湾岩溶泉(S1) 接收点回收率为 10%，大井边接受点回收率为65%。

4 结语

(1)由于烟科所溶洞内的地下水位与大井边泉水的水位标高基本相同，在天然条件下，洞内地下水位与大井边泉水标高基本保持一致，有少部分水流至大 井边泉水，且流速十分小，暴雨后烟科所溶洞积水量剧增，水位迅速抬升，因此，烟科所积水溶洞积水主要通过大井边泉点排泄，少部分流往龙井湾。

(2)大井边地表溪沟由于切割比较浅，未全部排泄北部岩溶地下水，还有大部分地下水继续向南径流，经烟科所岩溶洼地、厂区，最终在龙井湾排泄。

(3)通过本次地下水示踪试验进一步确定了龙井湾地下暗河系统的边界及汇水范围，加深了对区内岩溶发育规律的认识，综合来看厂区内岩溶管道由北向南展布，具体由龙昌镇湾田洼地消水洞向龙井湾岩溶泉(S1)方向发育，依次穿过大井边、烟科所洼地、厂区堆渣场，最后发育到龙井湾岩溶泉(S1)。烟科所溶洞至龙井湾泉岩溶带发育高度和规模为下一步研究的重点。