利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，具体包括投放井、监测井布置与设计、示踪剂预处理、示踪剂投放、水流方向确定、确定地下水流速、示踪剂投放量确定、在投放井中投放示踪剂、在监测井中取样检测示踪剂以及通过结果分析地下水运移路径。本发明专利技术利用糖作为示踪剂在对岩溶地下水流速、流向的探测中，具有无毒、无污染、自然本底值低，不受干扰，化学性能稳定，不改变地下水的运移方向，易检测，灵敏度高且成本低，不会对环境造成污染，也不会对操作人员的健康产生危害。

【技术实现步骤摘要】
利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法
本专利技术属于测定岩溶含水层地下水运移路径、渗流速度的示踪方法，涉及利用食用单糖类和双糖类作为示踪剂测量岩溶地质条件下地下水运动情况的研究，属于在岩溶含水系统渗流和地下水运动观测领域。
技术介绍
岩溶地下水循环系统除了受地形地貌条件控制外，还受地质构造的控制，由于岩溶发育和岩溶地下水的运移一般都具有明显的非均质性，除普通岩溶孔隙特征之外，还有发育的溶洞和裂隙等管道介质，岩溶形态各异，渗漏及出水点较多，水利坡度变化大，各水力流速具有明显的差异性，形成了错综复杂的水力地质体系，其地下水的存储量、岩溶保水层结构、地下水走势以及地下水羽状分布很难分析了解，为了在岩溶发育地区开展岩溶主导运移路径研究，需要对岩溶地下水运动的管道介质、通道及对应的溶质运移主通道的空间分布情况进行调查，采用现场实地示踪试验的方法，对于岩溶地区地下水力学关系进行研究，确定地下水的主导流向,为调查地下水的污染情况提供依据。利用示踪试剂进行岩溶地下水运移路径示踪技术是现场测试技术之一，其原理是从注入井注入示踪剂，按一定的取样规定在周围产探井取样，监测其示踪剂变化情况，对样品进行分析，得出示踪剂变化曲线，通过相关软件拟合，反映岩溶地下水系统中水系的连通情况，掌握岩溶地下水的推进方向、驱动速度、在储水层非均质性、在饱和带分布情况，从而指导地质岩溶区域地下水开采设计、地质岩溶区域地下水开发后期调整、地下水的污染情况。当注剂井中加入一定量的示踪剂时，它能溶解于水中，形成一段富集带，通过监测周围探井中示踪剂的浓度变化曲线，应用计算机数值分析手段，便能反馈出岩溶含水层地下水特性参数和示踪剂的流动特征。本专利技术示踪剂技术除能确定岩溶含水层的厚度、渗透率、通道路径之外，还能反映岩溶含水层位内部注水量的变化、各岩溶含水层位之间关系、地质岩溶区域水量分布等，为地质岩溶区域的合理开发提供重要依据。现有技术中，最常用的示踪剂主要有化学示踪剂与同位索示踪剂。虽然这些示踪技术在各地质岩溶区域被广泛应用，但也存在不同程度的缺点：化学示踪剂用量通常都较大，成本高、检测误差较大；同位素示踪剂则要求必须是专业施工人员，应用专用设备检测，对水环境造成污染，不利于大规模推广应用。CN1699998A公开了一种用于地质岩溶区域监测过程中的常量物质示踪剂及该示踪剂在油藏动态监测中的使用方法，其中所提供的示踪剂是斓系元索，是镧、铈、鐠、铷等元素中的任一种或多种；这些元素的使用常与络合剂为如：乙二胺四乙酸、EDTA、乙二胺经乙基三乙酸、二乙三胺五乙酸、氨三乙酸形成络合物共同使用，其在使用中存在着一定的不足，主要变现示踪剂大部分耐温性能差，这些示踪剂也不能承受地质的高矿化度，在高矿化度条件下，示踪剂会发生化学反应，失去示踪的功能。此外，在高矿化度环境下这些示踪剂分析精度下降，甚至导致分析结果失效。CN98114214.1公开了一种化学示踪剂井间示踪测定技术，化学示踪剂监测技术在地质岩溶区域实际应用中，存在着化学稳定性差、耐高温能力不足、耐高矿化度低、检测精度不稳定的缺点。本专利技术示踪技术具备如下特点：(1)岩溶含水层中不含有本专利技术示踪剂物质成份，易于检测识别；(2)在岩溶含水层中吸附滞留量少；(3)其化学、生成物稳定性强，与岩溶含水层配伍性好；(4)分析方法简便，易操作，灵敏度高；(5)来源广，成本低，无毒，安全，施工方便。
技术实现思路
为了解决现有技术的中存在的问题，本专利技术的目的旨在提供一种利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，在对岩溶地下水流速、流向的探测中，具有无毒、无污染、自然本底值低，不受干扰，化学性能稳定，不改变地下水的运移方向，易检测，灵敏度高且成本低，不会对环境造成污染，也不会对操作人员的健康产生危害。一种利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，包括如下步骤：(1)投放井、监测井布置与设计：在勘测区域内绘制网格，以网格的节点作为打探井的位置点，在网格各节点设置一个以上监测井，勘测区域中心随机设置一个投放井；(2)示踪剂预处理：将示踪剂溶于水中，使其质量浓度为30-50％，混合均匀后备用；(3)示踪剂投放：将步骤(2)得到的示踪剂加注到投料桶中，投入到投放井中；(4)水流方向确定：通过监测井中检测到的示踪剂的时间差和顺序，绘制该区域地下水流方向图；(5)确定地下水流速：通过各监测井的监测数据计算地下水流速；(6)示踪剂投放量确定：通过测定监测地区的地下水量、水力坡度、示踪距离和地区岩溶发育程度，计算示踪剂投放量；(7)在投放井中投放步骤(6)计算量的示踪剂；(8)在监测井中取样检测示踪剂；(9)通过结果分析地下水运移路径；所述的示踪剂为葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖、麦芽糖或乳糖中的一种或几种。所述的利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，步骤(3)中投料桶为圆柱型桶，桶的底端设置有投料闸门，桶体内设置闸门控制器，桶体顶端设置牵引绳，牵引绳端头设置投料开启控制器，牵引绳内设置控制线路，投料开启控制器通过控制线路与闸门控制器以及投料闸门相连通。所述的利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，步骤(5)中监测的时间为2-11天，每隔30分钟进行人工采样一次。所述的利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，步骤(6)中计算示踪剂投放量的公式如下：其中M为示踪剂投放量；K为岩溶率系数；w为示踪区段总水量，J为检测方法灵敏度。所述的利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，其特征在于：步骤(8)中检测方法采用HPLC-MS法。本专利技术所具有的优点为示踪剂选取为无毒的食用葡萄糖溶液，原理明确，测量过程简单方便安全，结果准确可靠，不会发生放射性事故和有毒物质污染事故，适用于复杂岩溶地质条件下地下水运移路径的测定。附图说明图1为投放井、监测井布置与设计布点图；图2为投料桶示意图，其中1为投料开启控制器，2为牵引绳，3为桶体，4为闸门控制器，5为投料闸门；图3为第一次投放井测定地下水运移趋势示意图；图4为第6次投放井测定地下水运移趋势示意图；图5为D-葡萄糖检测标准曲线图；图6为经典投放与典型监测井设置示意图。具体实施方式：实施例11.示踪剂类型选择采用食用示踪剂(葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖)的一种或几种。2.投放井、监测井布置与设计在勘测区域内绘制1000m×1000m的网格，以网格的节点作为打探井的位置点，在网格各节点设置多个监测井，勘测区域中心随机设置一个投放井，所述投放井、监测井的深度视试验目标含水层深度而定。如图1所示。3.示踪剂预处理选用食用示踪剂(葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖)的一种或几种，作为示踪剂，将20-80kg食用示踪剂(葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖、麦芽糖、乳糖)的一种或几种，溶于50-100m3的水中，混合后备用。4.示踪剂投放将配置好的示踪剂加注到投料桶，如图2所示，投料桶为圆柱型桶，桶的底端设置有投料闸门5，桶体3内设置闸门控制器4，桶体3顶端设置牵引绳2，牵引绳2端头设置投料开启控制器1，牵引绳2内设置控制线路，投料开启控制器1通过控制线路与闸门控制器4以及投料闸门5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）投放井、监测井布置与设计：在勘测区域内绘制网格，以网格的节点作为打探井的位置点，在网格各节点设置一个以上监测井，勘测区域中心随机设置一个投放井； （2）示踪剂预处理：将示踪剂溶于水中，使其质量浓度为30‑50%，混合均匀后备用；（3）示踪剂投放：将步骤（2）得到的示踪剂加注到投料桶中，投入到投放井中；（4）水流方向确定：通过监测井中检测到的示踪剂的时间差和顺序，绘制该区域地下水流方向图；（5）确定地下水流速：通过各监测井的监测数据计算地下水流速；（6）示踪剂投放量确定：通过测定监测地区的地下水量、水力坡度、示踪距离和地区岩溶发育程度，计算示踪剂投放量；（7）在投放井中投放步骤（6）计算量的示踪剂；（8）在监测井中取样检测示踪剂；（9）通过结果分析地下水运移路径；所述的示踪剂为葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、木糖、阿拉伯糖、蔗糖、麦芽糖或乳糖中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种利用糖作为示踪剂测定岩溶地下水运移路径的方法，其特征在于：包括如下步骤：（1）投放井、监测井布置与设计：在勘测区域内绘制网格，以网格的节点作为打探井的位置点，在网格各节点设置一个以上监测井，勘测区域中心随机设置一个投放井；（2）示踪剂预处理：将示踪剂溶于水中，使其质量浓度为30-50%，混合均匀后备用；（3）示踪剂投放：将步骤（2）得到的示踪剂加注到投料桶中，投入到投放井中；（4）水流方向确定：通过监测井中检测到的示踪剂的时间差和顺序，绘制该区域地下水流方向图；（5）确定地下水流速：通过各监测井的监测数据计算地下水流速；（6）示踪剂投放量确定：通过测定监测地区的地下水量、水力坡度、示踪距离和地区岩溶发育程度，计算示踪剂投放量；（7）在投放井中投放步骤（6）计算量的示踪剂；（8）在监测井中取样检测示踪剂；（9）通过结果分析地下水运移路径；所述的示踪剂为葡萄糖、果糖、半乳糖、甘露糖、木糖、...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁峙，梁骁，马捷，
申请(专利权)人：徐州工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32