[发明专利]测定渗流方向的电导率单孔稀释法

说明书

技术领域

本发明测定渗流方向的电导率单孔稀释法，涉及利用示踪稀释方法测量地下水运动，尤其是一种通过测量电导率变化计算渗流方向的方法，属于渗流和地下水运动观测领域。

背景技术

示踪稀释法测流速的原理最早是由Kocherin提出的，其基本原理是在一个垂直揭露含水层的滤水管中，先用栓塞隔离含水层，然后用某种示踪剂标记地下水，并和水体混和均匀，示踪剂的浓度会随着水流不断降低，用探头测得该段水柱前后两次的示踪剂浓度，就可计算出含水层的渗透流速。后来该方法经Moser、Drost等研究人员逐步得到完善。

在满足地下水流稳定、测试孔段内的示踪剂浓度始终混和均匀、不存在垂向水流干扰等假设的条件下，1957年，Moser提出了测定地下水渗透流速的放射性单孔稀释法，采用放射性同位素作为示踪剂标记地下水。

上世纪80年代，我国的科技人员陆续从国外引进了放射性同位素测速方法，并在同位素示踪仪器设备和方法上有了新的发展和突破，并将该技术成功地应用于水利工程、冶金、煤田测井、水资源、环保等领域，取得了可喜的成果。1988年，该方法被纳入国家标准《供水水文地质勘察规范(GBJ27-88)》。

放射性单孔稀释法原理：在一定的水力坡降下，介质渗透性越强，通过钻孔断面的流量就越大，放射性指示剂浓度的稀释速度也就越快。以少量放射性指示剂标记被检测的渗透水流，根据放射性指示剂在钻孔被地下水流稀释的速率和被带出的方向来确定其运动规律。

目前同位素单孔稀释法是最常用的渗流方向测定法，但是其缺点在于：

同位素单孔稀释试验在示踪剂投放过程中属于带有放射性操作，放射同位素的存放、现场投放、防护、测试以及辅助人员配合工作中容易发生放射性事故。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无毒，无放射性，操作简单，结果准确的利用测孔内示踪沙电导率的变化确定渗流方向的方法。

测定渗流方向的电导率单孔稀释方法包括：选择测孔位置并打钻孔；根据现场钻孔水体电导率的不同选取示踪剂；利用吸附有示踪剂砂体的解析技术测量渗流方向。

上述的选择测孔位置并打孔为在待测区域选择地质稳定，无破碎带位置打孔，孔深至预估渗流层以下，测孔内置滤管；

上述的滤管外存在填砾层或不存在填砾层。当滤管与测孔大小合适时可不设置填砾层，当滤管过小时可使用填砾层帮助滤管稳定在测孔中。

上述根据现场钻孔水体电导率的不同选取示踪剂指钻孔水体电导率较低时，选取强电解质溶液为示踪剂；钻孔水体电导率较高时，选取去离子水为示踪剂。

上述的水体电导率较低时，指测孔水体电导率为0～15ms/cm；

上述的水体电导率较高时，指测孔水体电导率为＞15ms/cm。

上述的利用吸附有示踪剂砂体的解析技术测量渗流方向为：采用强电解质示踪剂溶液时，先用2mol/l的强电解质溶液，将浸泡该溶液至饱和并沥干的砂填入滤网中，将滤网放入被测钻孔中，放置8～15分钟后取出滤网，将网筒以筒心为圆心用4条直径为分割线将示踪砂均分为8块，每块外侧取出等量示踪砂，分别投入等量的去离子水中，充分搅拌后分别测出8个浸泡溶液的电导率。

本发明中作为示踪剂使用的强电解质，主要利用其溶解在水中后的电导率与浓度成正比的性质，因此具体使用哪种强电解质不做规定，如NaCl、KCl、NaNO₃等绝大多数强酸强碱盐都可以作为本发明中所述强电解质示踪剂使用。

填入示踪剂砂体的滤网放置在钻孔中的时间与钻孔的实际渗流速度有关，发明人经多次试验发现，绝大多数情况下放置8～15分钟后都可以准确获得流向。分为8等分的目的在于给出流向在这8个等分中所处的位置。

上述的8个电导率值沿着某条分割线对称时，地下水的流向为沿着该分割线，从最小值流向最大值方向。电导率值沿着某条分割线对称是指电导率值在这条分割线的两侧其值比较接近，差值不超过0.5ms/cm。发明人经多次试验发现，电导率值一般当沿着某条分割线对称时，分割线两侧相同位置的电导率值一般不会完全相同，但也不会差距很大，一般情况下两侧差值不会超过0.5ms/cm，如果超过这个值可以采用以下的不对称方法计算流向。这种对称方法是不对称方法的一个特例。当满足对称方法时使用此方法可以减少分析时间。

上述的8个电导率值沿着任何一条分割线不对称时，采用重心坐标的方法进行流向分析，相应原点至重心坐标的方向即是流向。