石東偉

（中國(guó)有色金屬長(zhǎng)沙勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，長(zhǎng)沙 410000）

1 依托項(xiàng)目概況

本次多元示蹤試驗(yàn)的案例項(xiàng)目為廣西省某礦山企業(yè)新建的一處排泥庫(kù)，庫(kù)區(qū)建設(shè)以該企業(yè)停止開采的某礦區(qū)洼地為基礎(chǔ)，受地形因素影響，所建成庫(kù)區(qū)基本形態(tài)近似“U”形，與該企業(yè)的2處采礦場(chǎng)以及礦山下村鎮(zhèn)均有道路連通。庫(kù)區(qū)基本地形地勢(shì)特征為：巖溶山峰環(huán)繞下的平坦洼地，并被溶巖地質(zhì)構(gòu)造自然分割成2部分。整個(gè)排泥庫(kù)庫(kù)區(qū)總?cè)萘砍^(guò)8×107m3，匯水面積達(dá)3km2，庫(kù)底堆積標(biāo)高達(dá)400m。對(duì)庫(kù)區(qū)地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)庫(kù)區(qū)地質(zhì)構(gòu)造以復(fù)雜巖溶地貌為主，同時(shí)水文特征也較為復(fù)雜。

2 多元示蹤試驗(yàn)的實(shí)施情況

2.1 示蹤劑選用原則及試劑確定

示蹤劑是多元示蹤試驗(yàn)中的重要材料，其合理選擇是實(shí)驗(yàn)成功與否的基礎(chǔ)。在示蹤劑選擇時(shí)要遵循一系列基本原則，包括：試劑安全無(wú)毒，自然本底較低，穩(wěn)定性及抗干擾能力強(qiáng)，不影響地下水正常流向，容易使用儀器檢測(cè)，且應(yīng)用成本較低。以此為依據(jù)，結(jié)合試驗(yàn)要求和以往經(jīng)驗(yàn)，綜合考量后，確定使用鉬酸銨試劑作為本次實(shí)驗(yàn)的示蹤劑[1]。

2.2 確定投放量

對(duì)示蹤劑的投放量應(yīng)當(dāng)進(jìn)行科學(xué)判定，投放量過(guò)小，可能導(dǎo)致儀器無(wú)法正常檢測(cè)，影響試驗(yàn)效果，同時(shí)，如投放量過(guò)大，則可能造成隨地下水流進(jìn)入飲用水源的試劑濃度超標(biāo)，對(duì)人體安全造成威脅。因而，應(yīng)當(dāng)結(jié)合檢測(cè)儀器靈敏度、國(guó)家飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)，以及庫(kù)區(qū)地下水量、測(cè)試目標(biāo)距離及相關(guān)勘探資料，綜合確定最佳投放量。本次試驗(yàn)中經(jīng)綜合分析與計(jì)算，最終確定的鉬酸銨示蹤劑投放量為150kg。

2.3 確定適合的投放點(diǎn)和接收點(diǎn)

投放點(diǎn)的確定需要根據(jù)庫(kù)區(qū)內(nèi)部條件，以及試驗(yàn)設(shè)計(jì)的具體要求來(lái)進(jìn)行，在本次實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)綜合判斷，確定以排泥庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)北部一處落水洞作為試劑投放點(diǎn)，記錄編號(hào)為T1，投放點(diǎn)標(biāo)高為335.12m，從洞中可見到地下水。

接收點(diǎn)的確定相對(duì)較為復(fù)雜，需要根據(jù)地質(zhì)勘探及區(qū)域地下水環(huán)境整體分析，盡可能保證接收點(diǎn)選擇的準(zhǔn)確性，以此確保試驗(yàn)效果。試驗(yàn)中經(jīng)綜合分析，并利用礦山企業(yè)基礎(chǔ)條件，選擇場(chǎng)區(qū)內(nèi)原有的25個(gè)水點(diǎn)確定為示蹤劑的接收點(diǎn)，分別編號(hào)為 S1～S25，對(duì)其中 S1、S5、S6、S7、S8、S10、S18進(jìn)行了重點(diǎn)觀測(cè)。

2.4 投放與取樣操作要點(diǎn)

投放時(shí)，應(yīng)先對(duì)投放點(diǎn)條件進(jìn)行明確，本實(shí)驗(yàn)中，投放點(diǎn)無(wú)法直接接觸地下水，遂采取外部灌水方式配合投放，投放前先對(duì)鉬酸銨試劑進(jìn)行攪拌處理，確定試劑完全溶解再進(jìn)行投放，并借助灌注水流，使其順利匯入地下水，投放后灌水時(shí)間原則上應(yīng)不少于1d。

取樣時(shí)，需要合理確定取樣時(shí)間，為滿足檢測(cè)分析的要求，測(cè)量取樣時(shí)間不宜間隔過(guò)長(zhǎng)，本次實(shí)驗(yàn)中2次取樣間隔一般接收點(diǎn)為4h，重點(diǎn)觀測(cè)點(diǎn)間隔時(shí)間減半。具體取樣操作由專門技術(shù)人員按照技術(shù)規(guī)范及試驗(yàn)要求完成，取樣后及時(shí)貼好標(biāo)簽并遮光保存，最后分批次進(jìn)行檢測(cè)分析[2]。

2.5 樣品檢測(cè)分析

對(duì)樣品檢測(cè)分析是多元示蹤試驗(yàn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，這一環(huán)節(jié)中分析方法運(yùn)用的合理性是非常重要的。經(jīng)過(guò)綜合對(duì)比，本試驗(yàn)中最終確定的分析方法為比色法。為保證分析數(shù)據(jù)的可靠性，樣品分析中考慮了樣品澄清度與人為因素帶來(lái)的干擾，因而檢測(cè)前對(duì)樣品進(jìn)行靜置澄清處理，并根據(jù)相關(guān)試驗(yàn)規(guī)定，復(fù)檢了20%樣品，以避免檢測(cè)結(jié)果誤差及失真。

檢測(cè)分析中還需要確定異常值的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合分析方法特點(diǎn)及本底數(shù)據(jù)，確定去除本底后鉬含量超過(guò)1×10-8時(shí)為異常值，并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，繪制時(shí)濃關(guān)系曲線，最終計(jì)算試驗(yàn)檢測(cè)區(qū)域地下水流速及流向[3]。

3 試驗(yàn)結(jié)果

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)中的連續(xù)10d的定時(shí)取樣，及樣品分析檢測(cè)的數(shù)據(jù)，繪制時(shí)濃關(guān)系曲線圖（接收點(diǎn)S7）見圖1：

圖1 T1-S7 2h時(shí)濃關(guān)系曲線圖

結(jié)合對(duì)所繪制時(shí)濃關(guān)系曲線圖的分析，以及流速、流向計(jì)算的結(jié)果，得出作為試驗(yàn)案例的新建排泥庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)外地下水水力聯(lián)系十分密切。進(jìn)一步對(duì)地下水流形態(tài)特征進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)試驗(yàn)庫(kù)區(qū)地下水呈現(xiàn)巖溶水管道流與擴(kuò)散流共存的復(fù)雜特征。具體包括以下3種：

第一種：快速地下巖溶水管道流。見于投放點(diǎn)T1至接收點(diǎn)S10區(qū)間，通過(guò)對(duì)鉬離子反應(yīng)出現(xiàn)時(shí)間的記錄及結(jié)合實(shí)際流經(jīng)距離的計(jì)算，測(cè)出該區(qū)間地下水流平均速度達(dá)到1 853.3m/h，該接收點(diǎn)取樣檢測(cè)結(jié)果中顯示的最高試劑濃度值超過(guò)3×10-6。所繪制時(shí)濃關(guān)系曲線圖表現(xiàn)出明顯的多峰特點(diǎn)，據(jù)此反映出地下水道不惟一，同時(shí)存在多條通道。

第二種：中等流速地下巖溶水?dāng)U散流。見于投放點(diǎn)至接收點(diǎn)S4、S5、S12和S20幾個(gè)區(qū)間段，其中最早檢測(cè)到鉬離子反應(yīng)的接收點(diǎn)為S20，取樣檢測(cè)到的最高試劑濃度值為8×10-8，計(jì)算得出流速為154.9m/h。第二個(gè)檢測(cè)到鉬離子反應(yīng)的接收點(diǎn)為S5，取樣檢測(cè)結(jié)果中試劑最高濃度為1.4×10-7，計(jì)算得出流速為82.82m/h。此后間隔24h，接收點(diǎn)S4、S12也分別檢測(cè)到鉬離子反應(yīng)，樣品檢測(cè)結(jié)果顯示的最高試劑濃度值均為8×10-7，計(jì)算得出流速分別為102.18m/h和63.4m/h。

第三種：慢流速地下巖溶水?dāng)U散流。此類特征在投放點(diǎn)T1至16個(gè)接收點(diǎn)相應(yīng)區(qū)間段均可見。檢測(cè)試劑最高濃度值在5×10-7～1.70×10-6范圍內(nèi)，計(jì)算得出最大流速值為47.9m/h。16個(gè)接收點(diǎn)在庫(kù)區(qū)外分布的方向并不完全一致，除東南方向外，幾乎各主要方向的接收點(diǎn)采集樣品中均檢測(cè)到了試劑反應(yīng)，因而，可以判斷庫(kù)區(qū)投放點(diǎn)至外部多個(gè)主要方向水點(diǎn)間，都存在著地下水水力聯(lián)系。

本文列出了最大濃度檢測(cè)結(jié)果大于1×10-6的示蹤劑檢測(cè)結(jié)果，如表1所示。

表1 部分接收點(diǎn)鉬酸銨示蹤劑出現(xiàn)情況表

4 結(jié)語(yǔ)

本次試驗(yàn)經(jīng)過(guò)前期較完善的設(shè)計(jì)和準(zhǔn)備，試驗(yàn)基本取得了滿意的結(jié)果，通過(guò)對(duì)試驗(yàn)所獲得數(shù)據(jù)的分析，基本了解了作為試驗(yàn)案例的排泥庫(kù)庫(kù)區(qū)內(nèi)外地下水水力聯(lián)系及水流形態(tài)的特征，為排泥庫(kù)建設(shè)使用對(duì)地下水環(huán)境的影響評(píng)價(jià)提供了較為可靠的參考依據(jù)。本次試驗(yàn)的成功，不僅對(duì)作為案例的新建排泥庫(kù)地具有積極意義，也能夠?yàn)橥愴?xiàng)目建設(shè)前的環(huán)境影響分析評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持。此外，還能夠?yàn)槎嘣聚櫾囼?yàn)在其他地質(zhì)勘探活動(dòng)中的作用發(fā)揮提供經(jīng)驗(yàn)借鑒。最后，希望能夠通過(guò)本文對(duì)多元示蹤試驗(yàn)實(shí)踐應(yīng)用的介紹，促進(jìn)該試驗(yàn)應(yīng)用研究，并在一定程度上推動(dòng)當(dāng)代地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展。