地下水流速

如题所述

地下水流速是指地下水在含水介质中的运动速度。可以表示为实际速度、实际平均速度

地下水实际速度指地下水流在含水层空隙中的真实流动速度,由于空隙的大小、形状不同,水流所受阻力有差别,故水流在含水层中不同位置的实际流速是不等的,变化也较复杂。

实际平均流速(速率)是地下水通过含水层过水断面的流量除以断面上空隙的面积所得之值。地下水流速测量中测得的量为实际平均速度。

监测地下水流速的目的是掌握地下水污染物质迁移速度和方向,确定地下水水力坡度和孔隙水压力。监测地下水流速的主要方法有示踪法、充电法、测温法等。

一、示踪法

示踪法是利用示踪剂对研究对象进行标记的微量分析方法,示踪剂应使用便于追踪的色素、荧光物质,尤其是各种同位素。地下水流速监测中常用放射性同位素或饱和食盐溶液作为示踪剂。

利用放射性同位素作为示踪剂具有灵敏度高,测量方法简便易行,能够准确定量、定位等特点。但由于地下离子交换、吸附和沉淀作用,示踪有时发生差错。且在地下水污染日趋严重的情况下,放射性同位素用量虽然受到严格控制,但仍有弊病。当前国内外地下水流速监测比较常用的同位素为131I,一次测定的投入量为1~2mci,按照操作规程使用,对人体和环境不致产生超过规定的危害。利用放射性同位素可在单孔中测定地下水流速,也可用双孔或多孔测定地下水流速。

利用饱和食盐溶液或放射性核素作为示踪剂,对研究对象进行标记的微量分析方法,可以依据观测饱和食盐溶液在观测孔中出现的时间和浓度的变化情况,测量地下水流速和方向。该方法成本低、操作简便。但当地下水中含有高盐分时就不适用。

二、充电法

充电法是对监测对象进行充电,并对所形成的电场进行观测的方法。在地下水流速测定中首先把食盐作为指示剂投入井中,食盐将不断地被地下水溶解而带入含水层,形成一个随地下水移动的盐水体,在钻孔周围的含水层中便形成一个沿水流方向延伸的电解质低阻带,此低阻带在电场中呈等电位体。通过对良导电盐水体进行充电,并在地表布设夹角为45 °的辐射状测线,按一定的时间间隔来追索等位线,研究地下水流向和地下水流速(图2-27)。此方法一般仅限于在含水层埋深较小且水力坡度较大,围岩均匀等条件下适用。

图2-27 充电法原理示意图

三、测温法

测温法是通过观测地下水的温度差确定流速和流向。测量时将一个具有线状热源的探头放入待测地下水中,在围绕线状热源的同一圆周上均布有偶数个热敏件,其中同一直径上的两个热敏件为一组。当地下水流经探头时,各组热敏件必将存在一定的温度差,其中以与水流方向一致的一组热敏件的温度差最大。该温差信号通过变送器转变为电信号送到计算机进行分析运算,即可得出地下水的流速。

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