岩溶峰丛洼地水资源分析计算与开发利用
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第二节 研究方法

岩溶含水介质的结构导致赋存其中的地下水具有十分复杂的运动过程。在岩溶水文地质研究中,为了确定岩溶管道系统的连通性,示踪试验是常用的且非常有效的方法。在示踪试验的同时,对有机碳(TOC和DOC)含量进行监测,能很好地反映一段时间内水质的连续变化情况。示踪试验选取的示踪剂为荧光素钠(C20H10 Na2O5),投放点位于鸳鸯泉北西侧直线距离约为4.2km的年里村落水洞,分别在鸳鸯泉两个水塘(公塘、母塘)进行接收。2015年9月21日投放示踪剂,在接收点每日取水样50mL于离心管中避光保存,同时取水样于25mL塑料样品瓶中并滴加饱和HgCl2溶液抑制微生物活性。连续取样监测至2015年11月11日,结束后将样品带回实验室并对荧光素钠浓度和有机碳进行测试。荧光素钠样品送至国土资源部岩溶动力学重点实验室进行分析,测试仪器为野外自动化荧光仪(flow-through field flourometer,GGUN-FL30)。有机碳(TOC和DOC)样品送至中国地质科学院岩溶地质研究所测试中心,测试仪器为德国耶拿公司(Analytik Jena AG)生产的Multi C/N 3100多功能碳氮分析仪。

在水文地质条件复杂、含水介质高度不均一的峰丛洼地岩溶流域,稳定同位素技术可较好地对流域内水循环的过程进行识别。为进一步研究鸳鸯泉岩溶流域的补径排过程,在随后的2016年1—3月,于鸳鸯泉公塘、母塘和外源水汇入的年里落水洞处进行稳定同位素连续取样。水样采集于50mL聚乙烯小瓶中,共计70组,送至国土资源部岩溶动力学重点实验室进行测试,使用仪器为MAT 253气体稳定同位素质谱仪。

在岩溶水的水化学指标中,锶元素(Sr)常用于指示水岩交互作用的时间,进而推断径流途径的长短。在岩性相近的地层中,锶的浓度随径流时间和径流途径的增加而增加。根据板寨地下河流域的研究成果,钙锶比(Ca/Sr)和1/Sr之间存在正相关关系,水的径流条件越好,Ca/Sr的值越大。理论上可根据Ca/Sr的比值来区分公母塘的岩溶水循环的径流条件。枯水期表层带的岩溶水减少,来自饱水带管道介质的岩溶水比例相对增高,所以在枯水期进行取样监测,能够较好地反映管道介质的水化学特征,更具指示意义。水样采集于在2016年1—3月,取样地点为鸳鸯泉公塘、母塘和外源水汇入的年里落水洞处。水样用600mL聚乙烯塑料瓶采集,采样频次为周,共计36个样品,送至中国地质科学院岩溶地质研究所测试中心进行测试,其中的阳离子及微量元素用ICP-MS分析。