① 其他試驗
任務分析
本任務簡單介紹其他試驗的方法及技術要求，其中滲水試驗是一種在野外現場測定包氣帶土（岩）層垂向滲透性的簡易方法。注水試驗，當鑽孔中地下水位埋藏很深或試驗層為透水不含水時，近似地測定該岩層的滲透系數。地下水實際流速測定採用示蹤試驗法，可直接用於地下水斷面流量的計算。連通試驗是採用水位傳遞法、示蹤試驗法、氣體傳遞法，確定研究地段上地下水流經具體途徑的一種有效方法。要求了解其他試驗資料的整理與成果應用。
任務實施
（一）滲水試驗
滲水試驗是一種在野外現場測定包氣帶土（岩）層垂向滲透性的簡易方法。在研究大氣降水、灌水、渠水、暫時性地表水流對地下水的補給量時，常需進行此種試驗。
試驗方法主要有試坑法、單環法和雙環法，其中，前兩種方法多用於粗粒岩石和砂性土，後一種方法主要用於黏性土和其他鬆散岩層。
1.試坑法
其方法是在試驗層中開挖一個截面積不大（0.3～0.5m2）的方形或圓形試坑，不斷將水注入坑中，並使坑底的水層厚度保持一定（一般為10cm厚，圖1-3-11），當單位時間注入水量（即包氣帶岩層的滲透流量）保持穩定時，則可根據達西滲透定律計算出包氣帶土層的滲透系數（K），即
水文地質勘察
其中，
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式中：Q為穩定滲入流量（m3/d）；v為滲透水流速度（m/d）；ω為滲水坑的底面積，即過水斷面面積（m2）；I為垂向水力坡度；Hk為包氣帶岩土層的毛細上升高度（m），可直接測定或用經驗數據；Z為滲水坑內水層厚度（m）；L為水從坑底向下滲入的深度（m），可通過試驗前在試坑外側3～4m外和試驗後在坑中鑽兩個小徑鑽孔取土樣，測定其不同深度岩土的含水量（濕度）值的變化，經對比後確定。
圖1-3-11 試坑滲水試驗示意圖
在通常情況下，當滲入水到達潛水面後，Hk=0，又因Z小於L，故由式（1-3-9）計算求得的水力坡度近似等於1（即I≈1）。於是式（1-3-8）可寫成
水文地質勘察
式（1-3-10）說明，在通常條件下，包氣帶土層的垂向滲透系數（K）實際上等於滲入水在包氣帶土層中的滲透速度（v），即等於試坑底單位面積上的滲透水量。
由於試坑法直接從試坑中滲水，未考慮滲入水向試坑以外土層中側向滲入的影響（圖1-3-11），故所求得的K值常常偏大。
2.環滲法
為了克服試坑法側向滲水的影響，常採用環滲法，環滲法有單環法和雙環法。其中單環法是在試坑中嵌入一個鐵環（直徑約35.75cm，高一般為0.5m），以減少側滲，提高精度，雙環法的滲水試驗裝置如圖1-3-12所示，整個裝置置於試坑中，裝置由內、外圓環及馬氏瓶組成。內外環間水體下滲所形成的環狀水帷幕即可阻止內環水向側向滲透，使其豎直滲入，以便用內環滲水資料更精確的計算滲透系數（K），馬氏瓶為定水頭自動給水裝置，為防止沖刷，環內還應鋪設2cm厚的礫石層。試驗時，用兩瓶分別向內、外環注水，並記錄滲水量，直至流量穩定並延續2～4h，即可停止注水，此時通過內環的穩定滲透速度，就是包氣帶岩石的滲透系數，即K=v。一般雙環法的精度高於單環法。
在野外進行滲水試驗時，為了說明試驗過程和滲透速度的變化情況，一般要求在試驗現場繪制滲透速度（v）隨時間（t）變化的過程線（圖1-3-13），其穩定後的v值，即為包氣帶岩土層的滲透系數（K）。由於水體下滲時常常不能完全排出岩層中的空氣，對滲水試驗結果有一定影響。
圖1-3-12 雙環法試坑滲入試驗裝置圖
1—內環（直徑0.25m）；2—外環（直徑0.5m）；3—自動補充水瓶；4—水量標尺（單位為m）
圖1-3-13 滲透速度與時間關系曲線圖
（二）鑽孔注水試驗
當鑽孔中地下水位埋藏很深或試驗層為透水不含水時，可用注水試驗代替抽水試驗，近似地測定該岩層的滲透系數。注水試驗還可用於人工補給和廢水地下處理研究。
注水試驗形成的流場，正好和抽水試驗相反（圖1-3-14），抽水試驗是在含水層天然水位以下形成上大、下小的正向疏干漏斗，而注水試驗則是在地下水天然水位以上形成反向的充水漏斗。目前一般是採用穩定注水方法，不穩定注水方法很少用。
圖1-3-14 潛水注水井示意剖面圖
一般，注水試驗是向井內定流量注水，抬高井中水位，待水位穩定並延續至符合要求時，可停止注水，觀測恢復水位，對穩定後延續時間的要求，與抽水試驗相同。
對於穩定流注水試驗，其滲透系數計算公式的建立過程與抽水井正好相反，其不同點僅是注入水的運動方向和抽水井中地下水運動方向相反，故水力坡度為負值。
潛水完整注水井，其注（涌）水量計算公式為（圖1-3-14）
水文地質勘察
承壓完整注水井，其注（涌）水量計算公式為
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注水試驗常常是在不具備抽水試驗條件下進行的，由於洗井往往不徹底或不能進行選井（孔內無水或未准備洗井設備），同一水頭差下注入流量往往比抽水偏小，所以所求得的滲透系數（K）也往往比抽水試驗小得多。
注水試驗所用水源應滿足水量、水質要求。注水試驗的資料整理與抽水試驗相似。
（三）地下水實際流速和流向的測定
地下水實際流速和流向的測定是密切相關的，在測定地下水實際流速前應先測定或確定地下水流向。
1.地下水流向的測定
地下水的流向是闡明區域地下水徑流條件，確定地下水補給方向和流量計算斷面的方向、正確布置地下水取水、排水、堵水截流工程設施以及示蹤試驗井組位置等必不可少的依據。地下水流向的測定（確定）方法主要有：①根據等水線圖確定：即垂直等水位線由高到低的方向就是地下水流向；②物探方法：如用充電法確定地下水流向，詳見有關物探書籍；③三角形井孔法確定地下水流向：大體按等邊三角形布置三個鑽孔（圖1-3-15），並測定天然地下水位，用插值的方法作出等水位線，垂直等水位線由高到低的方向即為地下水流向（圖1-3-15）。
圖1-3-15 地下水流向、流速測定鑽孔布置示意圖
1—投放示蹤劑孔；2—主要流速觀測孔；3，4—輔助觀測孔；5—地下水流向
A，B，C—地下水位觀測孔（水位標高：m）
2.地下水實際流速測定
地下水實際流速，可直接用於地下水斷面流量的計算，判斷水流屬層流或紊流，可研究化學物質在水中的彌散，確定含水層的一些參數以及作為決定地下水灌漿中一些技術措施的依據等。測定地下水實際流速的方法有兩種，一種為示蹤試驗法，另一種為物探方法，這里僅說明前者的試驗方法。
1）測定流速前先測定地下水流向，方法同前。
2）布置投放示蹤劑孔（注入孔）和觀測孔（接受孔）。在地下水流向已知的基礎上，沿地下水流向至少布置兩個井孔，上游孔為投放示蹤劑（或稱指示劑）孔或注入孔，下游孔為觀測孔或接受孔（取樣孔），為防止流向偏離，可在下游孔兩側按圓弧相距0.5～5.0m各布置一個輔助觀測孔（圖1-3-15）。上游孔與下游孔之間距離主要取決於岩石透水性。如為細砂，一般相距2～5m，透水性好的裂隙岩石一般為10～15m。
3）選擇示蹤劑並在注入孔中投放，在觀測孔中進行接受監測。應根據試驗條件和要求選擇合適的示蹤劑。目前我國測定實際流速主要採用的是化學試劑和染料，見表1-3-2。進行試驗時，首先將示蹤劑以瞬時脈沖方式注入投劑孔（注入孔）中的含水層段，然後用定深取樣分析方法或定深探頭（如離子探針等）定時觀測觀測井（接受井）中示蹤劑的出現，待示蹤劑暈的前緣在觀測孔中出現後，應加密觀測（取樣）次數，以准確地測定出示蹤劑前緣和峰值到達觀測井的時間。
表1-3-2 示蹤劑類型、特點和應用條件
4）計算地下水實際流速。因為投放示蹤劑孔與觀測孔的距離是已知的，所以確定地下水實際流速的問題實際上就是確定示蹤劑從投放示蹤劑孔到達觀測孔的時間。示蹤劑在孔隙和裂隙中的運動，不是活塞式的推進，而是以對流-彌散方式進行的，由於空隙通道的復雜性，觀測孔中示蹤劑濃度歷時曲線也是復雜多樣的，它主要取決於岩性、示蹤劑類型及投劑孔和觀測孔間的距離等，一般條件下觀測孔中示蹤劑濃度歷時曲線如圖1-3-16所示。實際上，當所測流速用於供水時，常取b點對應的時間tb參與計算；當用於疏干時，常取a、b間c點所對應的時間tc。則
圖1-3-16 觀測孔中示蹤劑含量變化過程曲線
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（四）連通試驗
連通試驗實際上是一種示蹤試驗，它是在上游某個地下水點（水井、岩溶豎井、落水洞、地下暗河表流段、坑道等）投入某種示蹤劑，在下游地下水點（除前述各類水點外，尚包括泉水、岩溶暗河出口等）監測示蹤劑是否出現，以及出現的時間和濃度，從而確定其連通情況。連通試驗是確定研究地段上地下水流經具體途徑的一種有效方法，主要用於研究和查明岩溶地下水的運動途徑、速度、地下河系的連通、延展與分布情況、地表水與地下水的轉化關系，以及尋找礦坑（井）涌水的水源與通道，查明水庫漏失途徑，判斷地下水分水嶺的位置等。
由於連通試驗主要是查明地下水系統的補、徑、排條件，因此，對試驗井點布置及試驗方法沒有嚴格的要求，一般多利用現有的人工或天然地下水點和岩溶通道，監測水點應盡可能多，常用的試驗方法簡介如下：
1）水位傳遞法。一般是利用天然的岩溶通道，對天然地下水流進行堵、閘、放水或抽水、注水等，以改變地下水流水位，而在上、下游岩溶水點（包括鑽孔）和其他點上觀測水位、流量的變化，從而確定其連通性及具體途徑。這種方法主要用於查明岩溶管流區岩溶水點間的聯系。但也應考慮到，這種方法可能引起地下水天然流動方向的改變。
2）示蹤試驗法。一般多在岩溶管道發育區和裂隙岩溶區進行此種試驗。常利用天然岩溶水點投放和接收示蹤劑，一般可選用谷糠、鋸屑、石松孢子、漂浮紙片等作為示蹤劑（物）。對於流量較大的地下暗河還可用浮漂式小型定時炸彈和電磁波發射器來查明地下暗河流經途徑和位置。近年來，一種微小彩色塑料粒的示蹤物得到應用，此法除查明水點間連通性外，還可大致估算地下水流速。
3）氣體傳遞法。對無水或非充滿水的通道，可用煙熏、施放煙幕彈等方法，探明通道的連通性及連通程度，但一般只能做近距離試驗。
② (1)脈沖示蹤法中選用示蹤劑的原則是什麼
要有一定的黏合作用。
示蹤劑的選擇條件1.不與主流體發生化學反應2.和主流體互溶3.示蹤劑易被轉化為電信號和光信號1 64.在低示蹤劑濃度時易被檢測到5.示蹤劑濃度和檢測信號具有線性。
③ 示蹤劑輸入的方法有幾種,為什麼脈沖示蹤法
脈沖示蹤法、步進示蹤法等。
1、脈沖示蹤法：脈沖示蹤法是通過在特定時間點輸入一個短暫的示蹤劑脈沖，觀察示蹤劑在系統中的傳輸和分布情況。示蹤劑脈沖具有高濃度和短時間的特點，以便能夠明確地區分示蹤劑與環境背景的差異。通過觀察示蹤劑在系統中的傳輸速度、擴散、混合等行為，可以推斷出流體或物質在系統中的運動和傳輸特性。
2、步進示蹤法：步進示蹤法是通過在一段時間內連續輸入示蹤劑的小劑量，觀察示蹤劑在系統中的傳輸和分布情況。與脈沖示蹤法不同，步進示蹤法是持續輸入示蹤劑，以模擬實際的流體或物質輸入情況。通過觀察示蹤劑的濃度分布和變化，可以了解系統中的混合、擴散和傳輸過程。
3、脈沖示蹤法的優點在於。簡單明了：相對於連續示蹤法或步進示蹤法，脈沖示蹤法的操作相對簡單，只需在特定時刻輸入一個脈沖即可。易於觀察：脈沖示蹤法通過輸入高濃度的示蹤劑脈沖，使示蹤劑與環境背景之間的差異更加明顯，便於觀察和分析。快速反應：由於示蹤劑脈沖的輸入是瞬時的，可以快速獲得示蹤劑在系統中的傳輸和分布情況，提供及時的數據反饋。
④ 脈沖示蹤法中選用示蹤劑的原則是什麼
無色透明容易檢測示蹤劑與流體互溶。根據查詢脈沖示蹤法官網資料，脈沖示蹤法中選用示蹤劑的原則是無色透明容易檢測示蹤劑與流體互溶，脈沖示蹤法測定停留時間分布是在反應器處在定態流動條件下，選一合適的示蹤物質，在反應器入口處以脈沖方式注入。