—此项目系九五国家重点科技成果推广项目，项目编号99120302A.doc

（发表于《中国农村水利水电》2003年第1期） 同位素示踪技术在洪泽湖大堤 渗水检测中的应用 张 敏 等 [摘 要] 在2000年汛前检查中，三河闸管理处发现洪泽湖大堤在桩号52k堤后，有一处33L/min的强渗水。介绍了同位素示踪技术的基本原理，水文地质情况，天然示踪剂的测量。采用同位素碘131对渗流矢量进行了测定。查出了渗水来源、渗漏量以及渗漏路径，同时提出截渗加固的工程部位。 [关键词] 堤防渗漏 同位素示踪 检测 洪泽湖大堤 1.引言 洪泽湖大堤位于洪泽湖东岸，始建于公元200年，全长67.25km。保卫着江苏省里下河地区3000万亩良田和2000万人口的生命财产安危，堤防属大（1）型水工建筑物。历史上大堤曾多次决口，根据史料记载自1575年—1855年间，大堤决口140余次，限于当时堵口技术条件，堤身内部存在大量埽工、块石等工程隐患。2000年江苏省三河闸管理处在汛前检查中发现洪泽湖大堤桩号52k堤后，距上游211m处有一处强渗水，经现场测量33L /min。为查明渗水来源、渗漏量以及渗漏路径，我处采用了“九五”国家重点科技成果推广项目“大坝安全检测与示踪诊断技术”，对其进行渗流场检测。 2．同位素示踪技术的基本原理 2.1基本原理 将同位素示踪剂投放在测孔中，在垂向流的路径上产生放射源，采用移动探头的方式连续测定示踪剂随深度的变化数值，直到示踪剂完全在该水层段消失为止，可以获得多组不同时间的浓度分布数据，此方法既可以测定垂向流速（用公式③进行计算），又可以测算出水平流速（用公式①和公式②进行计算）[1]。 2．2水平流速测定 在测孔中投入微量的放射性同位素示踪剂（如：碘131），当孔中不存在垂向流，或含水层的静水头与孔中混合水头相同时，用公式①计算水平渗透流速Vf。当测孔中存在垂向流时，用公式②计算水平渗透流速Vf。 Vf = πln ………………① 式中，r1：滤水管内半径；r0：探头半径；N0：同位素初始浓度计数率；N：同位素t时刻浓度计数率；a：校正系数。 式中，VD：流入含水层的流速；r：测孔半径；h：某一含水层底部A点至上部B点的厚度；VA：h含水层底部流速；VB：h含水层上部流速。 2.3垂向流测定 测孔中垂向流的产生是由于钻孔揭露了两个以上的含水层，由于各含水层的静水头不同，高水头的含水层向底水头的含水层补给，从而在孔中产生垂向流。含水层是多层的，各含水层地下水的补给源是不同的，地下水的补给源通常为库水、地下水及地表水。把同位素示踪剂投入被测的滤管，将串联的四个探头（测速仪）放入被测孔滤管中，然后测速仪分别记录各探头在不同时刻的计数率变化。垂向流速为Vv，公式如下： VV = …………..③ ΔL：相临两探头之间的距离；ΔT：相临两探头计数率变化最大时间差值。 2.4检测设备及要求 主要设备有：电导仪，同位素示踪仪，测速仪，计算机及辅助设备。水平渗透流速Vf的测定范围0.005m/d —100m/d，水平向测量误差小于1%，垂向流Vv测量范围0.1m/d—105m/d。 3.水文地质情况 3.1 布置测量孔 洪泽湖大堤52k堤段为历史减水坝——智坝遗址，测量孔布置于桩号51k+914～52k+141范围内。钻孔19个，包括已有的4个测压管，共完成测孔23个。堤前防浪林台高程14.0m（废黄河高程系，下同）布孔8个；堤后三级戗台高程17.0m、14.0m、11.0m平台上分别布孔5个、4个、3个；青坎地上布孔3个。新钻测孔中，全部放入塑料滤管。布孔情况如图1所示。 3.2 地质情况 52k的有效测量坝段250m，历史减水坝长200m。如图1，前三排中的17个钻孔显示，在高程9.0m～18.6m有人工堆积土，其中高程13.0m有一层0.3m～0.8m的石头层，高程5.0m～9.0m为淤积土，高程2.0m～5.0m为带砂礓的软黄色粘土，高程-2.0m～-8.0m为较好的粘土隔水层。第四排孔正好打在历史减水坝上，高程9.0m～11.0m为三合土，高程1.0m～9.0m均为筑坝杂石。第五排的5-1#孔在高程0.0m～9.0m为块石、砾石和泥的混合物。第六排的6-1#孔从高程1.0m～9.0m全都是条石和块石的堆积物。整个减水坝的坝脚是一个赋水性很好的泥坑。前二排中的13个钻孔均打到了高程0.0m，未发现减水坝坝址。目前，该段堤身建在历史减水坝坝址的前面，避开了复杂的减水坝地基。 4.天然示踪剂测量 4.1 同位素氚（T）的测量 湖水中的天然放射性同位素氚（T）是在大气层的对流中形成的,对现代环境水起标记作用。利用这一特点，可以对渗漏水的水源进行鉴别。通过对洪泽湖的湖水和渗水处的渗漏水进行了二次取样，用美国生产的贝克马RS9800放射性测量仪，测出