1.5　天然示踪剂

在堤坝渗漏隐患探测中,天然示踪剂主要有水的温度、电导和其他水化学指标。其中水的温度和水的电导是探测堤坝渗漏中使用最方便、最广泛的天然示踪剂。

1.5.1　温度示踪

1.温度示踪原理

水的温度是一种探测堤坝渗漏隐患非常好的天然示踪剂。大部分水库温度都呈层状分布,同时由于4℃水的密度是最大的,且在4℃以上随着温度的升高密度逐渐减小,所以大部分水库一般从上到下温度逐渐降低(深度小于10m的水库,受到季风影响,温度是均一的)[40,59]。另外,由于水的比热容比其他材料的比热容大很多,因此如果库水从渗漏到出露时间较短(几天),则认为渗漏水的温度是不发生变化的[40,59]。通过比较库水垂向温度与渗漏水的温度可以确定渗漏发生的部位。同时,由于库水在渗漏过程中温度几乎不发生变化,因此渗漏的库水会引起坝体温度场的变化,通过探测坝体温度场即可以确定渗漏的位置。目前,国内外已经将坝体温度监测作为大坝安全监测的一项重要指标[161-175]。

2.温度示踪研究现状

温度探测堤坝渗漏隐患的研究是由地温研究发展而来的[176,177]。1965年美国加利福尼亚州的塞米诺土坝首先对坝体进行了3年的温度监测研究,最后根据坝体的温度变化确定了大坝的渗流异常区。美国、俄罗斯(及苏联)和瑞典等国的学者分别在渗流热监测原理和方法等方面作了大量的研究,并已应用该原理探测堤坝的渗漏情况[178-189]。

在国内,温度示踪探测堤坝渗漏隐患的研究经历了定性分析判断和初步理论探索阶段。在定性分析判断阶段,主要利用钻孔中水的温度判断坝体的温度分布情况,根据温度异常点判断坝体渗漏隐患位置[42,44,47,190]。初步理论探索阶段主要是依据热传导理论结合坝体的情况,建立了理想情况下的温度场探测模型,并初步尝试了应用理论模型解决工程实际问题。目前,堤坝边界条件的复杂性以及渗漏情况的多样性仍处于探索阶段[13,191,192]。

1.5.2　电导示踪

库水的电导一般较小,若水在地下或坝体内处于停滞状态,水中的电导会变大[59]。若渗漏水来自库水,则渗漏水的电导值比库水略大。通过测量库区所有出漏点水中的电导(包括库水、泉水、渗漏水),对比分析确定渗漏水的来源。一般电导示踪需要较长的时间,跟踪调查雨季和旱季库水的电导以及漏水处的电导,如果渗漏水的电导与库水的电导相关性好,随库水电导值变化而变化,则可以确定渗漏水来自库水。同时可以根据库水、渗漏水和泉水(或其他补给源)的电导值确定库水在渗漏水中占的比例[59]。