裂隙岩体渗流能量传递热源法及示踪理论研究

通过天然示踪法实测的温度场及电导分布，由热源法弥散等理论渗流参数，建立相关反问题数学模型，通过岩体裂隙渗流示踪井流理论，采用单井同位素示踪等方法确定研究区域内离散点钻孔中揭露裂隙（组）的等效水力隙宽、静水头、渗透系数、流向、裂隙网内节点水头等参数，并将这些参数作为约束条件求解反问题，建立一种研究裂隙岩体渗流场新方法。

放射性一种带有特殊标记的物质，当它加入到被研究对象中后，人们可根据其运动和变化来洞悉原来不易或不能辨认的被研究对象的运动和变化规律 。

示踪的应用，隐含着两个假定：一是放射性核素和它的稳定同位素化学性质相同；二是研究对象的化学特性不受放射性衰变的影响。第一个假定仅当同位素的质量效应很重要时才是不正确的，。第二个假定，只要示踪物的浓度很小就是正确的。

能量传递效率基本简介

太阳能是所有生命活动的能量来源．能量通过绿色植物的光合作用进入生态系统，通过食物链逐级传递到各级消费者。

能量传递效率的计算公式是：下一营养级同化量/这一营养级同化量 ×100%。

能量传递效率来源去向

生物群落能量来源与去向

能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。

能量流动的渠道是食物链和食物网

能量的去向一般有4个方面：一是呼吸消耗；二是用于生长、发育和繁殖，也就是贮存在构成有机体的有机物中；三是死亡的遗体、残落物、排泄物等被分解者分解掉；四是流入下一个营养级的生物体内。

在生态系统内，能量流动与碳循环是紧密联系在一起。

能量传递效率流动特点

能量流动的特点是单向流动和逐级递减。

单向流动：是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级。一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级，能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为10%～20%，即一个营养级中的能量只有10%～20%的能量被下一个营养级所利用。

生态系统中的能流是单向的，通过各个营养级的能量是逐级减少的，减少的原因是：

（1）各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的生物量，总有一部分会自然死亡和被分解者所利用（这里的粪便量，不属于生物所摄入的量）；

（2）各营养级的同化率也不是百分之百的，总有一部分变成排泄物而留于环境中，为分解者生物所利用；

（3）各营养级生物要维持自身的生命活动，总要消耗一部分能量，这部分能量变成热能而耗散掉，这一点很重要。生物群落及在其中的各种生物之所以能维持有序的状态，就得依赖于这些能量的消耗。这就是说，生态系统要维持正常的功能，就必须有永恒不断的太阳能的输入，用以平衡各营养级生物维持生命活动的消耗，只要这个输入中断，生态系统便会丧失功能。

由于能流在通过各营养级时会急剧地减少，所以食物链就不可能太长。

能量通过营养级逐级减少，如果把通过各营养级的能流量，由低到高画成图，就成为一个金字塔，称为能量锥体或金字塔（pyramid of energy）。同样如果以生物量或个体数目来表示，就能得到生物量锥体和数量锥体。3类锥体合称为生态锥体（ecological pyramid）。

一般说来，能量锥体一定是金字塔形，而生物量锥体有时有倒置的情况。例如，海洋生态系统中，生产者（浮游植物）的个体很小，生活史很短，根据某一时刻调查的生物量，常低于浮游动物的生物量。这样，按上法绘制的生物量锥体就倒置过来。当然，这并不是说在生产者环节流过的能量要比在消费者环节流过的少，而是由于浮游植物个体小，代谢快，生命短，某一时刻的现存量反而要比浮游动物少，但一年中的总能量还是较浮游动物多。数量锥体倒置的情况就更多一些，如果消费者个体小而生产者个体大，如昆虫和树木，昆虫的个体数量就多于树木。同样，对于寄生者来说，寄生者的数量也往往多于宿主，这样就会使锥体的这些环节倒置过来。但能量锥体则不可能出现倒置的情形。

能量金字塔是指将单位时间内各个营养级所得到的能量数值，按营养级由低到高绘制成的图形成金字塔形，称为能量金字塔。从能量金字塔可以看出：在生态系统中，营养级越多，在能量流动过程中损耗的能量也就越多；营养级越高，得到的能量也就越少。在食物链中营养级一般不超过5个，这是由能量流动规律决定的。

研究能量流动规律有利于帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流动向对人类最有益的部分。在农业生态系统中，根据能量流动规律建立的人工生态系统，就是在不破坏生态系统的前提下，使能量更多地流向对人类有益的部分。

化学性质完全相同，但同位素化学性质相同，可正确反映研究对象在物理、化学和生物过程中的性质和行为，而且核素的放射特性不改变物质的物理和化学性质 。

放射性示踪剂的选择

1、放射性半衰期

2、辐射类型和能量

β探测效率高，易于防护； 32P; 14C, 3H

γ穿透性好， 100-600 keV; 99mTc, 111In, 201Tl

3、放射性比活度

原始比活度足够高；

4、放射性核素的纯度

检验放射性纯度和放射化学纯度；提纯

5、放射性核素的毒性

尽量选择低毒组核素； 90Sr 高毒 , 89Sr 中毒

6、示踪剂的生物半衰期

选择生物半衰期短的示踪剂，减少辐射剂量