GIS在黑龍江省地下水監(jiān)測(cè)管理及評(píng)價(jià)中的應(yīng)用

張宏達(dá)，倪 峰

(黑龍江省水文局，哈爾濱150001)

0 前 言

黑龍江省位于中國(guó)的東北部，地理坐標(biāo)為E121°20″135°10＇，N44°40″53°43＇。黑龍江省東、東南部、北部隔烏蘇里江及黑龍江與俄羅斯相望，南部與吉林省相鄰，西和西北與內(nèi)蒙古自治區(qū)相鄰。

地表水資源量黑龍江省為675.82 億m3，有319.81 億m3地下水資源，地表水和地下水的重復(fù)計(jì)算量扣除151.49 億m3，最后844.14 億m3為全省總水資源量，人均水資源量2 250 m3;從流域分區(qū)了解水資源分布情況，水資源總量在松花江流域427.56 m3為首，其次為黑龍江流域205.79 億m3，烏蘇里江地區(qū)(包括綏芬河)119.64 億m3;超過(guò)50 km2以上流域面積的河流有1 918 條，其中超過(guò)1 萬(wàn)km2流域面積的河流是18 條;泡沼6026個(gè)，大水面面積35 hm2;全省水能資源理論蘊(yùn)藏量844.3 萬(wàn)kW，可開發(fā)利用量612.3 萬(wàn)kW。

地下水資源是全省水資源的重要組成部分，與地表水資源相比，地下水資源具有時(shí)空分布穩(wěn)定、水質(zhì)優(yōu)良等優(yōu)勢(shì)。由于地表水資源的日益匱乏，地表水水質(zhì)惡化，地下水資源已成為全省中部平原地區(qū)非常重要的供水來(lái)源。

進(jìn)入90年代，黑龍江省每年地下水平均供水量已經(jīng)達(dá)到60 多萬(wàn)m3，已占到約一半的總供水量，已成為全省供水的重要來(lái)源。全省地下水多年平均(1980年—2000年)已接近50%的地下水開采率，中部平原地區(qū)的地下水開采率達(dá)到75%以上。

為科學(xué)合理開發(fā)利用地下水資源，實(shí)現(xiàn)水資源的優(yōu)化配置，水資源可持續(xù)利用，支持國(guó)家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，保護(hù)環(huán)境，客觀上要求我們必須加強(qiáng)地下水管理。

為了有效地管理全省地下水資源，運(yùn)用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的工作，特別是新一代美國(guó)環(huán)境系統(tǒng)研究所(Environment Systen Research Institute，ESRI)開發(fā)的一個(gè)功能強(qiáng)大的分析功能和地理信息空間數(shù)據(jù)庫(kù)管理功能系統(tǒng)(Geographical Information System，GIS8.31)軟件應(yīng)用程序，使在將來(lái)的管理工作邁上新臺(tái)階。

1 GIS 在地下水管理中的應(yīng)用

1.1 監(jiān)測(cè)站點(diǎn)空間分布

黑龍江省地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)際情況是布局不夠合理，加上需要管理全省地下水資源個(gè)各方面資源不夠。目前，地下水監(jiān)測(cè)井點(diǎn)黑龍江省發(fā)展緩慢，井點(diǎn)主要布設(shè)在平原地區(qū)，有許多需要監(jiān)測(cè)區(qū)域地下水觀測(cè)井仍屬于空白。現(xiàn)有井網(wǎng)密度不夠，黑龍江省地下水監(jiān)測(cè)井網(wǎng)密度最低，個(gè)別區(qū)域無(wú)法監(jiān)控地下水的真正變化情況。此外，現(xiàn)有的地下水監(jiān)測(cè)井網(wǎng)在80年代初為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)服務(wù)布設(shè)的，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，水在城市和主要工業(yè)區(qū)用量普遍增加，過(guò)度開發(fā)和多年的大規(guī)模集中開采地下水，導(dǎo)致地下水位持續(xù)下降，造成地下水降落漏斗，地面沉降等環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題。因此，迫切需要對(duì)地下水監(jiān)測(cè)井的現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行補(bǔ)充，調(diào)整和擴(kuò)展。利用地理信息系統(tǒng)后，可以使新的監(jiān)測(cè)井網(wǎng)的布局更加合理，更好的為全省經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)［1］。

1.2 監(jiān)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)

地下水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)主要是相對(duì)空間數(shù)據(jù)庫(kù)而言的，他一般可以用二維表的形式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。地下水信息系統(tǒng)中涉及到的屬性數(shù)據(jù)包括:①當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)地下水開采量;②地下水監(jiān)測(cè)井點(diǎn)基本信息;③實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信息;④降水、蒸發(fā)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)等。監(jiān)測(cè)井的建設(shè)涉及到相關(guān)的地理數(shù)據(jù)很多，存在一個(gè)前期數(shù)據(jù)收集問(wèn)題，將數(shù)據(jù)按規(guī)定表格整理后，在GIS 上實(shí)現(xiàn)平面管理，這樣在這張分布圖上就能隨時(shí)了解單井的信息。使地下水?dāng)?shù)據(jù)庫(kù)更加完善。

1.3 開展地下水應(yīng)急監(jiān)測(cè)站點(diǎn)建設(shè)

為應(yīng)對(duì)黑龍江省可能突發(fā)的水質(zhì)污染事件，建立應(yīng)急監(jiān)測(cè)體系，利用GIS 軟件開展地下水應(yīng)急監(jiān)測(cè)站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。針對(duì)污染河流，充分利用現(xiàn)有地下水觀測(cè)井網(wǎng)，從中篩選出有代表性的觀測(cè)井點(diǎn);對(duì)于影響城市飲水和農(nóng)業(yè)人口飲用水地區(qū)，加密布設(shè)監(jiān)測(cè)井點(diǎn)，制作應(yīng)急監(jiān)測(cè)站網(wǎng)分布圖，準(zhǔn)確標(biāo)注應(yīng)急監(jiān)測(cè)井點(diǎn)，為水污染事件的領(lǐng)導(dǎo)決策做好技術(shù)支撐。

監(jiān)測(cè)井盡量布設(shè)在地下含水層透水性好、距污染水體較近、江水對(duì)地下水的補(bǔ)給邊界處，為掌握地下水可能污染的寬度，垂直污染水體布設(shè)若干個(gè)監(jiān)測(cè)面，每個(gè)斷面的觀測(cè)井應(yīng)有足夠的數(shù)量。

2 GIS 在地下水分析與評(píng)價(jià)的應(yīng)用

2.1 地下水相關(guān)數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)分析評(píng)價(jià)有兩部分實(shí)現(xiàn):一部分是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)庫(kù)，包括邊界圖、行政區(qū)劃圖、水系圖(河流、渠道、水庫(kù))、居民地分布圖、地形、交通等等，這一部分?jǐn)?shù)據(jù)主要是作為背景顯示;另一部分是地下水資源量變化專題圖層，這一圖層包括地下水監(jiān)測(cè)井點(diǎn)分布圖等、地下水變幅圖等。黑龍江省平原區(qū)地下水位變幅圖如圖1 所示。

圖1 黑龍江省平原區(qū)地下水位變幅圖

2.2 地下水相關(guān)數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)

利用GIS 可實(shí)現(xiàn)圖形和屬性數(shù)據(jù)的雙向查詢，對(duì)地下水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行科學(xué)管理，在此基礎(chǔ)上做出評(píng)價(jià)。快速掌握地下水資源的各種信息，使地下水管理達(dá)到系統(tǒng)化、科學(xué)化，促進(jìn)地下水的有效開發(fā)和可持續(xù)利用。應(yīng)當(dāng)指出，要想利用GIS 建立完善的地下水管理系統(tǒng)，還要進(jìn)一步進(jìn)行地下水系統(tǒng)模擬和輔助決策支持方面的研究。盡管GIS 本身并不提供任何系統(tǒng)模擬分析和輔助決策支持功能，但利用其動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)維護(hù)能力，結(jié)合專業(yè)性的模擬分析工具，可以提供一個(gè)實(shí)時(shí)的地下水輔助分析系統(tǒng)，水文水資源決策者可以獨(dú)立地根據(jù)情況的變化和新的數(shù)據(jù)調(diào)整決策方案，分析決策效果。

3 結(jié) 論

綜上所述，GIS 在地下水監(jiān)測(cè)中利用GIS 的圖形顯示功能，直觀地表達(dá)實(shí)時(shí)地下水時(shí)間變化和空間分布規(guī)律，讓決策者或者公眾獲得當(dāng)前的地下水圖形信息，并為黑龍江省社會(huì)日常的生產(chǎn)生活提供決策依據(jù)。

［1］趙軍. 國(guó)外GIS 在地下水管理與研究中的應(yīng)用和啟示［J］. 地下水，2005(03):25－27.