應(yīng)急抗旱地下水監(jiān)測工作方法研究

康偉

摘要：我國干旱易發(fā)，北方地下水嚴重超采。在此情況下，如何在我國北方地區(qū)開展地下水應(yīng)急抗旱監(jiān)測，取得地下水資源利用與應(yīng)急抗旱和資源保護及合理利用之間的平衡，是一個十分棘手的問題。本文結(jié)合近年我國北方平原地區(qū)，針對華北黃淮地下水監(jiān)測如何保障應(yīng)急抗旱工作，以及旱區(qū)地下水監(jiān)測工作進行了分析研究，提出了地下水應(yīng)急抗旱應(yīng)立足于“備”，功在平時。

Abstract： Drought takes place frequently in China， and groundwater is overdrafted in north China. In this case， how to carry out emergency drought monitoring for groundwater in northern areas， the groundwater resource utilization and emergency drought relief and the balance between the protection and rational utilization of resources， is a very thorny issuse. Based on the plains of northern China in recent years， in view of North China and Huang-Huai Plain， groundwater monitoring how to assure emergency drought relief work， as well as the arid regions， this paper analyzes the groundwater monitoring， puts forward the emergency drought relief of groundwater should be based on the "preparing"， work on weekdays.

關(guān)鍵詞：干旱；地下水；監(jiān)測

Key words： drought；groundwater；monitoring

中圖分類號：P641.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）24-0082-03

0 引言

我國是一個干旱災(zāi)害頻發(fā)的國家，并且干旱災(zāi)害損失嚴重。根據(jù)《中國水旱災(zāi)害公報2014》公布的數(shù)據(jù)，2000至2014年，全國農(nóng)業(yè)平均每年因旱受災(zāi)面積2149.73萬公頃，因旱造成飲水困難人口2458.55萬人。尤其是2010年干旱災(zāi)害對我國造成直接經(jīng)濟損失1509.18億元，旱情偏重。2011年春季，河南、河北、山東、山西、安徽、江蘇、甘肅、陜西等8省出現(xiàn)嚴重旱災(zāi)，個別省份災(zāi)害級別達百年一遇，冬小麥受旱面積達11595萬畝，在此情況下，干旱災(zāi)區(qū)找水打井開采地下水，應(yīng)急解決飲水困難。

根據(jù)《中國地下水資源》，我國北方除了荒漠無人區(qū)外，絕大多數(shù)地區(qū)都面臨地下水超采問題。在華北平原由于常年超采地下水，出現(xiàn)大量地下漏斗區(qū)，甚至出現(xiàn)了部分地下含水層疏干的區(qū)域。由于近年的干旱影響，地表水由于旱期的強烈蒸發(fā)和過度取水，在短時間內(nèi)會急劇減少，難于滿足應(yīng)對持續(xù)干旱的用水需求。應(yīng)急抗旱打井是獲取水源的一個重要手段。在長期持續(xù)極端干旱里，地下水是唯一的生命線。如果缺乏對地下水資源的監(jiān)測，人們在旱期可能就會坐守地下水庫而找不到水源，也可能會因為長期的無節(jié)制開采地下水而出現(xiàn)無水可抽的情況?！皥蛴碛芯拍曛瑴衅吣曛?，而國無捐瘠者，以畜積多而備先具也?！比绻f應(yīng)急抗旱打井主要定位于“抗”，那么地下水監(jiān)測主要定位應(yīng)該在“備”。

地下水監(jiān)測作為國土和水利部門的一項重要職能，如何在應(yīng)急抗旱找水打井工作中發(fā)揮作用？地下水監(jiān)測隊伍在應(yīng)急抗旱中如何作為？如何調(diào)動旱區(qū)各省地下水監(jiān)測力量共同推動應(yīng)急抗旱服務(wù)工作？本文重點針對以上幾個問題，圍繞國土水利系統(tǒng)地下水監(jiān)測的職能，對北方八省應(yīng)急抗旱地下水監(jiān)測的工作方法與成果進行總結(jié)，并試圖對地下水監(jiān)測在應(yīng)急抗旱時發(fā)揮的作用、問題及對策作初步探討。

1 我國北方區(qū)域地下水利用概況

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1.1 華北地下水位變化及開發(fā)現(xiàn)狀

地下水位變化受自然和人為因素影響。一般山前至中部平原因處于全淡水區(qū)，社會經(jīng)濟發(fā)達，地下水開發(fā)程度也較高，地下水水位變化較大。而有咸水區(qū)淺層地下水由于水質(zhì)較差，單井出水量小，故開發(fā)利用程度不高，地下水水位變化也小。深層地下水質(zhì)相對較好，開采程度高，但其補給能力差。在大中城市等工業(yè)及人口集中的地區(qū)，需水量大，地下水開采程度高，均處于長期超采狀態(tài)，水位大幅下降，形成了大范圍地下水位下降漏斗，甚致使部分含水層被大面積疏干。

根據(jù)新一輪地下水資源評價成果，華北平原地下水天然補給資源為220.78×108m3/a，其中礦化度小于2g/l的地下淡水天然資源為175.48×108m3/a。地下淡水可開采資源量為195.55×108m3/a，其中，淺層地下淡水可開采資源171.36×108m3/a，深層地下水可采資源24.19×108m3/a。華北平原地下水現(xiàn)狀開采量為211.98×108m3，其中淺層地下水開采量為178.40×108m3，占地下水總開采量的84.2%，多集中在太行山、燕山山前的全淡水區(qū)；深層地下水開采量為33.58×108m3，占地下水總開采量的15.8%，主要集中在有咸水區(qū)的衡水、滄州地區(qū)和天津市。華北平原淺層地下水開采程度為104%，超采量7.04×108m3/a，深層地下水開采程度為138%，超采量9.39×108m3/a。整體看，華北平原地下水處于超采狀態(tài)，但地下水開發(fā)利用在平面和垂向上分布不均勻（見表1）。地下水水位變幅也很大。

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1.2 黃淮區(qū)域地下水利用情況

關(guān)中盆地地下水開發(fā)利用歷史悠久，開發(fā)利用程度較高，盆地內(nèi)大部分城市及地區(qū)供水主要依靠地下水。近年來隨著農(nóng)業(yè)開采量的減少和引用地表水量的大幅度增加，地下水開采增長趨勢有所減弱。2009年關(guān)中盆地城市水資源總利用量7.19×108m3，其中地下水開采量3.58×108m3，地表水引用量3.61×108m3，地下水、地表水引用量分別占總供水量的49.74%、50.26%。

河南省2009年地下水開采量為138.86×108m3，占總供水量的59.4%，在地下水開采量中，淺層地下水開采量約占80%。鄭州、開封、新鄉(xiāng)、焦作、安陽、鶴壁、許昌、漯河、商丘、周口、駐馬店等市以地下水源供水為主，地下水源供水量占其總供水量的比例在50%以上，周口市最高達95.7%。而濮陽、三門峽、南陽、信陽、濟源等市則以地表水源供水為主，地表水源供水量占其總供水量的比例在50%以上，信陽市最高達90%。

江蘇省淺層水的開采利用明顯地受區(qū)域性水資源的豐枯程度所控制，一些城鎮(zhèn)和廠礦單位打淺井開采地下水作為生產(chǎn)及生活用水水源。江蘇省內(nèi)淺層地下水開采井主要位于農(nóng)村，大部分為農(nóng)灌井，開采的淺層地下水主要用于灌溉、生活用水等，深層承壓水飲用水比例從上世紀90年代的43%上升至現(xiàn)在的49.64%。

安徽省2010年淮河以北地區(qū)地下水開采量為18.17×108m3，約占全省地下水開采量的81.12%，地下水開采程度約為31.39%（淮河以北地區(qū)地下水可采資源量為57.88×108m3/a）。其中，淺層孔隙水開采量為14.28×108m3，以區(qū)域分散開采為主；深層孔隙水開采量為2.84×108m3，以水源地集中開采為主；巖溶水開采量為1.01×108m3，以水源地集中開采為主。與上年相比，淮河以北地區(qū)地下水開采量增加了0.47×108m3。（據(jù)陜西省、河南省、江蘇省、安徽省水資源公報）

1.3 地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)狀況

我國從20世紀50年代開始開展地下水動態(tài)監(jiān)測工作以來，從未間斷過，在經(jīng)濟社會發(fā)展中特別是在保障人畜飲水安全和生產(chǎn)用水安全方面發(fā)揮了重要的作用，尤其是國土、水利部門積累了長序列的地下水動態(tài)監(jiān)測資料，初步建立了國家、省、市（地）三級地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。隨著地下水監(jiān)測水平的提高，地下水動態(tài)監(jiān)測指標逐步多元化，以地下水水位監(jiān)測為主發(fā)展為地下水水位、水質(zhì)、水量、水溫等多指標監(jiān)測。隨著數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)的發(fā)展，近年來開展了自動化監(jiān)測工作，根據(jù)監(jiān)控需要，以自動監(jiān)測逐步替代傳統(tǒng)人工手動監(jiān)測，監(jiān)測質(zhì)量不斷提高。國土和水利部門還開發(fā)了地下水動態(tài)監(jiān)測管理信息系統(tǒng)，在華北、東北等部分地區(qū)已經(jīng)試行，基本實現(xiàn)了地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)的錄入、初步分析和信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布。

2 應(yīng)急監(jiān)測的目的和意義

2.1 應(yīng)急監(jiān)測的目的

近年大范圍的干旱災(zāi)害使農(nóng)田灌溉開采地下水水量增大，地下水開采量的增加又對地下水監(jiān)測提出了新要求。

顯而易見，如何在應(yīng)急抗旱時期適時掌握嚴重缺水地區(qū)地下水動態(tài)變化狀況，依據(jù)地下水水位監(jiān)測和統(tǒng)測數(shù)據(jù)，編制地下水等水位線圖和地下水水位埋深圖，綜合分析研究地下水動態(tài)變化，防止由于過量開采引發(fā)其他環(huán)境地質(zhì)問題，并最終能夠為應(yīng)急找水打井提供技術(shù)支撐和地下水合理開發(fā)提供決策依據(jù)就成為了應(yīng)急監(jiān)測的最主要目的。

2.2 應(yīng)急監(jiān)測的意義

2.2.1 地下水應(yīng)急監(jiān)測是制定應(yīng)對抗旱找水行動的基礎(chǔ)

干旱災(zāi)害的發(fā)生一般是指區(qū)域內(nèi)持續(xù)較長時間無有效降雨造對人類活動造成的影響現(xiàn)象。那么如何確定應(yīng)對干旱的找水行動？如何盡量減少由找水行動造成的環(huán)境影響？地下水應(yīng)急監(jiān)測恰好可以為抗旱找水行動提供判斷基礎(chǔ)，并且可以通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析可以規(guī)避例如打井抽水引起的地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)環(huán)境問題，以及生態(tài)環(huán)境問題。

2.2.2 地下水應(yīng)急監(jiān)測可以為找水打井提供水源保障

開展區(qū)域應(yīng)急地下水監(jiān)測監(jiān)督與調(diào)查評價工作可以對干旱區(qū)地下水資源量做出評估，提高區(qū)域內(nèi)地下水調(diào)查與研究程度，在干旱災(zāi)害發(fā)生時，能夠為干旱區(qū)提供應(yīng)急地下水水源保障。

2.2.3 地下水應(yīng)急監(jiān)測可以為旱情評估提供判別依據(jù)

地下水應(yīng)急監(jiān)測數(shù)據(jù)與已經(jīng)建成的相同區(qū)域地下水監(jiān)測網(wǎng)長期觀察監(jiān)測數(shù)據(jù)的對比，可以反映一個地區(qū)內(nèi)多年同期地下水變化趨勢，對這些數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析與判別，可以對區(qū)域內(nèi)干旱災(zāi)情的發(fā)展程度和趨勢做出判別。

3 應(yīng)急監(jiān)測的方法簡述

3.1 嚴重缺水地區(qū)部署原則

3.1.1 全面統(tǒng)籌

針對北方8省出現(xiàn)干旱的嚴峻形勢和地下水監(jiān)測工作現(xiàn)狀，部署專門用于服務(wù)應(yīng)急抗旱技術(shù)支撐體系。組織各省區(qū)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測機構(gòu)形成服務(wù)抗旱、提供技術(shù)支撐體系。充分發(fā)揮地下水監(jiān)測工作的技術(shù)優(yōu)勢，為全國各級抗旱找水部門和機構(gòu)做好技術(shù)支持。在地下水水位動態(tài)圖件編制方面，要按照真實、客觀、科學(xué)、實用的原則，采用統(tǒng)一格式和標準編制地下水位監(jiān)測圖件。地下水監(jiān)測技術(shù)人員要深入抗旱一線，加強統(tǒng)籌，增設(shè)重點地區(qū)的地下水監(jiān)測點，重視水文地質(zhì)條件的分析研究，實時更新基礎(chǔ)水文地質(zhì)圖件。加強抗旱找水打井?dāng)?shù)據(jù)的分析研究，為防止出現(xiàn)地下水過量開采污染等地質(zhì)環(huán)境問題提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和分析研究等。

3.1.2 重點突出

重點加強地下水位監(jiān)測頻次，實時編制抗旱找水打井區(qū)域地下水位圖件，并建立糧食主產(chǎn)區(qū)地下水監(jiān)測工作的長效機制。以嚴重缺水的8省區(qū)地下水監(jiān)測工作實際情況為基礎(chǔ)，結(jié)合區(qū)域內(nèi)的旱情、農(nóng)業(yè)澆灌和人畜飲用水的需求，全面統(tǒng)籌8省區(qū)地下水監(jiān)測工作。在8省嚴重缺水地區(qū)，部署有效的水位監(jiān)測孔，每兩周進行一次水位動態(tài)統(tǒng)測。

3.2 主要平原盆地監(jiān)測網(wǎng)部署原則

①以人為本、統(tǒng)籌規(guī)劃。密切結(jié)合生產(chǎn)力布局和人口分布狀況，對北方干旱缺水8省地下水應(yīng)急監(jiān)測工作進行統(tǒng)籌規(guī)劃、分步實施，制定切實可行的分階段實施方案，分期分批，逐步推進，在工作部署上優(yōu)先考慮工作基礎(chǔ)好、經(jīng)濟發(fā)達的地區(qū)。

②突出重點、講究實效。在地下水應(yīng)急監(jiān)測工作方案制定中，特別是在制定地下水應(yīng)急監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案中，充分重視與地下水相關(guān)的各類環(huán)境地質(zhì)問題；注重傳統(tǒng)監(jiān)測手段與先進儀器設(shè)備相結(jié)合；在監(jiān)測方法和手段上，因地制宜、講究實效。

③完善體系、示范先行。充分利用北京、濟南等國家級地下水監(jiān)測示范區(qū)的工作成果，根據(jù)地下水超采與污染動態(tài)評價的特點，進一步選擇典型地段進行示范評價研究，不斷總結(jié)地下水應(yīng)急監(jiān)測工作經(jīng)驗，完善體系，全面推廣。

④依靠科技創(chuàng)新、提高工作質(zhì)量。加強科學(xué)研究，積極推廣應(yīng)用新技術(shù)新方法，借鑒國外先進技術(shù)經(jīng)驗，提高地下水動態(tài)調(diào)查評價技術(shù)水平，提升地下水監(jiān)測監(jiān)督能力、應(yīng)急動態(tài)評價能力、預(yù)報預(yù)警能力、決策支持能力與信息服務(wù)能力。

4 應(yīng)急監(jiān)測的成果與發(fā)布

按照國土資源部統(tǒng)一部署，全國北方8省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站（院、中心）在中國地質(zhì)調(diào)查局領(lǐng)導(dǎo)和中國地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測院指導(dǎo)下，及時通過中國地質(zhì)調(diào)查局網(wǎng)站、中國地質(zhì)環(huán)境信息網(wǎng)發(fā)布本地區(qū)地下水應(yīng)急監(jiān)測信息。

通過在山東的濟南、臨沂、魯西南、泰來盆地，河北的河北平原，河南的黃淮海平原、南陽盆地，安徽的淮北平原，江蘇的徐州、宿遷、連云港地區(qū)，山西太原盆地、運城盆地、臨汾盆地、長治盆地，陜西關(guān)中盆地，甘肅的隴東盆地（慶陽市）開展春旱期地下水動態(tài)監(jiān)測和統(tǒng)測工作，及時編制各片區(qū)地下水等水位線圖和地下水水位埋深圖，每兩周發(fā)布一次地下水動態(tài)信息和有關(guān)圖件（3月～5月底，以及各旱區(qū)豐、枯水期各一次），及時客觀準確地向全社會公布旱區(qū)地下水應(yīng)急監(jiān)測工作進展情況。

5 結(jié)語

立足于“備”，功在平時。幾十年來，我國在區(qū)域水文地質(zhì)普查、區(qū)域地下水資源評價、水源地勘查評價以及水文地質(zhì)科學(xué)研究等方面做了大量工作，基本滿足了經(jīng)濟社會發(fā)展對地下水工作的需要。但是，通過本次應(yīng)急抗旱監(jiān)測工作，筆者發(fā)現(xiàn)，我國當(dāng)前的區(qū)域地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)體系建設(shè)和優(yōu)化并不能滿足今后社會形勢發(fā)展的需要，現(xiàn)有地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和手段難以提升區(qū)域水文地質(zhì)研究程度，更難以滿足區(qū)域地下水應(yīng)急監(jiān)測工作的需要，其具體問題主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

①地下水調(diào)查監(jiān)測程度低。

地下水是動態(tài)變化的，在自然因素和人類活動的影響下，時時刻刻在發(fā)生著變化，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，與地下水有關(guān)的環(huán)境地質(zhì)問題也越來越突出，急需開展地下水動態(tài)調(diào)查評價工作，通過動態(tài)調(diào)查評價達到實時了解和掌握地下水的數(shù)量、質(zhì)量的動態(tài)變化狀況。通過調(diào)查、監(jiān)測、模擬等研究自然因素與人為因素對地下水的影響，預(yù)測預(yù)報地下水發(fā)展態(tài)勢，及早提出應(yīng)對旱災(zāi)、洪災(zāi)、污染等災(zāi)害性事件的地下水應(yīng)急預(yù)案，避免出現(xiàn)災(zāi)難性后果，實現(xiàn)地下水的合理開發(fā)、優(yōu)化調(diào)度與科學(xué)保護。

②地下水動態(tài)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)不完善。

北方8省絕大部分地下水應(yīng)急監(jiān)測工作仍以傳統(tǒng)的人工測量方法（電表、測鐘、測繩等）為主，監(jiān)測精度不高，監(jiān)測頻率較低，監(jiān)測數(shù)據(jù)無法滿足科研和生產(chǎn)實際應(yīng)用的需要。受設(shè)備限制的多種原因，絕大多數(shù)監(jiān)測點多以單項監(jiān)測內(nèi)容為主，不能同時監(jiān)測水位、水質(zhì)、水量、水溫等項目，大多數(shù)地區(qū)缺乏專門針對與應(yīng)急地下水開采有關(guān)的生態(tài)環(huán)境問題和地質(zhì)災(zāi)害的地下水監(jiān)測。

③應(yīng)急反應(yīng)能力及信息化水平低。

盡管地下水應(yīng)急監(jiān)測工作開展的較早，但信息化水平不高，信息發(fā)布速度相對比較滯后。對于突發(fā)事件，如個別嚴重缺水地區(qū)的旱情應(yīng)急反應(yīng)能力差，與發(fā)達國家有較大差距。由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)建設(shè)不完善，缺乏先進的應(yīng)急監(jiān)測信息網(wǎng)絡(luò)發(fā)布平臺，數(shù)據(jù)信息共享能力差，嚴重制約了信息的社會化發(fā)布及服務(wù)。

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