山西省地下水現(xiàn)狀及發(fā)展探討

牛國菲

（山西省水文水資源勘測總站，山西太原030001）

地下水是水資源的重要組成部分，是人們賴以生存的重要水源。地下水作為地球上重要的水體，與人類社會有著密切的關系，在保障人民生活、社會經(jīng)濟發(fā)展、生態(tài)保護等方面都有著至關重要的作用。隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，水資源與經(jīng)濟之間的矛盾日漸突出，因此，適應新時代、新使命、新思想、新方略，補齊地下水監(jiān)測短板、強化地下水資源支撐保障，顯得尤為重要。

1 地下水監(jiān)測現(xiàn)狀

1.1 地下水監(jiān)測站網(wǎng)布設情況

山西省地下水監(jiān)測站網(wǎng)分為基本監(jiān)測站網(wǎng)和統(tǒng)測站網(wǎng)。2018年全省共有基本監(jiān)測站點1 289 處，其中，國家工程井504 處，基本監(jiān)測站網(wǎng)為常規(guī)監(jiān)測，主要以借用當?shù)厣a(chǎn)井為主，專用井436 處，比例僅占33.8%。地下水位監(jiān)測站網(wǎng)重點控制了地下水開發(fā)利用程度較高的七大盆地，以及部分水源地和超采區(qū)等特殊類型區(qū)。山西省有11 個全國重要飲用水地下水水源地，其中，7 個水源地布設地下水監(jiān)測站15 處，其余4 個水源地內(nèi)無監(jiān)測站。

1.2 存在主要問題

（1）現(xiàn)有測站代表性差。山西省基本監(jiān)測站網(wǎng)中66%監(jiān)測井為借用當?shù)厣a(chǎn)井，受開采抽水影響，動靜水位差較大，且難以反映天然狀態(tài)下地下水隨時間在空間上的真實變化過程。同時存在監(jiān)測站成井質(zhì)量不高、水井結(jié)構(gòu)不清、地層資料不全等情況。

（2）地下水重點區(qū)域和分層觀測有待完善。近年來隨著第一產(chǎn)業(yè)、第二產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，地下水開采量大幅度增加，造成了地下水動態(tài)的復雜性，多年的實踐表明現(xiàn)有監(jiān)測站在水平和垂直方向上進行區(qū)域性宏觀控制，特殊地貌單元及城市、工礦水源地、盆地入口、出口以及與降水入滲、河川徑流相配套等方面有一定的欠缺。

（3）現(xiàn)有信息采集及傳輸方式落后，不滿足現(xiàn)代化需求。山西省地下水監(jiān)測站建設分為兩個階段，2015年以前，多數(shù)地下水監(jiān)測采用傳統(tǒng)且效率低的人工方式，采用皮尺、測繩、測鐘或音響器等傳統(tǒng)監(jiān)測設備，所測得的數(shù)據(jù)人為誤差大、測量精度低。監(jiān)測信息的傳輸方式一般是人工采用普通信件、電話報送到各地市，地市再報送至省級，經(jīng)過技術(shù)員人工整理后逐級上報，信息傳輸速度十分緩慢，時效性差。

2016年隨著國家地下水監(jiān)測工程實施，地下水監(jiān)測自動化程度逐年提高，到目前，山西省已建成地下水監(jiān)測自動站721 處，自動化率僅達到50%，為推動地下水高效、及時、準確監(jiān)測，滿足水文現(xiàn)代化要求，建議盡快實現(xiàn)地下水監(jiān)測全面自動化。

2 地下水現(xiàn)代化建設規(guī)劃

地下水現(xiàn)代化是水文現(xiàn)代化的重要組成部分。山西省地下水現(xiàn)代化建設目標為：在5～10 a 的時間內(nèi)，依靠思維創(chuàng)新、體制機制創(chuàng)新和科技創(chuàng)新，用現(xiàn)代思想觀念調(diào)整管理思路，用現(xiàn)代科學技術(shù)手段建設新型地下水監(jiān)測和管理模式。用現(xiàn)代化科學文化知識武裝地下水隊伍專業(yè)素質(zhì)，從傳統(tǒng)向高科技、現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展轉(zhuǎn)變，更好地為水文強監(jiān)管和經(jīng)濟社會發(fā)展服務提供支撐。

2.1 地下水現(xiàn)代化分階段目標

全省地下水基本監(jiān)測站，到2025年地下水現(xiàn)代化建設取得突破性發(fā)展，主要體現(xiàn)在以下四個方面：

（1）地下水監(jiān)測站網(wǎng)經(jīng)過優(yōu)化既有監(jiān)測站網(wǎng)和新增監(jiān)測站網(wǎng)的方式，提高站網(wǎng)密度，使布局更加全面、科學。按照統(tǒng)籌兼顧、突出重點的原則，充實優(yōu)化地下水站網(wǎng)，并對特殊類型區(qū)中的水源地、超采區(qū)、巖溶地區(qū)等進行重點加密布設。與現(xiàn)狀相比，全省地下水監(jiān)測自動化站點個數(shù)大幅度增加，自動化率由50%提高至100%，全面實現(xiàn)自動化采集及傳輸?？紫兜叵滤蓞^(qū)自動監(jiān)測井密度增加，自動監(jiān)測控制率達到100%；同時，增設一定量的淺層地下水專用監(jiān)測站，開展各含水層間水位關系、水力聯(lián)系的合理性分析。

（2）全省地下水自動監(jiān)測專用井比例大幅增加，便于地下水位的準確監(jiān)測，為地下水時空變化規(guī)律的合理性分析提供數(shù)據(jù)支撐。

（3）全省地下水自動化監(jiān)測站網(wǎng)全覆蓋，全面提升我省地下水自動化監(jiān)測能力的高效性、及時性、準確性，基本滿足地下水現(xiàn)代化建設要求。

（4）建設山西省地下水監(jiān)測中心，各地市建設相應的分中心，基本實現(xiàn)地下水各水文地質(zhì)要素可視化和智能服務化，便于專業(yè)人員對監(jiān)測井的日常管理和維護。

到2035年，全省基本實現(xiàn)地下水監(jiān)測現(xiàn)代化建設。在2025年的基礎上，地下水站網(wǎng)布局不斷充實、優(yōu)化，形成現(xiàn)代化的地下水監(jiān)測系統(tǒng)。

2.2 地下水監(jiān)測中心能力提升

2.2.1 省級地下水監(jiān)測中心建立

對已有業(yè)務用房進行升級改造，配備服務器、工作站、專用顯示屏、專用檔案柜等網(wǎng)絡及辦公設備，配備數(shù)據(jù)庫軟件、地理信息系統(tǒng)、網(wǎng)絡安全防護軟件、專業(yè)統(tǒng)計分析軟件、地下水數(shù)值模擬軟件等專業(yè)軟件，開發(fā)地下水信息共享服務系統(tǒng)、地下水信息展示系統(tǒng)、地下水信息發(fā)布預警系統(tǒng)、地下水信息發(fā)布移動客戶端等業(yè)務系統(tǒng)，提高地下水監(jiān)測綜合服務能力。

拓展省級監(jiān)測中心的業(yè)務范圍。對已有地下水資料開展各項分析工作，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行深加工，提供地下水月報等服務產(chǎn)品，發(fā)揮出水文尖兵的作用。

加強市級地下水監(jiān)測中心能力建設，結(jié)合地下水業(yè)務需求，在各市建立地下水監(jiān)測分中心。購置業(yè)務用房，對已有業(yè)務用房進行改造，配備服務器、工作站、專用顯示屏等網(wǎng)絡設備，購置系統(tǒng)及網(wǎng)絡軟件，開發(fā)滿足本市業(yè)務需求的地下水業(yè)務系統(tǒng)，配備RTK、便攜式井深儀、懸垂式水位計、水溫計、貝勒管、發(fā)電機、水泵、移動工作站、巡測車等先進的巡測設備。加強監(jiān)測中心工作人員的知識業(yè)務培訓，增強能力素質(zhì)，結(jié)合自動化設備的更新，在“人”和“物”兩方面雙管齊下，達到提升監(jiān)測中心綜合服務能力的目的。

2.2.2 地下水信息共享服務平臺建設

（1）建立統(tǒng)一地下水信息共享服務系統(tǒng)。整合國家地下水監(jiān)測站、省級監(jiān)測站、規(guī)劃建設站和其他部門等地下水數(shù)據(jù)資源及分析成果，建設共享系統(tǒng)。

（2）開發(fā)地下水信息查詢移動客戶端軟件，為省級監(jiān)測中心和分中心業(yè)務人員提供地下水信息查詢服務。主要功能包括基本信息查詢、站點查找、工況信息報警、地下水監(jiān)測管理相關通知公告等信息查詢，實現(xiàn)手機藍牙喚醒并進行實時數(shù)據(jù)讀取功能、站點定位導航功能，以方便業(yè)務人員對監(jiān)測井進行日常檢查和維護。

（3）在地下水監(jiān)測站保護裝置上噴涂二維碼，社會公眾通過互聯(lián)網(wǎng)，使用移動客戶端軟件或微信公眾號掃碼獲取監(jiān)測站基本信息，查詢工程名稱、地下水位信息、監(jiān)測目的和意義、聯(lián)系方式等信息，滿足社會公眾對地下水信息的需要。

2.2.3 地下水現(xiàn)代化業(yè)務體系建設

（1）開發(fā)地下水業(yè)務分析處理系統(tǒng)，基于地下水動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)，自動生成專題圖。例如地下水水位埋深、地下水水位標高、年末差、流向等，同時可以進行人工修正。各專題圖可進行大比例縮放，如要查看縣市建城區(qū)內(nèi)等值線，放大比例尺時，等值線自動加密等。建立降水量、開采量、地下水位等關系模型，利用數(shù)學統(tǒng)計模型、BP 神經(jīng)網(wǎng)絡模型進行分析，對地下水位變幅進行預測。

（2）在省地下水監(jiān)測中心和各分中心部署地下水信息展示系統(tǒng)。通過大屏幕，利用地理信息系統(tǒng)可查看地下水監(jiān)測站分布情況，可定位并查找監(jiān)測井的基本信息和動態(tài)監(jiān)測信息，對地下水位等值線圖等分析成果進行展示。及時向上級部門和相關單位提供準確的地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)、地下水月報、地下水位預警信息，向公眾發(fā)布地下水相關政策、新聞、科普知識及地下水分析成果。

（3）利用專業(yè)數(shù)值模擬軟件，在三維環(huán)境中進行地下水模擬，利用專業(yè)統(tǒng)計分析軟件，對地下水數(shù)據(jù)進行深度分析處理，對地下水位等信息進行預測分析。各市地下水監(jiān)測分中心根據(jù)本市業(yè)務需要，定制開發(fā)地下水業(yè)務軟件。

3 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，地下水水位監(jiān)測需要以現(xiàn)代化理念為引領，補齊監(jiān)測短板，強化科技支撐，廣泛應用自動化、信息化和智能化等現(xiàn)代技術(shù)，推動建立和完善與時代發(fā)展同步的現(xiàn)代化地下水監(jiān)測體系和管理體系，為水利強監(jiān)管和經(jīng)濟社會發(fā)展提供更全、更快、更準的地下水監(jiān)測信息和內(nèi)容豐富的服務產(chǎn)品。