保定市地下水監(jiān)測現(xiàn)狀與思考

張 林

(河北省保定水文水資源勘測局，河北保定 071000)

1 概述

保定市是河北省缺水型中等城市之一，由于持續(xù)、大量的開采地下水，已經(jīng)引發(fā)了一系列生態(tài)環(huán)境問題，如地面沉降、泉水干涸等。雖然保定市近年來為緩解地下水的持續(xù)下降，開始引用西大洋水庫的水，但地質(zhì)環(huán)境的惡化無法改變。為了我市經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展，迫切需要實(shí)施最嚴(yán)格的水資源管理制度，控制用水總量，以水資源的可持續(xù)利用支持經(jīng)濟(jì)社會的可持續(xù)發(fā)展。

2 地下水特征

在地質(zhì)構(gòu)造上，保定市位于中朝準(zhǔn)地臺上的山西中臺隆、燕山沉降帶和華北凹陷三個(gè)二級構(gòu)造單元的結(jié)合部。燕山沉降帶主要為震旦紀(jì)及其以后的沉積地層分布區(qū)，構(gòu)造形態(tài)以斷裂為主，褶皺次之。山西中臺隆則大部分為震旦紀(jì)變質(zhì)巖系所占據(jù)，褶皺發(fā)育，斷裂次之。沿阜平～白澗復(fù)背斜軸部有燕山期火成巖侵入體分布;華北凹陷則為巨厚的松散沉積物分布區(qū)。

山區(qū)地下水運(yùn)動(dòng)的總趨勢是由西北向東南方向流動(dòng)。但由于阜平～白澗復(fù)背斜軸部分布有變質(zhì)巖和火成巖，成為區(qū)域隔水層，構(gòu)成了區(qū)域地表水及地下水的分水嶺，使兩翼地下水的運(yùn)動(dòng)方向有所不同。西北側(cè)向淶源盆地等匯集，通過拒馬河轉(zhuǎn)向東南方向徑流排泄于平原，東南翼則直接向東部平原排泄。

3 存在問題與需求分析

3.1 地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀與存在主要問題

保定市屬資源性缺水地區(qū)。近年來隨著工、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展，用水量逐年增加，遠(yuǎn)超出了區(qū)域水資源承載能力，缺水程度日益加劇。為確保區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在地表水資源緊缺情況下，靠大量、大范圍超采地下水，擠占農(nóng)業(yè)用水發(fā)展工業(yè)，造成保定市平原區(qū)大部分地區(qū)第Ⅰ含水巖組第一、二含水層疏干，局部地區(qū)造成地面沉降。

3.2 需求分析

鑒于目前地下水開發(fā)利用現(xiàn)狀和生態(tài)環(huán)境保護(hù)方面存在的一些問題，在社會可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的大趨勢下，急需建設(shè)完善的地下水監(jiān)測系統(tǒng)，提升流域內(nèi)地下水資源監(jiān)測能力;以對流域內(nèi)水土流失、地下水污染、地下水降落漏斗、地面沉降、南水北調(diào)工程建設(shè)帶來地下水環(huán)境新變化方面進(jìn)行研究;為水資源調(diào)查評價(jià)、水資源科學(xué)配置、合理開發(fā)、加強(qiáng)水資源的管理和地下水生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供科學(xué)依據(jù);為促進(jìn)人水和諧、實(shí)現(xiàn)水資源可持續(xù)利用、確保社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、更好地造福人民作出貢獻(xiàn)。

4 站網(wǎng)布設(shè)原則

對人口密集區(qū)、生態(tài)建設(shè)與環(huán)境保護(hù)區(qū)、重大工程區(qū)、地下水水源地、超采區(qū)、漏斗區(qū)等進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，基本滿足保定市國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展規(guī)劃、重大戰(zhàn)略決策、水資源統(tǒng)一調(diào)配、區(qū)域地下水資源管理、開發(fā)與保護(hù)、地質(zhì)災(zāi)害防治等的政府職能部門需求。

4.1 滿足需求的原則

布設(shè)監(jiān)測站點(diǎn)應(yīng)能滿足建設(shè)規(guī)模與社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平相協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)可行的基本要求，應(yīng)統(tǒng)籌考慮水資源功能區(qū)和水資源開發(fā)利用的需求，能滿足保定水資源管理和保護(hù)的基本要求，應(yīng)能滿足水利部門掌握超采區(qū)、地面沉降區(qū)、水源地、重點(diǎn)城市以及南水北調(diào)等調(diào)水工程輸水干線附近重點(diǎn)區(qū)域、調(diào)水受水區(qū)地下水動(dòng)態(tài)控制和掌握演變規(guī)律的基本要求，應(yīng)能滿足區(qū)域地下水資源和地質(zhì)災(zāi)害分析以及預(yù)測預(yù)報(bào)的基本要求。

4.2 充分利用已有資源的原則

應(yīng)充分繼承、利用、改造已有站點(diǎn)及以往成果資料的基礎(chǔ)上布設(shè)監(jiān)測站點(diǎn)。應(yīng)能最大限度利用水利部門的現(xiàn)有站點(diǎn)和監(jiān)測資料，盡可能利用水利部門開展的“關(guān)井壓采”工作中關(guān)閉的生產(chǎn)井改造為監(jiān)測站點(diǎn)，優(yōu)先選取原有的符合要求的監(jiān)測站點(diǎn)。

4.3 適當(dāng)加密的原則

在地下水超采區(qū)、城市、水源地等典型地區(qū)以及地質(zhì)環(huán)境問題突出地區(qū)加密布設(shè)。在因過量開采地下水而形成地下水位下降漏斗并導(dǎo)致地面沉降的區(qū)域內(nèi)，應(yīng)穿過漏斗中心按“十”字形加密布設(shè)監(jiān)測站點(diǎn);在已發(fā)生巖溶塌陷或可能發(fā)生塌陷的地區(qū)，應(yīng)設(shè)置巖溶水監(jiān)測站點(diǎn)及其上覆松散巖層孔隙水監(jiān)測站點(diǎn)，并加密監(jiān)測。

4.4 科學(xué)布設(shè)的原則

監(jiān)測站點(diǎn)布設(shè)應(yīng)在監(jiān)測類型區(qū)劃分、復(fù)雜程度分區(qū)和開采程度分區(qū)的基礎(chǔ)上，以水文地質(zhì)單元為統(tǒng)一布設(shè)的依據(jù);監(jiān)測站點(diǎn)應(yīng)做到平面上點(diǎn)、線、面結(jié)合，垂向上層次分明，深淺結(jié)合;監(jiān)測站點(diǎn)應(yīng)以順沿地下水流向?yàn)橹髋c垂直地下水流向?yàn)檩o相結(jié)合布設(shè)。

4.5 便于管理的原則

地下水監(jiān)測站宜建在交通條件便利的地方，依托水文系統(tǒng)已建成的水文水資源勘測隊(duì)伍以及交通工具等方面的優(yōu)勢，各水文勘測隊(duì)在其管理范圍內(nèi)，對地下水監(jiān)測站進(jìn)行管理，有利于問題的及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決以及對設(shè)備、設(shè)施能及時(shí)進(jìn)行檢測與維護(hù)。

5 監(jiān)測井及自動(dòng)監(jiān)測平臺建設(shè)概況

5.1 現(xiàn)有地下水監(jiān)測站概況

保定市全年地下水觀測井138眼，其中五日淺井55眼，五日深井62眼，逐日淺井8眼，開采井13眼，分布于整個(gè)保定地區(qū)。這些地下水監(jiān)測點(diǎn)主要是為地下水過量開采監(jiān)測、監(jiān)督和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)，為地下水的合理開發(fā)利用、防止地質(zhì)災(zāi)害、保護(hù)地質(zhì)環(huán)境等決策提供科學(xué)依據(jù)。

5.2 建設(shè)特點(diǎn)

保定水資源監(jiān)控能力建設(shè)地下水監(jiān)測工程共計(jì)建設(shè)135個(gè)地下水監(jiān)測站點(diǎn)，遍布整個(gè)保定地區(qū)，具有以下特點(diǎn):

5.2.1 點(diǎn)多面廣，相對分散

此次建設(shè)的地下水監(jiān)測站點(diǎn)總數(shù)多，且分布廣泛，整個(gè)保定地區(qū)均有布設(shè)，各地區(qū)由于地形、氣溫和日照時(shí)間等環(huán)境條件的不同，會對工程建設(shè)產(chǎn)生不同程度影響。所有地下水監(jiān)測站點(diǎn)都位于平原區(qū)，一年中多數(shù)時(shí)間氣溫日照等條件適宜，便于工程實(shí)施。

5.2.2 單站點(diǎn)建設(shè)差異顯著，有難有易

地下水監(jiān)測站點(diǎn)由于監(jiān)測地點(diǎn)不同、監(jiān)測目的不同，其建設(shè)過程中的難易程度和工程量存在明顯差異。具體說來，監(jiān)測站點(diǎn)所在地層的巖性和監(jiān)測井的深度對工程建設(shè)影響很大，如在松散巖層建設(shè)淺層水監(jiān)測站點(diǎn)，工程建設(shè)一般較為簡單，工期較短，有的只需幾天即可完成建設(shè);當(dāng)監(jiān)測站點(diǎn)所在地層為巖石層或鉆探進(jìn)尺較深時(shí)，由于鑿井難度的增加，對成井工藝的要求顯著提高，特別是在巖溶地區(qū)，由于巖溶地層發(fā)育的不規(guī)律性，地下水監(jiān)測站點(diǎn)建設(shè)地點(diǎn)的選取應(yīng)極為慎重;另外，隨著監(jiān)測井深度的增加，鉆探困難程度和工程量也將大幅增加，深井的建設(shè)工期可長達(dá)數(shù)月，對工程建設(shè)的技術(shù)要求和費(fèi)用也相應(yīng)提高。

5.3 建設(shè)內(nèi)容與規(guī)模

本次建設(shè)任務(wù)，新建地下水觀測井82眼，改建地下水觀測井53眼，分布于整個(gè)保定地區(qū)。新建監(jiān)測站點(diǎn)中，建設(shè)監(jiān)測站點(diǎn)站房共計(jì)125間，建筑面積1 125m2，建設(shè)監(jiān)測站點(diǎn)保護(hù)設(shè)施10個(gè)，建設(shè)水準(zhǔn)點(diǎn)135處，標(biāo)識牌135個(gè)，高程及坐標(biāo)測量135個(gè)點(diǎn)，土樣采集分析82個(gè)，水質(zhì)樣品分析135個(gè)。

系統(tǒng)建設(shè)內(nèi)容包括信息采集設(shè)備及監(jiān)測站點(diǎn)至河北省地下水信息接收平臺。監(jiān)測站點(diǎn)的設(shè)備主要包括:傳感器及數(shù)據(jù)存儲設(shè)備、數(shù)傳儀(RTU)、電源、數(shù)據(jù)通信傳輸設(shè)備等。

監(jiān)測站點(diǎn)采集按自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸方式，通過自動(dòng)監(jiān)測記錄自動(dòng)傳輸，儀器長期自動(dòng)工作，定時(shí)自動(dòng)監(jiān)測、記錄數(shù)據(jù)，并按要求定時(shí)或?qū)崟r(shí)將測得數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)胶颖笔〉叵滤畔⒔邮掌脚_。其信息流程如圖1所示。

圖1 地下水自動(dòng)監(jiān)測自動(dòng)傳輸站點(diǎn)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸方案設(shè)計(jì)示意圖

6 結(jié)語

(1)水資源監(jiān)控能力建設(shè)地下水監(jiān)測工程由兩部共同合作建設(shè)，統(tǒng)一了規(guī)劃、整合了資源、避免了重復(fù)、節(jié)約了投資，既是一個(gè)切實(shí)可行的方案，也是一個(gè)新生事物，兩部的合作模式，是一項(xiàng)開拓性的工作，需要上級部門的精心指導(dǎo)和大力支持。

(2)為保證本工程及時(shí)發(fā)揮作用，滿足河北省在水資源管理、地質(zhì)環(huán)境保護(hù)等方面對地下水信息的迫切需求，建議盡快批復(fù)本可研報(bào)告以便盡快開展初步設(shè)計(jì)、組織實(shí)施。

(3)為避免出現(xiàn)以往很多工程重建設(shè)輕管理的問題，建議工程建成后的運(yùn)行管理費(fèi)納入相應(yīng)的財(cái)政預(yù)算，使工程的效益得到充分發(fā)揮。

(4)本工程建成后，能基本掌握保定市平原區(qū)地下水動(dòng)態(tài)規(guī)律，能基本達(dá)到地下水監(jiān)測區(qū)域控制的目的，能基本滿足現(xiàn)階段一定時(shí)期內(nèi)社會發(fā)展對地下水監(jiān)測的需求。但隨著保定市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，對地下水資源管理及地質(zhì)環(huán)境保護(hù)需求也會不斷提升，還需進(jìn)一步完善站網(wǎng)、提高監(jiān)測和信息服務(wù)能力，以滿足經(jīng)濟(jì)社會不斷發(fā)展的要求。

［1］河北省保定水文水資源勘測局.河北省保定市水資源監(jiān)控能力建設(shè)地下水監(jiān)測工程項(xiàng)目實(shí)施方案.2013.

［2］王愛平，楊建青，等.我國地下水監(jiān)測現(xiàn)狀分析與展望［J］.水文.2010(6):53－56.

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［4］周愛民，李因俊 ，王海欣，等.泰安市地下水監(jiān)測研究工作現(xiàn)狀及對策［J］.地下水.2009(6):61－62.

［5］保定水文水資源勘測局.水資源綜合評價(jià).2006.