蘭建梅 梅金華 潘卓

摘 要：本文根據(jù)益陽(yáng)市區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境條件狀況、城市規(guī)劃發(fā)展等，科學(xué)合理部署了地下水監(jiān)測(cè)井網(wǎng)。作為湖南省地下水井及自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)示范，監(jiān)測(cè)井網(wǎng)部署思路和自動(dòng)化監(jiān)測(cè)體系建設(shè)可為省內(nèi)其他地區(qū)地下水監(jiān)測(cè)提供借鑒。

關(guān)鍵詞：地下水監(jiān)測(cè)；自動(dòng)監(jiān)測(cè)；監(jiān)測(cè)網(wǎng)部署；建設(shè)

地下水資源較之地表水資源要復(fù)雜得多：地下水本身質(zhì)和量的變化以及引起地下水變化的環(huán)境條件和地下水的運(yùn)移規(guī)律都不能直接觀察，同時(shí)，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降、地面塌陷等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題是緩變型的，一旦積累到一定程度，就成為不可逆的破壞。因此，合理開(kāi)發(fā)利用、保護(hù)地下水就必須依靠長(zhǎng)期的地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)工作。然而如何科學(xué)部署區(qū)域地下水監(jiān)測(cè)井網(wǎng)，建設(shè)方便、快捷地下水監(jiān)測(cè)平臺(tái)，從而客觀反映地下水環(huán)境狀況，值得我們探討和思考。

目前湖南省地下水專(zhuān)用監(jiān)測(cè)井稀少、密度低，監(jiān)測(cè)技術(shù)落后，信息服務(wù)能力較薄弱。益陽(yáng)市是湖南省首個(gè)實(shí)施建設(shè)地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)體系的地區(qū)，作為省內(nèi)地下水監(jiān)測(cè)工程示范點(diǎn)，為下一步開(kāi)展其他地區(qū)的地下水監(jiān)測(cè)井網(wǎng)建設(shè)提供借鑒與參考。

1 自然地理概況

益陽(yáng)市位于湘中偏北、資水下游，市轄資陽(yáng)、赫山兩區(qū)，素有“銀益陽(yáng)”之美稱(chēng)，是國(guó)家重要的商品糧、棉、魚(yú)、豬生產(chǎn)基地。市區(qū)西南部屬雪峰山之余脈，東部及東北部為洞庭湖平原，地勢(shì)由西南低山丘崗逐漸向東北湖區(qū)平原傾斜。區(qū)內(nèi)屬中亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候，四季分明，雨水集中，降水多集中于4-8月，年平均降雨量1626mm。地表水系發(fā)達(dá)，河流、湖泊、水庫(kù)眾多。主要干流資江在市境內(nèi)全長(zhǎng)51km，為南北赫山、資陽(yáng)兩區(qū)的天然行政分界線。

2 水文地質(zhì)概況

益陽(yáng)市區(qū)地下水資源豐富，按其含水層結(jié)構(gòu)、埋藏條件、水力特征等因素，總體上可劃分為松散巖類(lèi)孔隙水、碳酸鹽巖類(lèi)裂隙溶洞水、基巖裂隙水和紅層孔隙裂隙水四大類(lèi)、七個(gè)含水層（組），其基本特征見(jiàn)下表1。

3 地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)井網(wǎng)部署

3.1 總體部署思路

在充分調(diào)查及研究益陽(yáng)市區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境條件的基礎(chǔ)上，規(guī)劃監(jiān)測(cè)工作總體部署，確立了 “區(qū)域監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)”的地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)構(gòu)架。監(jiān)測(cè)工作總體上遵循以下三條思路：

（1）總體部署與分步實(shí)施相結(jié)合

按照《地下水監(jiān)測(cè)規(guī)程》的布點(diǎn)原則、方法與密度，對(duì)全區(qū)進(jìn)行網(wǎng)點(diǎn)總體部署。地下水監(jiān)測(cè)工作的實(shí)施可劃分為示范、推廣和運(yùn)行維護(hù)三個(gè)階段工作。示范階段工作是以總體部署方案為基礎(chǔ)，根據(jù)工作項(xiàng)目計(jì)劃及經(jīng)費(fèi)條件，選擇15個(gè)井點(diǎn)（城區(qū)9個(gè)、地面沉降區(qū)2個(gè)、巖溶塌陷區(qū)4個(gè)）完成地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)施的建設(shè)，初步完成數(shù)據(jù)管理網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)和數(shù)據(jù)成果發(fā)布方式研究。在下一步監(jiān)測(cè)工程項(xiàng)目開(kāi)展及地方財(cái)政支撐下，逐步推廣完善全區(qū)監(jiān)測(cè)井建設(shè)和監(jiān)測(cè)平臺(tái)的運(yùn)行維護(hù)。

（2） 區(qū)域監(jiān)測(cè)與重點(diǎn)監(jiān)測(cè)相結(jié)合

按區(qū)域監(jiān)測(cè)網(wǎng)密度布設(shè)監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)地下水環(huán)境區(qū)域變化特征；對(duì)人口集中、人類(lèi)工程活動(dòng)頻繁及地下水環(huán)境條件已經(jīng)發(fā)生明顯變化和異常的地區(qū)，加密布置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。赫山礦泉水區(qū)域是本次重點(diǎn)監(jiān)測(cè)區(qū)。

（3）分類(lèi)監(jiān)測(cè)與特殊目的監(jiān)測(cè)相結(jié)合

地下水監(jiān)測(cè)井類(lèi)型包括地下水水位和水質(zhì)。所有監(jiān)測(cè)井均有水位監(jiān)測(cè)功能，全方位監(jiān)控區(qū)域地下水水位動(dòng)態(tài)變化；在重要水源地、人口工業(yè)密集區(qū)、防污性能差的主要污染源分布區(qū)增設(shè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，及時(shí)掌握地下水水質(zhì)變化狀況。考慮到岳家橋區(qū)段2011年底至2012年底發(fā)生了較大規(guī)模及高密度地面塌陷，特增設(shè)地面塌陷專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)區(qū)。

3.2 地下水監(jiān)測(cè)目的

（1）監(jiān)測(cè)地下水水位的時(shí)空分布及變化特征、人類(lèi)工程及環(huán)境變化對(duì)地下水的影響，為地下水規(guī)劃、管理提供信息，為地下水開(kāi)發(fā)利用提供依據(jù)；

（2）研究地下水污染機(jī)理，含水層參數(shù)的識(shí)別，污染物質(zhì)運(yùn)移與制定污染防治的方案和措施；

（3）監(jiān)測(cè)探索地下水位變化與岳家橋地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害關(guān)系，分析地面塌陷發(fā)展趨勢(shì)，為政府決策服務(wù)；

（4）為深層礦泉水研究積累基礎(chǔ)資料，如礦泉水開(kāi)發(fā)利用、城市建設(shè)所引起的水環(huán)境問(wèn)題，為政府進(jìn)行礦泉水開(kāi)發(fā)利用、管理及環(huán)境保護(hù)等宏觀決策提供技術(shù)服務(wù)。

3.3 地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)布設(shè)原則與方法

（1）平面上點(diǎn)狀、線狀和面狀控制性監(jiān)測(cè)相結(jié)合，疏密得當(dāng)

在地下水開(kāi)發(fā)利用程度較高的鄉(xiāng)鎮(zhèn)如蘭溪、泉交河、衡龍橋等設(shè)置點(diǎn)狀監(jiān)測(cè)井；在迎風(fēng)橋-龍光橋-滄水鋪-衡龍橋一帶布設(shè)地下水流場(chǎng)剖面控制線，在迎風(fēng)橋-蘭溪-筆架山-歐江岔一線排污企業(yè)集中帶布置地下水污染監(jiān)控線；在東北洞庭湖堆積平原區(qū)設(shè)置地面沉降監(jiān)測(cè)線；在岳家橋-衡龍橋地面塌陷區(qū)設(shè)塌陷專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)；整個(gè)監(jiān)測(cè)區(qū)呈面狀控制。

（2）垂向上深淺結(jié)合，以主要開(kāi)采層位以上含水層的分層監(jiān)測(cè)為主

根據(jù)不同水文地質(zhì)條件和地下水開(kāi)采利用現(xiàn)狀，進(jìn)行分層監(jiān)測(cè)。城區(qū)礦泉水、西南基巖裂隙含水區(qū)、岳家橋-衡龍橋巖溶裂隙水區(qū)采用單層監(jiān)測(cè)；東部湖積和沖積形成的掩埋或半掩埋階地復(fù)式含水結(jié)構(gòu)，主要含水層分上、下兩層，沿河兩岸居民稠密、地下水與地表水交換頻繁、污染物質(zhì)易滲入含水層，采取雙層監(jiān)測(cè)；東北部圍墾湖積平原沉積層為明顯的湖積韻律層，含水層平均厚度56m、多層，以深層承壓含水層為主、厚度32.5～76.6m，含水飽和，采取以深層地下水為主的多層監(jiān)測(cè)。

3.4 地下水監(jiān)測(cè)網(wǎng)部署方案結(jié)果

為實(shí)現(xiàn)區(qū)域、重點(diǎn)和專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)，將益陽(yáng)市區(qū)分為赫山資陽(yáng)基礎(chǔ)監(jiān)測(cè)區(qū)（區(qū)域監(jiān)測(cè)）、益陽(yáng)主城區(qū)及礦泉水監(jiān)測(cè)區(qū)（重點(diǎn)監(jiān)測(cè)）、岳家橋地面塌陷專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)區(qū)（環(huán)境問(wèn)題監(jiān)測(cè)）三個(gè)部分，面積分別為1796km2、75.5 km2、37.5km2。全區(qū)共布設(shè)30個(gè)水位水溫監(jiān)測(cè)點(diǎn)，13個(gè)水質(zhì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)。其中區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè)點(diǎn)（水位11個(gè)、水質(zhì)8個(gè)），重點(diǎn)監(jiān)測(cè)15個(gè)點(diǎn)（水位15個(gè)、水質(zhì)5個(gè)），專(zhuān)項(xiàng)問(wèn)題監(jiān)測(cè)4個(gè)（水位4個(gè)），詳見(jiàn)下表2。

4 監(jiān)測(cè)井及自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)建設(shè)概況

4.1 監(jiān)測(cè)井建設(shè)情況

本次示范階段共建設(shè)了15個(gè)監(jiān)測(cè)井，其中赫山城區(qū)9個(gè)、東北地面沉降區(qū)2個(gè)、岳家橋巖溶塌陷區(qū)4個(gè)，監(jiān)測(cè)井全部是利用或改造原有鉆機(jī)井，來(lái)之不易。監(jiān)測(cè)井建設(shè)分井下及地面兩部分工作。

井下工作：通過(guò)下鉆清淤、洗井、抽水試驗(yàn)、測(cè)量等系列工作使利用機(jī)井達(dá)到監(jiān)測(cè)井建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)；

地面工作：包括井口保護(hù)裝置、監(jiān)測(cè)井房、監(jiān)測(cè)警示牌及監(jiān)測(cè)用地征地等工作。

4.2 自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)概況

自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)平臺(tái)建設(shè)為已實(shí)施的15個(gè)監(jiān)測(cè)井分站設(shè)備安裝及調(diào)試和數(shù)據(jù)中心主站監(jiān)控室建設(shè)兩部分。地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器采用西安欣源測(cè)控技術(shù)有限公司開(kāi)發(fā)的多參數(shù)水文動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)智能預(yù)警系統(tǒng)完成地下水水位、水溫實(shí)時(shí)自動(dòng)監(jiān)測(cè)，該系統(tǒng)集數(shù)據(jù)采集、存儲(chǔ)、發(fā)送、接收、存入數(shù)據(jù)庫(kù)、數(shù)據(jù)檢索、智能預(yù)測(cè)預(yù)警、輔助決策功能于一體，采用現(xiàn)代化的監(jiān)測(cè)手段對(duì)地下水的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)平臺(tái)由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)接收系統(tǒng)及數(shù)據(jù)處理分析系統(tǒng)四個(gè)部分組成。數(shù)據(jù)采集裝置分布于各監(jiān)測(cè)井位置，通過(guò)井下傳感器和遙測(cè)分站完成各監(jiān)測(cè)井地下水各項(xiàng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集工作，全天候自動(dòng)運(yùn)行；數(shù)據(jù)傳輸通過(guò)GSM無(wú)線通訊完成地面分站和中心主站的聯(lián)接；數(shù)據(jù)接收由放置在監(jiān)控中心的裝備SIM卡的主站完成；數(shù)據(jù)處理分析由監(jiān)控中心裝備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件的工控機(jī)完成（簡(jiǎn)單示意圖見(jiàn)下圖1）。

目前益陽(yáng)市區(qū)地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)、智能預(yù)警15個(gè)監(jiān)測(cè)井水位和水溫情況。

5 結(jié)論及建議

本文根據(jù)益陽(yáng)市區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境條件狀況、城市規(guī)劃發(fā)展等，依據(jù)《地下水監(jiān)測(cè)規(guī)程》對(duì)整個(gè)區(qū)域進(jìn)行了監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)總體部署；遵循 “區(qū)域監(jiān)測(cè)、重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)” 監(jiān)測(cè)構(gòu)架，在全區(qū)共布設(shè)30個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，其中區(qū)域監(jiān)測(cè)點(diǎn)11個(gè)、重點(diǎn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)15個(gè)、專(zhuān)項(xiàng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)4個(gè)。目前示范階段建設(shè)了15個(gè)自動(dòng)監(jiān)測(cè)井及地面分站設(shè)施、一個(gè)總站中心自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)系統(tǒng)，全天候自動(dòng)監(jiān)測(cè)、預(yù)警監(jiān)測(cè)井水文動(dòng)態(tài)信息。

地下水自動(dòng)監(jiān)測(cè)能方便快捷地掌握地下水水文動(dòng)態(tài)信息，增強(qiáng)相關(guān)職能部門(mén)對(duì)因地下水突變（主要為水位和水質(zhì)等）可能引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的快速反應(yīng)及應(yīng)急處置的能力，以達(dá)到災(zāi)害預(yù)警預(yù)報(bào)，及時(shí)采取有效措施防患地下水環(huán)境災(zāi)害的發(fā)生。然而地下水監(jiān)測(cè)是一項(xiàng)長(zhǎng)期持續(xù)的基礎(chǔ)性工作，監(jiān)測(cè)井一經(jīng)建立，保持監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)序列性非常必要，需要職能部門(mén)明確職責(zé)、規(guī)范管理，建立地下水監(jiān)測(cè)專(zhuān)業(yè)隊(duì)伍，保證經(jīng)費(fèi)來(lái)源，科學(xué)合理的管理地下水監(jiān)測(cè)井、自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)施，以保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性及有效性。

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