曲 煒 ，薛 洋 ，敖 菲 ，李亞林

（1.水利部水資源管理中心，100053，北京；2.北京中水江源地下水保護利用研究所，100053，北京；3.甘肅省疏勒河流域管理局，735211，玉門）

地下水水位狀態(tài)是氣象、水文、地質、人為等各類要素的綜合反應，它不僅反應了地下水補給、徑流、排泄條件的隨機變化過程，同時也是衡量地下水資源開發(fā)利用合理與否的重要指標。而描述地下水水位狀態(tài)是通過自動或人工監(jiān)測手段，對監(jiān)測井水位變化情況進行監(jiān)測，它反映區(qū)域內地下水水位受自然、人為雙重因素影響下的結果，它是地下水資源管理工作的信息來源和決策依據，也是正確分析地下水資源量、合理開發(fā)利用地下水、優(yōu)化配置水資源必不可少的環(huán)節(jié)。因此，從時間和空間維度上對現有監(jiān)測資料的分析，是為了在地下水管理經費不足、人員有限的條件下，合理利用現有監(jiān)測工具，在滿足地下水管理需求的前提下，盡量減少監(jiān)測井的建設投入和監(jiān)測頻次，這樣既滿足了工作要求又減少了經濟、人員投入，并能為水利部提出的地下水水位管理與總量控制“雙控”管理工作做好基礎支撐。

一、灌區(qū)概況及監(jiān)測井選取

1.灌區(qū)概況

疏勒河昌馬灌區(qū)位于甘肅省河西走廊西部疏勒河流域中游地區(qū)，遠離海洋，深居內陸，是流域內重要的農業(yè)開發(fā)區(qū)。本區(qū)在氣候上屬于暖溫帶干旱區(qū)，氣候的基本特點為：降水少，蒸發(fā)大，干燥度高；冬季寒冷，夏季炎熱；晝夜溫差大，光熱資源豐富；多大風和沙塵暴。根據玉門鎮(zhèn)氣象站多年氣象資料統(tǒng)計分析，多年平均氣溫6.9℃，降水量為63.4 mm/a，蒸發(fā)量為2 897.7 mm/a。

昌馬灌區(qū)為一完整的盆地，四周群山環(huán)繞，南為祁連山，西有北截山，北有橋灣北山、飲馬北山，東為干峽。盆地內地形平坦開闊，地勢南高北低，南部為昌馬洪積扇，中北部為細土平原。疏勒河是區(qū)內規(guī)模最大的河流，沿昌馬洪積扇東部邊緣呈南北向，進入細土平原后又呈東西向，向西流入雙塔水庫。昌馬灌區(qū)控制面積3 330km2，可耕地 110萬畝（1 hm2=15畝，下同），灌溉面積 68.9萬畝,主要以地表水灌溉為主、地下水灌溉為輔，灌區(qū)內布設32眼地下水監(jiān)測井，自2001年開始監(jiān)測。

2.監(jiān)測井選取

昌馬灌區(qū)分布的32眼地下水監(jiān)測井中，以數據一致性、連續(xù)性和完整性為原則，選擇均勻分布于垂直于洪積扇的斷面Ⅰ和斷面Ⅱ上，且平行洪積扇軸部的8眼監(jiān)測井。這8眼監(jiān)測井在昌馬灌區(qū)呈“井”字形分布，其中，斷面Ⅰ和斷面Ⅱ分別距沖洪積扇頂部距離為32.2km和41.8km。由此可見，這8眼監(jiān)測井主要分布在細土平原區(qū)。

二、地下水監(jiān)測資料空間代表性

在進行地下水水位變化趨勢（年際或年內變化）研究中，通常有兩種監(jiān)測井的選取方法：一是在監(jiān)測井數量較多且分布均勻的情況下，按照一定原則或規(guī)范(《地下水動態(tài)監(jiān)測數據標準》等)，均勻選擇分布于監(jiān)測區(qū)域的監(jiān)測井，再以所選監(jiān)測井地下水水位數據的算數平均值（均值）作為區(qū)域地下水變化研究的指標；二是在監(jiān)測井數量有限的情況下，選擇具有代表性的單井數據作為區(qū)域地下水研究指標（單井）。本文按照這兩種方法對疏勒河昌馬灌區(qū)已選定的8眼監(jiān)測井2002—2010年監(jiān)測數據進行比較分析，了解監(jiān)測井監(jiān)測數據在空間分布上的代表性。

1.年際變化趨勢

對所選取的8眼監(jiān)測井2002—2010年各單井水位埋深監(jiān)測數據進行算數平均，所得各年度算術平均值與各單井水位埋深進行比較分析，找尋算術平均值與單井水位埋深變化規(guī)律（如圖1所示），并分析昌馬灌區(qū)地下水水位年際變化情況。

由圖1可以看出，以8眼監(jiān)測井地下水水位年平均埋深（均值）作為指標來看，在研究時段內，昌馬灌區(qū)地下水水位埋深自2002年至2007年逐漸增大，2007年后埋深逐年減小，2007年的地下水水位埋深值在該時段內達到最大。同時，從圖1可發(fā)現，8眼監(jiān)測井中，除了分布于斷面Ⅱ的Ⅱ-3監(jiān)測井外，其余7眼監(jiān)測井的水位埋深（單井）年際變動趨勢較為一致，與年平均埋深（均值）變化趨勢也較為一致。Ⅱ-3監(jiān)測井位于灌區(qū)中部，沖洪積扇邊緣，其地下水賦存和補徑排條件不能很好代表灌區(qū)整體情況。由此可見，以8眼監(jiān)測井地下水水位年平均埋深和單井水位埋深來表征昌馬灌區(qū)地下水水位多年變化情況，其年際變化趨勢基本相同。這一研究結論，解決了監(jiān)測井布設較為稀疏區(qū)域的地下水水位管理難題。在這類區(qū)域，可以用單井監(jiān)測數據反映區(qū)域地下水水位變化趨勢，只是以單井地下水水位變幅代表區(qū)域水位變幅，其精度很難滿足研究的需要，但能滿足地下水管理需求。

2.年內變化特征

對8眼監(jiān)測井2002—2010年地下水水位埋深每年逐月進行年平均（均值）和單井逐月年平均，如圖2所示。8眼監(jiān)測井地下水水位埋深平均值隨月份變化趨勢不明顯，若要找尋規(guī)律的話，大致在5—10月，水位埋深呈下降趨勢，11月—翌年4月，水位略有回升，埋深減小。以單眼監(jiān)測井逐月水位變動趨勢看，8眼監(jiān)測井的多年年內地下水水位埋深變化各有不同，水位達到最低值及回升的時間不相一致，可知地下水水位埋深在年內的變化趨勢，因監(jiān)測井位置的不同而存在較大差異。

圖1 昌馬灌區(qū)地下水水位埋深多年變化趨勢圖

圖2 昌馬灌區(qū)地下水埋深多年月平均變化曲線

圖3 昌馬灌區(qū)3月份（2002—2010年）地下水水位埋深變化趨勢

圖4 昌馬灌區(qū)2002—2010年地下水水位埋深年均值與時刻均值變化趨勢對比圖

由此可見，在分析灌區(qū)地下水水位埋深多年年內變化趨勢時，多井平均埋深與單井平均埋深的變化趨勢不同。

三、地下水監(jiān)測資料時間代表性

在地下水水位年際變化研究中，一般有兩種數據選擇方法：一是以監(jiān)測井年平均數據作為研究指標，二是在研究時段內，選取監(jiān)測井每年某一特定時刻的水位數據作為研究指標。由于3月份受降水等氣象因素影響大，地下水開采等人為因素影響較小，故常選取每年3月份的水位值作為年內特定時刻的水位指標。

在地下水水位年內變化研究中，一般有兩種數據選擇方法：一是以研究時段內多年月平均水位數據作為指標進行，二是選取典型年份逐月水位數據進行分析。

1.年際變化趨勢

昌馬灌區(qū)2002—2010年8眼地下水監(jiān)測井每年3月份地下水水位埋深如圖3所示。監(jiān)測井3月份的水位埋深均值與各單井3月份水位埋深變化趨勢較為一致。同時，對比8眼監(jiān)測井地下水水位年平均埋深和各監(jiān)測井每年3月份地下水水位埋深（見圖4），兩者地下水水位埋深變化也較為一致，同在2007年水位埋深出現拐點，且埋深數值較為接近。由此可以看出，以年平均地下水水位埋深數據和以時刻點地下水位埋深數據均可以表征研究區(qū)的地下水水位埋深的年際變化趨勢。因此，對于監(jiān)測井而言，若不是擬合監(jiān)測井水位變化與自然或人為影響因素之間的關系，僅僅作為地下水管理的依據，其監(jiān)測頻次可以降低到每年一次，即在每年3月份的某一時段監(jiān)測地下水水位值，以該水位值作為該區(qū)域當年地下水水位值，這樣既減少了監(jiān)測工作量又滿足地下水管理需求。

2.年內變化特征

在對昌馬灌區(qū)近十年地下水水位年內變化分析時，分別以8眼監(jiān)測井地下水水位2002—2010年期間逐月平均值（見圖2）和2002年與 2010年年內地下水水位埋深作為指標進行分析，如圖5所示。從圖5中可以看出，以8眼監(jiān)測井地下水水位年平均埋深作為指標來看，在研究時段內，Ⅰ-1、Ⅰ-2和Ⅰ-3監(jiān)測井的水位年內隨季節(jié)變化幅度較大，而其余監(jiān)測井地下水水位年內隨季節(jié)變化幅度不顯著。同時，可以看出，以2002年和2010年為典型年的年內變化研究中可以看出，除Ⅰ-1、Ⅱ-1和Ⅱ-2監(jiān)測井外，在兩個典型年內，其余監(jiān)測井地下水水位埋深的年內變化基本相同，且與多年年內地下水水位變化趨勢基本一致。

綜上所述，在灌區(qū)年內變化研究中，多年年內變化趨勢與典型年年內變化趨勢基本相同。

四、結 論

①在區(qū)域地下水水位年際變化趨勢分析中，采用區(qū)域多個監(jiān)測井地下水水位平均埋深和具有代表性的單井水位埋深，其年際變化趨勢基本相同，故選擇具有代表性的監(jiān)測井，以其水位變化情況代表監(jiān)測區(qū)域地下水水位變化情況，可以有效減少監(jiān)測井的數量和監(jiān)測時間，減少經濟和人力投入。采用區(qū)域年平均地下水水位埋深和固定時刻點地下水水位埋深的年際變化趨勢基本相同，可以有效減少監(jiān)測頻率，節(jié)約大量的監(jiān)測成本。總之，對非研究性的地下水水位管理而言，可以用單井地下水水位動態(tài)代表區(qū)域水位動態(tài)，可以用時刻點的水位值代表全年水位變化情況。

②在灌區(qū)地下水水位年內變化研究中，由于灌區(qū)地質條件、水文條件的不同，監(jiān)測井的空間分布很大程度影響了其接受補給和涵養(yǎng)的速率，所以在分析區(qū)域地下水多年平均年內變化趨勢時，在土壤質地均一、水文條件類似的區(qū)域，選擇具有代表性的單井數據進行分析，選擇典型年份進行年內分析，可以有效地減少地下水的監(jiān)測成本。

[1]薛禹群.中國地下水數值模擬的現狀與展望[J].高校地質學報，2010（1）.

[2]王有權.河西走廊疏勒河流域地下水資源開發(fā)利用的環(huán)境效應 [J].地下水，2012（2）.

[3]張霞，李占斌，張振文，鄧彥.兩種預測模型在地下水動態(tài)中的比較與應用[J].生態(tài)學報，2012（21）.

[4]楊毅.論我國地下水監(jiān)測的工作現狀及對策[J].山東工業(yè)技術,2013（15）.

[5]蘇偉杰，王兵兵.通過預測地下水埋深變化實現指導地下水安全開采的探討[J].地下水，2012（3）.

[6]孫成正.基于地下水位動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)的研究[J].黃河水利職業(yè)技術學院學報，2014（1）.

[7]郝玉萍.疏勒河流域地下水位變化分析[J].水利建設與管理，2014（3）.