張海燕

(山西省壽陽縣水資源管理委員會(huì)辦公室，山西晉中045400)

壽陽縣位于山西省東部、太行山西麓，居于晉中市北部，瀟河中上游?，F(xiàn)轄14個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，206個(gè)行政村，960個(gè)自然村，總?cè)丝诩s22萬;總面積2 114 km2，南北長(zhǎng)61 km，東西寬63 km，平均海拔1 200 m;現(xiàn)有耕地97.64萬畝，農(nóng)業(yè)人均耕地面積近6畝。礦產(chǎn)資源豐富，主要有煤、鐵、礬石、石膏、耐火粘土等縣境歷史悠久、文化深厚、民風(fēng)淳樸，交通便利、煤炭資源豐富。境內(nèi)主要河流有瀟河、白馬河、向陽河。我縣屬溫帶大陸性氣候，是寒溫干燥區(qū)和寒溫半干燥區(qū)，根據(jù)《山西省水資源第二次評(píng)價(jià)》成果，1956－2000年系列多年平均水資源總量為11 928萬 m3，其中地表水資源量9 578萬 m3，地下水資源量5 280萬 m3，重復(fù)計(jì)算量2 930 m3;多年平均降水量為496.7 mm，多年平均蒸發(fā)量為1 670.7 mm。

1 盆地地下水監(jiān)測(cè)的必要性

壽陽是山西省煤炭資源大縣，全縣探明煤炭?jī)?chǔ)量約200億t。豐富的煤炭資源，為壽陽縣帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，2012年全年原煤產(chǎn)量達(dá)到1 992萬 t。新元、開元、段王、平舒煤業(yè)、富東5戶煤炭企業(yè)工業(yè)增加值占到全縣規(guī)模以上工業(yè)增加值的80%，煤炭產(chǎn)業(yè)已成為壽陽縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展主要的支柱產(chǎn)業(yè)。

煤炭行業(yè)的快速發(fā)展，為推動(dòng)壽陽縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展發(fā)揮了重要的作用。但是，隨著煤炭產(chǎn)量的不斷提高，特別是新元、七元等大型煤礦的上馬，不可避免地會(huì)給當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境、生態(tài)環(huán)境以及水環(huán)境造成一定程度的影響。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展，盆地內(nèi)地下水開采量也在不斷提高，從歷年的水資源公報(bào)、水資源用水年報(bào)可以看出，1981年－1990年地下水年均開采量351萬 m3，1991年－2000年地下水年均開采量610萬 m3，2001年－2010年地下水年均開采量980萬 m3，近三年(2010年—2012年)地下水年均開采量1 360萬m3。因此可見，地下水用水量在逐年增加，而且近年來地下水開發(fā)利用已經(jīng)處于很高程度。一旦縣城盆地地下水受到煤礦開采的影響，破壞了地下水，將直接影響城區(qū)人民生活。為保證縣城及縣城周邊國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的可持續(xù)發(fā)展，水資源的可持續(xù)利用，我縣在縣城盆地內(nèi)設(shè)計(jì)了監(jiān)測(cè)網(wǎng)點(diǎn)，加強(qiáng)了地下水的監(jiān)測(cè)。

2 地下水監(jiān)測(cè)站建設(shè)

2.1 監(jiān)測(cè)站布設(shè)

要分期分批逐步加大監(jiān)控力度與監(jiān)測(cè)范圍的原則，建設(shè)一批專用監(jiān)測(cè)井。第一期監(jiān)測(cè)站重點(diǎn)建設(shè)在白馬河干流沿線地下水開采集中的區(qū)域，第二期向外圍擴(kuò)展，基本控制重點(diǎn)開采區(qū)域，第三期在邊界上建設(shè)監(jiān)測(cè)站，加強(qiáng)盆地地下水位的整體監(jiān)控。

1)地下水監(jiān)測(cè)站應(yīng)分別沿著平行和垂直于地下水流向的監(jiān)測(cè)線布設(shè)。

2)盡量建設(shè)一批專用觀測(cè)井。建立地下水監(jiān)測(cè)站的基本資料庫(kù)，包括:位置、編號(hào)、井深、井孔柱狀圖、監(jiān)測(cè)站類別、井口標(biāo)高情況。

3)對(duì)選定的地下水監(jiān)測(cè)站，根據(jù)其井孔的情況，必要時(shí)應(yīng)做透水性靈敏度試驗(yàn)。靈敏度試驗(yàn)包括:抽水和注水試驗(yàn)。

4)地下水監(jiān)測(cè)站的選定要具有長(zhǎng)期性和穩(wěn)定性。能夠真實(shí)的控制本區(qū)段地下水年內(nèi)年際地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。

2.2 監(jiān)測(cè)站建設(shè)

2.2.1 機(jī)井工程

朝陽鎮(zhèn)金石莊村、閆家坪村和下湖峪三個(gè)村的機(jī)井工程。各水源井參數(shù)見表1。

表1 機(jī)井工程水源參數(shù)表

2.2.2 地下水監(jiān)控系統(tǒng)

1)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)由省水資源管理中心(主站)和水位數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳處理器兩部分組成，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)通過互聯(lián)網(wǎng)定時(shí)的把水量、水位等信息傳送給主站，主站的計(jì)算機(jī)在收到數(shù)據(jù)后，根據(jù)與各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的通信協(xié)議由主程序確認(rèn)數(shù)據(jù)的有效性，收集到數(shù)據(jù)庫(kù)中進(jìn)行處理。主站定時(shí)檢索各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的歷史信息，若有缺失則自動(dòng)召測(cè)。

2)供電系統(tǒng)

朝陽鎮(zhèn)金石莊村、閆家坪村這兩個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)由于現(xiàn)場(chǎng)沒有供電設(shè)備，因此采用了太陽能電池板供電遠(yuǎn)程測(cè)控終端技術(shù);太陽能電池板供電，測(cè)控終端用帶高性能鋰電池的微功耗遠(yuǎn)程控制技術(shù)。

3)水資源遠(yuǎn)程測(cè)控終端

水資源遠(yuǎn)程測(cè)控終端運(yùn)用了最新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)成果，通過GPRS網(wǎng)絡(luò)對(duì)地下水?dāng)?shù)據(jù)自動(dòng)采集、自動(dòng)檢測(cè)、定時(shí)處理和上報(bào)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，提高了水情測(cè)報(bào)速度和精度，擴(kuò)大了地下水監(jiān)測(cè)范圍。系統(tǒng)采用模塊化框架，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單、監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確、耗電量低，操作方便，綜合采用了防潮、防震、防霧等干擾措施，具有很好的可操作性、可維修性和高的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，水位監(jiān)測(cè)誤差小于0.1 m。

3 地下水監(jiān)控系統(tǒng)功能

3.1 數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能

通過遠(yuǎn)程測(cè)控終端相應(yīng)的采集端口，對(duì)取水單位可定位監(jiān)測(cè)，對(duì)多種參數(shù)進(jìn)行采集，包括:取水單位名稱、取水許可證編號(hào)、水井位置、取水許可批準(zhǔn)水量、瞬時(shí)流量、地下水水位、當(dāng)前水泵工作狀態(tài)等，另外還可以通過水泵運(yùn)行狀態(tài)和在線狀態(tài)判斷當(dāng)前取水戶的取水情況等等。

3.2 數(shù)據(jù)的定時(shí)召測(cè)和發(fā)送功能

數(shù)據(jù)上報(bào)采用定時(shí)自報(bào)體制，即終端設(shè)備通過GPRS網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)間隔1小時(shí)上報(bào)一次，測(cè)站終端系統(tǒng)自動(dòng)定時(shí)響應(yīng)后臺(tái)系統(tǒng)的查詢，將采集的地下水資源數(shù)據(jù)或者工作狀態(tài)信息發(fā)送給后臺(tái)系統(tǒng)，然后發(fā)送到監(jiān)測(cè)中心。監(jiān)測(cè)中心可以看到每小時(shí)上報(bào)累計(jì)用水量、瞬時(shí)流量、水位變化、水泵運(yùn)行情況等數(shù)據(jù)，如果GPRS網(wǎng)絡(luò)無法連通時(shí)，切換到GSM短信發(fā)送。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)接收設(shè)備始終處于值守狀態(tài)。

3.3 數(shù)據(jù)查詢功能

通過歷史上報(bào)數(shù)據(jù)可查詢?nèi)我庖粋€(gè)取水單位、在過去某一時(shí)間段的取水量歷史信息，包括所屬行業(yè)、取水類型等，以及通過水位監(jiān)測(cè)井的查詢地下水水位，獲取相關(guān)的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。

3.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)自記功能

遠(yuǎn)程測(cè)控終端配備有E2ROM存儲(chǔ)器，可對(duì)各種用水?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行記錄，固態(tài)存儲(chǔ)器基本配置8M。監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以在斷電情況下儲(chǔ)存15 d，在設(shè)備異常情況下儲(chǔ)存30 d。

3.5 檢測(cè)報(bào)警功能

3.5.1 水位報(bào)警功能

水位報(bào)警:當(dāng)被測(cè)點(diǎn)水位低于一定限制或高于一定限制(可預(yù)先設(shè)定)，代碼終端將進(jìn)行報(bào)警操作，在終端上可進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送告警信息到監(jiān)測(cè)中心。

3.5.2 開箱告警功能

開箱告警:終端設(shè)計(jì)有門限報(bào)警器，當(dāng)終端機(jī)器門打開后，終端將通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送開門告警信息到監(jiān)測(cè)中心。提示監(jiān)測(cè)中心注意。

3.5.3 斷電告警功能

斷電告警:當(dāng)終端斷電后，后備電源將工作，發(fā)送斷電信息到監(jiān)測(cè)中心。

4 結(jié)語

工程建成后，首先是解決三個(gè)自然村900人飲水和200畝大田灌溉水源問題。另外通過各區(qū)段地下水水位的觀測(cè)、能夠按年、按月自動(dòng)做出觀測(cè)區(qū)域內(nèi)水位走勢(shì)曲線圖，通過對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)曲線圖分析，了解監(jiān)測(cè)區(qū)域內(nèi)水位變化趨勢(shì)，分析年內(nèi)年際地下水動(dòng)態(tài)變化規(guī)律，及時(shí)掌握煤礦開采過程中盆地地下水水位、水質(zhì)變化發(fā)展過程，為規(guī)劃和制定城區(qū)周邊地下水富水區(qū)保護(hù)方案提供科學(xué)的依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)壽陽盆地地下水實(shí)時(shí)監(jiān)控，建立壽陽縣城地下水開采預(yù)警體系。以“一個(gè)中心、一個(gè)平臺(tái)、一張網(wǎng)絡(luò)、一套機(jī)制“的創(chuàng)新思路，提高了水資源信息化水平，為實(shí)行最嚴(yán)格的水資源管理制度提供技術(shù)支撐。