李俊亭，王 帥，宋高舉，喬曉英，王繼華

(1．長(zhǎng)安大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710054；2．干旱區(qū)地下水文與生態(tài)效應(yīng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710054；3．河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450053；4．河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院，河南 鄭州 450016)

應(yīng)用試驗(yàn)柱(試驗(yàn)筒中裝入試驗(yàn)介質(zhì))研究包氣帶水分運(yùn)移機(jī)理，在我國(guó)已有半個(gè)多世紀(jì)的歷史，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，試驗(yàn)柱的累計(jì)數(shù)量已達(dá)數(shù)百座以上。這些試驗(yàn)柱大致分為兩類：稱重式試驗(yàn)柱與非稱重式試驗(yàn)柱。由于我國(guó)的業(yè)務(wù)部門以及所研究?jī)?nèi)容與解決問題的側(cè)重點(diǎn)不同，農(nóng)田水利部門多使用稱重式試驗(yàn)柱；而地質(zhì)礦產(chǎn)部門多應(yīng)用非稱重式試驗(yàn)柱。河南鄭州地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)(始建于1981年)與新疆昌吉地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)(始建于1992年)，是地質(zhì)部門建場(chǎng)時(shí)間較早、監(jiān)測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)、且取得了豐碩成果的兩個(gè)試驗(yàn)場(chǎng)[1-4]。由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，這兩試驗(yàn)場(chǎng)的各種監(jiān)測(cè)設(shè)施均顯有所落后。為適應(yīng)新形勢(shì)的需要，國(guó)家地下水監(jiān)測(cè)工程決定對(duì)這兩試驗(yàn)場(chǎng)進(jìn)行升級(jí)改造[5]。本文就此詳細(xì)介紹鄭州地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)在升級(jí)改造過程中的一些做法。

1 改建工程中的試驗(yàn)柱構(gòu)建

原鄭州地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)，始建于1981年，1983年開始監(jiān)測(cè)，截至2016年已運(yùn)行33年，曾被列為“六五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。改建前的試驗(yàn)場(chǎng)如圖1(a)所示。

圖1 鄭州地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)改建前后對(duì)比Fig.1 Overview of Zhengzhou groundwater experiment site before reconstruction and top view of the Zhengzhou groundwater balance experiment site after reconstruction

試驗(yàn)柱是地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)的核心構(gòu)筑物。原有試驗(yàn)場(chǎng)的試驗(yàn)柱(直徑50.46 cm、材質(zhì)為聚氯乙烯)置于以排氣孔為中心的直徑8 m、總高11.5 m的半地下式建筑。試驗(yàn)柱有1，2，3，5，7 m五種長(zhǎng)度，組成5組。試驗(yàn)柱中的試驗(yàn)介質(zhì)，主要取自黃河沖積平原、淮海平原與豫西黃土區(qū)。共計(jì)25個(gè)試驗(yàn)柱，呈環(huán)形放射狀排列布置在以排氣通道為中心的地下監(jiān)測(cè)室周圍。

從現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平看，原試驗(yàn)場(chǎng)由于歷史原因存在的主要不足是：試驗(yàn)柱介質(zhì)巖性單一，監(jiān)測(cè)范圍較窄，觀測(cè)手段落后，采集數(shù)據(jù)未能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，對(duì)解決實(shí)際問題尚有差距。于是在改建時(shí)充分注意到：(1)試驗(yàn)柱中的介質(zhì)對(duì)于試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用于河南省范圍必須有代表性；(2)材質(zhì)為聚氯乙烯的試驗(yàn)柱對(duì)試驗(yàn)的力學(xué)、熱學(xué)性能都欠佳，口徑又太小，人難以直接進(jìn)入試驗(yàn)柱內(nèi)做某些必要的操作；(3)必須全面提升數(shù)據(jù)采集手段；(4)監(jiān)測(cè)范圍適當(dāng)拓寬，例如增加太陽(yáng)輻射觀測(cè)、降水與蒸發(fā)對(duì)比試驗(yàn)觀測(cè)等，以便提高研究水平。改建后的鄭州地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)見圖1(b)。

由于試驗(yàn)土質(zhì)及結(jié)構(gòu)的選擇是構(gòu)建試驗(yàn)柱的核心問題，決定著試驗(yàn)結(jié)果的代表性及其以后在生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用。為此在2016—2017年間多次邀請(qǐng)河南省內(nèi)從事水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的老專家進(jìn)行論證，將全省的包氣帶巖性按地貌特征分為黃北沖積平原、黃河南沖積平原、淮河沖積平原南陽(yáng)盆地、豫西黃土丘陵等五個(gè)單元。通過實(shí)際考察分析對(duì)比，對(duì)五個(gè)單元7 m深度范圍內(nèi)的包氣帶巖性及其疊置關(guān)系進(jìn)行概化，最終形成了能表征五個(gè)單元的巖性柱的典型剖面。用于地下水均衡研究的試驗(yàn)柱，從理論上講，只需要一個(gè)7 m的試驗(yàn)柱就夠了，通過建模就可計(jì)算出7 m內(nèi)任意一種長(zhǎng)度所需要的結(jié)果。由于原試驗(yàn)場(chǎng)的試驗(yàn)柱為1、2、3、5、7 m等五種情形，考慮到傳統(tǒng)習(xí)慣及試驗(yàn)結(jié)果的驗(yàn)證對(duì)比，新的試驗(yàn)柱仍采用水位埋深分別為1、2、3、5、7 m的五種規(guī)格。以實(shí)際采樣時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)各類巖性測(cè)得的干容重及顆分結(jié)果為依據(jù)，在設(shè)計(jì)好的試驗(yàn)筒中(圖2)裝入介質(zhì)(濾料)以用于模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)柱頂面填充10 cm的砂礫，是為了防止大降雨?duì)顟B(tài)下產(chǎn)生的泥皮效應(yīng)[6]。

試驗(yàn)筒采用玻璃鋼材質(zhì)。筒的內(nèi)直徑為100 cm，以便于兩個(gè)人能在其中進(jìn)行必要的操作。筒壁厚1 cm，經(jīng)過力學(xué)分析，其強(qiáng)度完全可以滿足試驗(yàn)要求。據(jù)此，在試驗(yàn)場(chǎng)組成總高為205 cm的試驗(yàn)柱5個(gè)、305 cm的試驗(yàn)柱5個(gè)，405 cm的試驗(yàn)柱5個(gè)、605 cm的試驗(yàn)柱5個(gè)、805 cm的試驗(yàn)柱5個(gè)，共計(jì)試驗(yàn)柱25個(gè)。

在構(gòu)建施工試驗(yàn)柱時(shí)，預(yù)先依據(jù)概化的巖性柱中各層巖性厚度設(shè)計(jì)的采樣點(diǎn)，在試驗(yàn)筒的壁上按設(shè)計(jì)的開孔直徑鑿孔，以便裝置各類數(shù)據(jù)采集傳感器。傳感器的設(shè)置至少要保證能測(cè)得各種巖性的脫濕與吸濕兩種狀態(tài)下的水分特征曲線，通過數(shù)學(xué)模擬獲取包氣帶水分運(yùn)移的若干參數(shù)。25個(gè)試驗(yàn)柱共設(shè)置了140個(gè)負(fù)壓探頭及傳感器[7]、140個(gè)含水率傳感器(5TM含溫度)。25個(gè)試驗(yàn)柱亦呈環(huán)形放射狀排列布置在以排氣通道為中心5個(gè)地下監(jiān)測(cè)室中(圖1)。每個(gè)地下檢測(cè)室中置放不同地貌單元同一高度的試驗(yàn)柱，并給予相應(yīng)的標(biāo)注。試驗(yàn)柱有以下特點(diǎn)：

圖2 用于模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)筒Fig.2 Test tube for simulation

(1)具有很好的隔溫性能，當(dāng)氣溫變化時(shí)，由于筒壁傳熱系數(shù)小，較好地減弱了溫度效應(yīng)；

(2)筒的內(nèi)表面，有特殊工藝構(gòu)成的“嚰砂面”，較好地克服了水流的邊界效應(yīng)；

(3)筒口留有15 cm的空間(圖2)，可以較好地保留特、大降水的信息，為研究有壓入滲狀態(tài)下包氣帶水分運(yùn)移提供了重要信息；

(4)經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)在有效荷載內(nèi)不會(huì)變形。

每個(gè)試驗(yàn)柱都應(yīng)有獨(dú)立的供水系統(tǒng)，以保證每個(gè)試驗(yàn)柱在設(shè)置的“水位控制埋深線”(圖2)處的水均衡，這一均衡是由自動(dòng)供水儀提供保障的[8-9]。自動(dòng)供水儀有兩個(gè)功能：(1)為蒸發(fā)提供連續(xù)補(bǔ)給水源；(2)接受降水入滲量，通過平衡杯將超出“水位控制埋深線”的降水余量排至計(jì)量筒。每一個(gè)試驗(yàn)柱配有一套自動(dòng)供水儀，共計(jì)有25套自動(dòng)供水儀。考慮到城市供水到達(dá)試驗(yàn)場(chǎng)的水壓經(jīng)多次測(cè)量約為2.2 kg，為了使自動(dòng)供水儀能在一個(gè)安全狀態(tài)下運(yùn)行，特在地表面設(shè)置了一個(gè)供水房(圖1)。供水房?jī)?nèi)設(shè)有一個(gè)釋壓水罐。

由城市管網(wǎng)提供的水源，經(jīng)過濾清器濾清與測(cè)壓(掌握城市管網(wǎng)供水壓力)再注入釋水罐，釋水罐內(nèi)的壓力保持在約0.8 kg。由供水房引出兩根供水管道：城市管網(wǎng)供水管直接連接于試驗(yàn)柱的供排水口；釋壓水罐的供水管道首先連結(jié)每一個(gè)試驗(yàn)柱的自動(dòng)供水儀之后，再與試驗(yàn)柱的供排水口通過三通連接。25個(gè)試驗(yàn)柱的供水網(wǎng)絡(luò)如圖3所示。

圖3 25個(gè)試驗(yàn)柱的供排水網(wǎng)絡(luò)Fig.3 Water supply and drainage network of 25 test columns

適于土建工程的需要，1，2，3 m三個(gè)試驗(yàn)柱的排水，經(jīng)各自串聯(lián)后直接通到五試柱區(qū)排水立管，再連同5 m試驗(yàn)柱區(qū)的排水一同排至窨井，7 m試驗(yàn)柱區(qū)的直接串聯(lián)排至窨井。

2 蒸發(fā)(含降水)對(duì)比試驗(yàn)區(qū)

蒸發(fā)與降水是制約包氣帶水分運(yùn)移的重要因素[10]，其時(shí)空變化信息一直由氣象部門提供，使用的信息采集工具為直徑200 mm的蒸發(fā)皿及相應(yīng)口徑尺寸的雨量計(jì)。近幾年來,使用的蒸發(fā)皿已改進(jìn)為皿口面積3 000 cm2的蒸發(fā)筒，命名為E—601型，為了應(yīng)用氣象部門的歷史資料，許多業(yè)務(wù)部門通過試驗(yàn)亦取得了直徑為200 mm蒸發(fā)皿與E—601蒸發(fā)筒的數(shù)據(jù)換算系數(shù)。但這些成果對(duì)研究地下水均衡試驗(yàn)的試驗(yàn)場(chǎng)顯然是不夠的。尤其像鄭州地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)周邊已是高樓林立，完全失去了應(yīng)用氣象部門信息的可能。為此，必須自行建立蒸發(fā)(含降水)對(duì)比試驗(yàn)觀測(cè)。對(duì)比觀測(cè)試驗(yàn)裝置有兩套，一套是E—601，另一套是自行設(shè)計(jì)的雙圈水面蒸發(fā)筒(圖4)。

自行設(shè)計(jì)的雙圈水面蒸發(fā)筒(圖4a)，內(nèi)圈直徑為1.128 m，深1m，筒口面積1 m2，筒的壁厚10 mm，在總體結(jié)構(gòu)上與E—601是一致的。外圈水位低于外筒壁上沿15 cm，當(dāng)水位低至25 cm時(shí)，需要人工補(bǔ)水；當(dāng)水位高于此值時(shí)，余的水(如降水引起)通過外圈溢流口接埋管排至土中。

雙圈水面蒸發(fā)筒內(nèi)側(cè)，距上沿15 cm處有一半圓形的開孔連接內(nèi)環(huán)溢流管，控制內(nèi)環(huán)中水面高度(即平衡水面)。內(nèi)環(huán)溢流管連接于供水房?jī)?nèi)自動(dòng)補(bǔ)水儀(圖4b)。當(dāng)內(nèi)環(huán)的水位因蒸發(fā)而下降時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)水儀通過平衡杯向其補(bǔ)水。當(dāng)降水引起內(nèi)環(huán)中的水位升高時(shí)，高于平衡水面的水通過自動(dòng)補(bǔ)水儀的平衡杯流入雨量計(jì)。E—601與雙圈水面蒸發(fā)筒相距2 m，蒸發(fā)、降水的歷時(shí)動(dòng)態(tài)，均同時(shí)被數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)采集，據(jù)此即可算得兩者的蒸發(fā)、降水量的折算系數(shù)。這對(duì)試驗(yàn)柱的建模十分重要，因?yàn)樗巧线吔鐥l件。根據(jù)雙圈水面蒸發(fā)筒與自動(dòng)補(bǔ)水儀供水筒的直徑，可以算得自動(dòng)補(bǔ)水儀下降2.5 mm，相當(dāng)于水面下降0.1 mm。由此可見，雙圈水面蒸發(fā)筒的精度很高。

為了深入研究蒸發(fā)機(jī)理，在試驗(yàn)區(qū)旁邊設(shè)置一個(gè)太陽(yáng)三輻射觀測(cè)儀。太陽(yáng)三輻射是指太陽(yáng)全輻射、太陽(yáng)凈輻射與太陽(yáng)直射。“三輻射”的觀測(cè)結(jié)果，可以用來判斷蒸發(fā)與太陽(yáng)中的哪一種輻射相關(guān)性最強(qiáng)，以及每天蒸發(fā)強(qiáng)度的峰值，以便合理安排采樣頻率。太陽(yáng)總輻射測(cè)量采用TBQ-2總輻射表，測(cè)量光譜的范圍為0.3～3 μm。太陽(yáng)直射測(cè)量采用TBB-1凈輻射表，用來測(cè)量太陽(yáng)輻射及地面輻射凈差值，測(cè)量范圍為0.27～3 μm短波輻射和3～50 μm地球輻射。TBS—2—2太陽(yáng)自動(dòng)跟蹤直接輻射表用于測(cè)量光譜范圍為0.3～3 μm太陽(yáng)直輻射量，當(dāng)太陽(yáng)直輻射量超過120 W/m2時(shí)，直接測(cè)量日照時(shí)數(shù)。

圖4 雙圈水面蒸發(fā)筒Fig.4 Double-circle water evaporation tube

3 小型氣象觀測(cè)區(qū)

鑒于試驗(yàn)場(chǎng)周邊已是高樓林立，因而試驗(yàn)場(chǎng)的試驗(yàn)項(xiàng)目?jī)H受局部小氣候的影響，于是選擇了3 m高主桿的HOBO野外氣象站(圖5)。

距地面3 m處的橫桿為東西向設(shè)置，一端為風(fēng)向觸感器，另一端為風(fēng)速傳感器。溫、濕度值的測(cè)量傳感器裝在距地面1.5 m處，其下是數(shù)據(jù)采集箱，再往下是測(cè)量氣壓值得傳感器。太陽(yáng)能板裝在2 m處，它提供了氣象設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)的全部動(dòng)力。數(shù)據(jù)采集盒，采用U30-NRC采集器，有5個(gè)插口，可擴(kuò)展到10個(gè)，內(nèi)存512KB。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)滿時(shí)新的存貯將覆蓋已有記錄，因此必須適時(shí)下載，采集間隔最小可自定義為1 s。

4 試驗(yàn)場(chǎng)的運(yùn)行目標(biāo)

對(duì)應(yīng)用于試驗(yàn)場(chǎng)的各個(gè)測(cè)試設(shè)備，在安裝前要經(jīng)過嚴(yán)格的質(zhì)量檢驗(yàn)。比如對(duì)負(fù)壓傳感器要進(jìn)行漏氣、零點(diǎn)漂移的檢驗(yàn)；對(duì)于水分傳感器(5TM)進(jìn)行一致性、穩(wěn)定性的檢驗(yàn)；對(duì)自動(dòng)補(bǔ)水儀進(jìn)行嚴(yán)格的封閉性及可靠性檢驗(yàn)。對(duì)試驗(yàn)柱而言，只有當(dāng)沉降觀測(cè)值達(dá)到毫米級(jí)正、負(fù)誤差時(shí)，才可以將測(cè)試設(shè)備裝入試驗(yàn)柱。當(dāng)負(fù)壓傳感器及水分傳感器與試驗(yàn)柱中的介質(zhì)充分接觸后才可以開始正規(guī)的數(shù)據(jù)采集。判別“充分接觸”這是一個(gè)非常困難的事情，有的實(shí)際工作者說需要一年的時(shí)間，即要經(jīng)過一年四季的氣候變化，關(guān)于這方面尚無經(jīng)驗(yàn)可以借鑒。如果確信正式的試驗(yàn)工作可以開始，就要設(shè)定數(shù)據(jù)的采集頻率，起初將采樣間隔設(shè)置的小一點(diǎn)，比如1 min采1次樣，隨著采樣數(shù)量的增加，根據(jù)數(shù)據(jù)變化趨勢(shì)，調(diào)整采樣頻率，去掉一些無效的采樣。

圖5 HOBO野外氣象站Fig.5 HOBO field meteorological station

鄭州地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)巖性概化7大類12種：細(xì)砂、粉細(xì)砂(含2個(gè)子類)、粉質(zhì)黏土(含3個(gè)子類)、粉土(含3個(gè)子類)、黃土狀粉土、黃土狀粉質(zhì)黏土夾粉質(zhì)黏土、黏土[11]。經(jīng)過較長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試取樣，比如具有了一年以上采樣值，可以對(duì)13種巖性建立水分特征曲線模型。隨著時(shí)間推移，數(shù)據(jù)采集量增大，不斷完善模型，使得控制數(shù)學(xué)模型主要待定常數(shù)的離差(單項(xiàng)數(shù)值與平均值之差)與平均值之比不大于10%，可認(rèn)為相應(yīng)的水分特征曲線模型是成功的，可以建立每一個(gè)試驗(yàn)柱的數(shù)學(xué)模型。

試驗(yàn)柱數(shù)學(xué)模型成功與否的關(guān)鍵在于上、下邊界條件的選取。下邊界條件受自動(dòng)補(bǔ)水儀控制容易確定。選定第二類流量邊界或第一類邊界(零壓力水頭)均可，通常以第一類邊界條件較好。然而，上邊界情況比較復(fù)雜，存在有壓入滲與無壓入滲兩種情形。在采樣數(shù)據(jù)記錄中，由于可以查到有壓入滲的歷時(shí)動(dòng)態(tài)，于是可取第一類變水頭邊界。對(duì)于無壓入滲的情況要復(fù)雜一些。這是由于“土面蒸發(fā)”與水面蒸發(fā)不同所致，若采用水面蒸發(fā)試驗(yàn)所得蒸發(fā)強(qiáng)度值作為第二類邊界條件，其值明顯過大，影響模型運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的數(shù)據(jù)擬合。合理的處理辦法是，固定下邊界與各種巖性水分特征曲線模型，用優(yōu)化的方法反求上邊界(土面蒸發(fā)強(qiáng)度)，從而得到土面蒸發(fā)強(qiáng)度與水面蒸發(fā)強(qiáng)度的轉(zhuǎn)化系數(shù)。嚴(yán)格地講，應(yīng)該通過實(shí)際試驗(yàn)研究，確定不同試驗(yàn)介質(zhì)的陸面蒸發(fā)強(qiáng)度。在試驗(yàn)柱數(shù)學(xué)模型的運(yùn)轉(zhuǎn)中要十分關(guān)注不同介質(zhì)層面間積水的形成規(guī)律。

當(dāng)試驗(yàn)柱的數(shù)學(xué)模型建立后，可以將試驗(yàn)柱的上邊界處置為擬研究的溶質(zhì)，測(cè)試在降水與蒸發(fā)條件下溶質(zhì)運(yùn)移模型，為解決土壤面狀污染預(yù)測(cè)提供重要信息。

試驗(yàn)場(chǎng)的運(yùn)轉(zhuǎn)近期目標(biāo)是，建立試驗(yàn)巖性的水分特征曲線模型與試驗(yàn)柱的水分運(yùn)移模型，總結(jié)多層試驗(yàn)介質(zhì)下包氣帶水分運(yùn)動(dòng)規(guī)律；完成試驗(yàn)柱水分運(yùn)移模型之后，可以建立試驗(yàn)柱在降水與蒸發(fā)條件下的水分、溶質(zhì)對(duì)流—擴(kuò)散模型。研究在典型氣象環(huán)境與特定土體結(jié)構(gòu)條件下，年入滲與蒸發(fā)的動(dòng)態(tài)過程，以及探討包氣帶參數(shù)的測(cè)定與評(píng)估方法。

5 試驗(yàn)場(chǎng)所得成果的應(yīng)用展望

采用試驗(yàn)場(chǎng)的試驗(yàn)成果，解決實(shí)際問題，是建立地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)的終極目的。存在的問題是區(qū)域條件下非飽和帶參數(shù)的變異性。所謂變異性是指同一介質(zhì)的物理參數(shù)(干容重、顆粒分析的不均勻系數(shù)或曲率系數(shù)、飽和滲透系數(shù)及給水度、水分特征曲線等)是空間函數(shù)。同一巖性在不同深度所得物理參數(shù)的變異也是時(shí)間的函數(shù)。從已有文獻(xiàn)來看，國(guó)際學(xué)術(shù)界自20世紀(jì)70年代提出包氣帶物理參數(shù)的空間變異性以來，國(guó)內(nèi)僅有在河南省商丘大吳莊比較大地塊(長(zhǎng)70 m寬40 m)進(jìn)行過變異性研究，由于其研究目標(biāo)是土壤，所以取樣深度最大只有40 cm[12]。其研究結(jié)論仍然對(duì)于解決大面積，即區(qū)域性(千米級(jí)的)包氣帶參數(shù)的變異性問題具有一定參考價(jià)值。但是，為了使試驗(yàn)場(chǎng)試驗(yàn)成果真正用于解決實(shí)際問題，有必要在野外現(xiàn)場(chǎng)較大尺度下探測(cè)包氣帶參數(shù)的變異性。建立采用解析公式表述含水率—負(fù)壓間的關(guān)系，或者采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)的方法[13-14]，類似于在非均質(zhì)含水層中采用地質(zhì)統(tǒng)計(jì)方法分析滲透系數(shù)[15]，以諸多已知點(diǎn)的值推算待求點(diǎn)的值。

據(jù)悉，河南省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)院已列項(xiàng)目在黃河南選擇適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)進(jìn)行區(qū)域性的包氣帶參數(shù)的變異性研究，這在我國(guó)也是一個(gè)開拓性的工作。目的通過區(qū)域上有限的采樣，能夠標(biāo)定區(qū)域上任一點(diǎn)位的包氣帶參數(shù)值，并借助于區(qū)域上的氣象資料，可以利用地下水均衡試驗(yàn)場(chǎng)建立的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算區(qū)域地下水的補(bǔ)給與排泄，為地下水資源評(píng)價(jià)、地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)及可持續(xù)的合理開發(fā)利用提供了基礎(chǔ)依據(jù)。同時(shí)也為大范圍土壤面狀污染評(píng)價(jià)工作奠定基礎(chǔ)。