昌吉州平原區地下水自動化監測網建設

趙冬莉

(昌吉州水利科學技術研究所，新疆昌吉 831100)

昌吉州平原區地下水自動化監測網建設

趙冬莉

(昌吉州水利科學技術研究所，新疆昌吉 831100)

針對昌吉州地下水監測現狀，以改善地下水監測條件，提高監測質量和效率，全面、客觀地反映地下水動態變化為目的，從自動化監測站的選取、設備安裝、自動監測和傳輸、信息處理等方面，對昌吉州地下水自動化監測網建設的布局、技術要點和注意事項進行論述。

地下水;自動化監測;監測網建設;昌吉州

0 引言

昌吉回族自治州地處天山北麓，準噶爾盆地東南緣。東連哈密地區，西接石河子市，南以天山分水嶺為界，分別與吐魯番地區、巴音郭楞蒙古自治州毗鄰，北以古爾班通古特沙漠與塔城地區、阿勒泰地區接壤，東北以北塔山與蒙古國相鄰。東西長541 km，南北寬285 km，總面積7.4萬km2。昌吉州下轄兩市5縣2市1區，分別為瑪納斯縣、呼圖壁縣、昌吉市、昌吉國家農業科技園區、阜康市、吉木薩爾縣、奇臺縣和木壘縣。駐有新疆生產建設兵團農六師和農八師等24個團場。

昌吉州是新疆比較干旱的地區之一，屬中溫帶大陸性干旱氣候，地表水資源的季節、時空分布不均，地下水超采，水資源嚴重短缺。目前，昌吉州國民經濟各業供水總量為26.96億m3，其中，地表水供水 15.31億 m3，地下水供水11.65億m3，地下水占總供水的43%。地下水資源在支持經濟社會發展、保障城鄉居民生活和維護生態平衡等方面發揮著十分重要的作用。

1 地下水監測站現狀及存在問題

昌吉州地下水監測工作自1983年起已開展了30 a，目前，有水位監測站144個，水質監測站206個，水位監測站控制面積6 533 km2，均為利用農業生產井的人工監測站。監測站網存在數量不足、布局不合理、基礎設施薄弱、監測手段落后、資料時效性、可靠性不高等突出問題，影響著地下水動態監測工作的有效開展。

2 建設的原則

2.1 科學建設的原則

監測網布設應在監測類型區劃分、復雜程度分區和開采強度分區的基礎上，以水文地質單元為統一布設的依據;以平行地下水流向為主與垂直地下水流向為輔相結合布設，做到平面上點、線、面結合，垂向上層次分明，深淺結合;盡可能利用“舊井更新”中關閉的生產井改建為監測站。

2.2 突出重點兼顧一般的原則

對大型水源地、地下水超采區、地下水開采強度高的地區進行重點監測，對人口稀疏、地下水開采強度較小的區域進行適當控制。

2.3 繼承原則

為使地下水動態監測資料具有連續性、可比性，優先選取在現有的監測井相鄰處建監測站。

2.4 技術先進原則

采取國家政策支持、發展前景明確的新技術和傳輸方式。

3 建設的范圍及目標

建設范圍為昌吉州5縣2市1區(包括兵團駐州單位)的平原區，地理座標位于 E85°40'41″～ E91°09'0.4″，N45°45'3.2″～N45°19'47.6″，建設區總面積 59 769 km2(含兵團面積5 515 km2)，占昌吉州總面積的80%。在此范圍內建設包含地下水水位、水溫、開采量、水質監測等項目的地下水自動化監測網，以及地下水信息采集、傳輸、處理、分析、服務為一體的信息處理系統。通過地下水自動化監測網建設，使監測網布局更加科學合理，能夠比較全面、客觀地反映監測區的地下水動態，為昌吉州地下水資源合理利用與保護，提供水量、水位、水質、水溫監測數據。

4 監測站分區及分類

根據SL 183-2005《地下水監測規范》，將昌吉州地下水基本類型區劃分為4個區：自南向北分別為山間平原區、山前戈壁平原區、細土平原區和荒漠區。根據地下水開采強度，在各地下水基本類型區中劃分超采區、強開采區、中等開采區和弱開采區等4種開采強度分區。

監測站均為基本監測站，不設統測站和試驗站。基本監測站由水位、水溫、水質和開采量基本監測站組成。基本監測站(水位、水溫、開采量)的監測方式采用自動監測，水質基本監測站采取人工取樣化驗分析。

5 監測站布設數量

水位(水溫)基本監測站共359個，其中，山間平原區7個;山前戈壁平原區39個;細土平原區249個;荒漠區64個。

水質基本監測站共169個，其中，山間平原區3個;山前戈壁平原區25個;細土平原區105個;荒漠區36個。

開采量基本監測站利用開采井智能取水計量設施傳輸數據，故不設開采量基本監測站。

6 水位監測站典型設計

1)井深設計：山間平原區監測目標含水層為潛水，設計井深為80～100 m，典型設計井深取90 m;山前戈壁平原區監測目標含水層為潛水，設計井深為100～180 m，典型設計井深取140 m;細土平原區監測目標含水層為淺層地下水(含潛水和淺層承壓水)，設計井深為150～250 m，典型設計井深取200 m;荒漠區監測目標含水層為深層承壓水，設計井深為200～300 m，典型設計井深取250 m。

2)井徑設計：根據《地下水監測站建設技術規范》、《地下水監測規范》要求，并考慮井孔維護與管理的實際，確定監測井井管采用直徑Φ219 mm鋼管。濾料厚度根據《機井技術規范》確定，填礫厚度110～140 mm，經計算開口井徑為450～500 mm。粗顆粒地層開口井徑取下限，細顆粒地層開口井徑取上限。

3)管材選擇：監測井設計井深90～250 m，地下水無腐蝕性，從延長監測井使用年限，便于洗井和清淤等要求，確定井管管材選用鋼管，管件之間采用管箍焊接連接。

4)過濾器設計：山間平原區濾水管長度30～40 m;山前戈壁平原區濾水管長度20～60 m;細土平原區濾水管長50～70 m;荒漠區濾水管長50～70 m。選用鋼管穿孔纏絲過濾器，穿孔管為Φ219×6的鋼管，穿孔率為25% ～30%，穿孔管外墊筋為Φ6 mm的鋼筋11根，纏絲為Φ2.8 mm的鍍鋅鐵絲，并沿縱向錫焊6～8道。山間平原區和山前戈壁平原區纏絲間隙2.5～3 mm，填礫5～8 mm的礫石;細土平原區纏絲間隙1～1.2 mm，填礫3～5 mm的礫石;荒漠區纏絲間隙0.8～1 mm，填礫3～5 mm的礫石。

5)管外封閉：濾料頂部至不取水含水層之間采用黏土球封閉5～10 m，上部剩余部分可用黏土填實。潛水監測井0～20 m封孔，混合取水井0～30 m封孔，承壓水監測井0～70 m封孔。

6)沉淀管：規格采用Φ219×6的鋼管，長度根據監測井井深而定，設計沉淀管長度5～10 m，管底用鋼板焊接封死。

7 監測站輔助設施設計

1)井房設計：磚混結構專用站房，墻體厚度為240 mm，建筑面積為7 m2。

2)井臺設計：監測井開口井徑為500 mm，設計井臺尺寸為800 mm×800 mm×800 mm，高出地面0.4 m，井臺采用C20F200混凝土澆筑。

3)井口保護裝置設計：固定在井臺混凝土基座上的鋼管保護桶，鋼管厚度10 mm，直徑Φ426 mm，高度600 mm，澆筑井臺時預埋400 mm鋼管，井桶露出井臺200 mm，與預埋鋼管焊接。桶蓋與筒體之間用專用鎖，配制專用鑰匙。桶蓋要安裝工程塑料，以克服鋼制筒體的屏蔽作用。

4)井口固定點標志設計：井口固定點標志為100 mm×50 mm×10 mm矩形鋼板，焊接在井口內側，距井臺頂面100 mm，井口固定點為永久性標志，應清晰、不易脫落。

5)標識牌設計：標識牌采用金屬材料制作，規格為長500 mm、寬200 mm、厚2 mm，安裝在站房外墻上。注明監測站名稱、編號、監測項目、所屬單位名稱、設置日期和保護級別等。

6)水準石設計：水準石均為混凝土標石，分校核水準石和基本水準石。

8 信息系統

信息系統由監測信息站、通信網絡、自動監測終端(水位、水溫、水量)3個部分組成。監測終端將自動采集到的信息，發送到州、縣兩級地下水監測信息站，州、縣根據各自工作任務的不同，分別進行分析整理，由州級傳送到自治區水利廳地下水監測信息站。為保證信息的安全性，各級地下水信息站進行數據存儲和備份，和自治區地下水監測站構成數據存儲和備份容災中心，二者兩兩形成互為存儲、備份的體系。

1)州級信息站一處，設在昌吉州水科所，職能包括：接收和處理各縣市自動監測傳送的信息，經過分析整理后，發送到省級中心站。

2)縣級信息站共設8處，站址分別設在昌吉州8個縣、市、園區的水利局。職能包括：接收和處理本縣市自動監測傳送的信息，并發送到地級中心。

信息站管理站房建筑面積300～500 m2，主要設備有：網關設備、數據庫服務器、信息接收系統、筆記本電腦、臺式計算機、激光打印機、巡測車等;軟件系統包括數據接收和處理軟件、數據庫系統等。

9 注意事項

1)水位、水溫和開采量監測設備應具有多通信通道功能，直接傳送至各級信息管理系統數據庫。

2)監測設備應注意新疆極端氣候對設備運行的影響，做好防凍、防高溫、防水、防風沙、防盜等。

3)專業技術人員的培養和配備應是項目實施的重要內容之一。

4)應用軟件設計應符合水利信息化建設要求，利于信息資源共享和后續擴展。

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［3］陳苑.雷州半島地下水監測站網優化調整的探討［J］.廣東水利水電，2011(07)：55-57.

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1007-7596(2012)07-0057-02

2012-07-20

趙冬莉(1969-)，女，新疆昌吉人，工程師，研究方向：地下水資源管理。