GIS在黑龍江省地下水監測管理及評價中的應用

張宏達，倪 峰

(黑龍江省水文局，哈爾濱150001)

0 前 言

黑龍江省位于中國的東北部，地理坐標為E121°20″135°10＇，N44°40″53°43＇。黑龍江省東、東南部、北部隔烏蘇里江及黑龍江與俄羅斯相望，南部與吉林省相鄰，西和西北與內蒙古自治區相鄰。

地表水資源量黑龍江省為675.82 億m3，有319.81 億m3地下水資源，地表水和地下水的重復計算量扣除151.49 億m3，最后844.14 億m3為全省總水資源量，人均水資源量2 250 m3;從流域分區了解水資源分布情況，水資源總量在松花江流域427.56 m3為首，其次為黑龍江流域205.79 億m3，烏蘇里江地區(包括綏芬河)119.64 億m3;超過50 km2以上流域面積的河流有1 918 條，其中超過1 萬km2流域面積的河流是18 條;泡沼6026個，大水面面積35 hm2;全省水能資源理論蘊藏量844.3 萬kW，可開發利用量612.3 萬kW。

地下水資源是全省水資源的重要組成部分，與地表水資源相比，地下水資源具有時空分布穩定、水質優良等優勢。由于地表水資源的日益匱乏，地表水水質惡化，地下水資源已成為全省中部平原地區非常重要的供水來源。

進入90年代，黑龍江省每年地下水平均供水量已經達到60 多萬m3，已占到約一半的總供水量，已成為全省供水的重要來源。全省地下水多年平均(1980年—2000年)已接近50%的地下水開采率，中部平原地區的地下水開采率達到75%以上。

為科學合理開發利用地下水資源，實現水資源的優化配置，水資源可持續利用，支持國家經濟的可持續發展，保護環境，客觀上要求我們必須加強地下水管理。

為了有效地管理全省地下水資源，運用現代計算機技術的工作，特別是新一代美國環境系統研究所(Environment Systen Research Institute，ESRI)開發的一個功能強大的分析功能和地理信息空間數據庫管理功能系統(Geographical Information System，GIS8.31)軟件應用程序，使在將來的管理工作邁上新臺階。

1 GIS 在地下水管理中的應用

1.1 監測站點空間分布

黑龍江省地下水監測網絡，實際情況是布局不夠合理，加上需要管理全省地下水資源個各方面資源不夠。目前，地下水監測井點黑龍江省發展緩慢，井點主要布設在平原地區，有許多需要監測區域地下水觀測井仍屬于空白。現有井網密度不夠，黑龍江省地下水監測井網密度最低，個別區域無法監控地下水的真正變化情況。此外，現有的地下水監測井網在80年代初為農業生產服務布設的，隨著國民經濟和社會的發展，水在城市和主要工業區用量普遍增加，過度開發和多年的大規模集中開采地下水，導致地下水位持續下降，造成地下水降落漏斗，地面沉降等環境地質問題。因此，迫切需要對地下水監測井的現有網絡進行補充，調整和擴展。利用地理信息系統后，可以使新的監測井網的布局更加合理，更好的為全省經濟發展服務［1］。

1.2 監測井數據庫建設

地下水數據庫主要是相對空間數據庫而言的，他一般可以用二維表的形式存儲數據。地下水信息系統中涉及到的屬性數據包括:①當地社會經濟數據地下水開采量;②地下水監測井點基本信息;③實時監測信息;④降水、蒸發統計數據等。監測井的建設涉及到相關的地理數據很多，存在一個前期數據收集問題，將數據按規定表格整理后，在GIS 上實現平面管理，這樣在這張分布圖上就能隨時了解單井的信息。使地下水數據庫更加完善。

1.3 開展地下水應急監測站點建設

為應對黑龍江省可能突發的水質污染事件，建立應急監測體系，利用GIS 軟件開展地下水應急監測站點網絡建設。針對污染河流，充分利用現有地下水觀測井網，從中篩選出有代表性的觀測井點;對于影響城市飲水和農業人口飲用水地區，加密布設監測井點，制作應急監測站網分布圖，準確標注應急監測井點，為水污染事件的領導決策做好技術支撐。

監測井盡量布設在地下含水層透水性好、距污染水體較近、江水對地下水的補給邊界處，為掌握地下水可能污染的寬度，垂直污染水體布設若干個監測面，每個斷面的觀測井應有足夠的數量。

2 GIS 在地下水分析與評價的應用

2.1 地下水相關數據分析

數據分析評價有兩部分實現:一部分是基礎地理數據庫，包括邊界圖、行政區劃圖、水系圖(河流、渠道、水庫)、居民地分布圖、地形、交通等等，這一部分數據主要是作為背景顯示;另一部分是地下水資源量變化專題圖層，這一圖層包括地下水監測井點分布圖等、地下水變幅圖等。黑龍江省平原區地下水位變幅圖如圖1 所示。

圖1 黑龍江省平原區地下水位變幅圖

2.2 地下水相關數據評價

利用GIS 可實現圖形和屬性數據的雙向查詢，對地下水數據進行科學管理，在此基礎上做出評價。快速掌握地下水資源的各種信息，使地下水管理達到系統化、科學化，促進地下水的有效開發和可持續利用。應當指出，要想利用GIS 建立完善的地下水管理系統，還要進一步進行地下水系統模擬和輔助決策支持方面的研究。盡管GIS 本身并不提供任何系統模擬分析和輔助決策支持功能，但利用其動態數據維護能力，結合專業性的模擬分析工具，可以提供一個實時的地下水輔助分析系統，水文水資源決策者可以獨立地根據情況的變化和新的數據調整決策方案，分析決策效果。

3 結 論

綜上所述，GIS 在地下水監測中利用GIS 的圖形顯示功能，直觀地表達實時地下水時間變化和空間分布規律，讓決策者或者公眾獲得當前的地下水圖形信息，并為黑龍江省社會日常的生產生活提供決策依據。

［1］趙軍. 國外GIS 在地下水管理與研究中的應用和啟示［J］. 地下水，2005(03):25－27.