應急抗旱地下水監測工作方法研究

康偉

摘要：我國干旱易發，北方地下水嚴重超采。在此情況下，如何在我國北方地區開展地下水應急抗旱監測，取得地下水資源利用與應急抗旱和資源保護及合理利用之間的平衡，是一個十分棘手的問題。本文結合近年我國北方平原地區，針對華北黃淮地下水監測如何保障應急抗旱工作，以及旱區地下水監測工作進行了分析研究，提出了地下水應急抗旱應立足于“備”，功在平時。

Abstract： Drought takes place frequently in China， and groundwater is overdrafted in north China. In this case， how to carry out emergency drought monitoring for groundwater in northern areas， the groundwater resource utilization and emergency drought relief and the balance between the protection and rational utilization of resources， is a very thorny issuse. Based on the plains of northern China in recent years， in view of North China and Huang-Huai Plain， groundwater monitoring how to assure emergency drought relief work， as well as the arid regions， this paper analyzes the groundwater monitoring， puts forward the emergency drought relief of groundwater should be based on the "preparing"， work on weekdays.

關鍵詞：干旱；地下水；監測

Key words： drought；groundwater；monitoring

中圖分類號：P641.8 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2017）24-0082-03

0 引言

我國是一個干旱災害頻發的國家，并且干旱災害損失嚴重。根據《中國水旱災害公報2014》公布的數據，2000至2014年，全國農業平均每年因旱受災面積2149.73萬公頃，因旱造成飲水困難人口2458.55萬人。尤其是2010年干旱災害對我國造成直接經濟損失1509.18億元，旱情偏重。2011年春季，河南、河北、山東、山西、安徽、江蘇、甘肅、陜西等8省出現嚴重旱災，個別省份災害級別達百年一遇，冬小麥受旱面積達11595萬畝，在此情況下，干旱災區找水打井開采地下水，應急解決飲水困難。

根據《中國地下水資源》，我國北方除了荒漠無人區外，絕大多數地區都面臨地下水超采問題。在華北平原由于常年超采地下水，出現大量地下漏斗區，甚至出現了部分地下含水層疏干的區域。由于近年的干旱影響，地表水由于旱期的強烈蒸發和過度取水，在短時間內會急劇減少，難于滿足應對持續干旱的用水需求。應急抗旱打井是獲取水源的一個重要手段。在長期持續極端干旱里，地下水是唯一的生命線。如果缺乏對地下水資源的監測，人們在旱期可能就會坐守地下水庫而找不到水源，也可能會因為長期的無節制開采地下水而出現無水可抽的情況。“堯禹有九年之水，湯有七年之旱，而國無捐瘠者，以畜積多而備先具也。”如果說應急抗旱打井主要定位于“抗”，那么地下水監測主要定位應該在“備”。

地下水監測作為國土和水利部門的一項重要職能，如何在應急抗旱找水打井工作中發揮作用？地下水監測隊伍在應急抗旱中如何作為？如何調動旱區各省地下水監測力量共同推動應急抗旱服務工作？本文重點針對以上幾個問題，圍繞國土水利系統地下水監測的職能，對北方八省應急抗旱地下水監測的工作方法與成果進行總結，并試圖對地下水監測在應急抗旱時發揮的作用、問題及對策作初步探討。

1 我國北方區域地下水利用概況

■

1.1 華北地下水位變化及開發現狀

地下水位變化受自然和人為因素影響。一般山前至中部平原因處于全淡水區，社會經濟發達，地下水開發程度也較高，地下水水位變化較大。而有咸水區淺層地下水由于水質較差，單井出水量小，故開發利用程度不高，地下水水位變化也小。深層地下水質相對較好，開采程度高，但其補給能力差。在大中城市等工業及人口集中的地區，需水量大，地下水開采程度高，均處于長期超采狀態，水位大幅下降，形成了大范圍地下水位下降漏斗，甚致使部分含水層被大面積疏干。

根據新一輪地下水資源評價成果，華北平原地下水天然補給資源為220.78×108m3/a，其中礦化度小于2g/l的地下淡水天然資源為175.48×108m3/a。地下淡水可開采資源量為195.55×108m3/a，其中，淺層地下淡水可開采資源171.36×108m3/a，深層地下水可采資源24.19×108m3/a。華北平原地下水現狀開采量為211.98×108m3，其中淺層地下水開采量為178.40×108m3，占地下水總開采量的84.2%，多集中在太行山、燕山山前的全淡水區；深層地下水開采量為33.58×108m3，占地下水總開采量的15.8%，主要集中在有咸水區的衡水、滄州地區和天津市。華北平原淺層地下水開采程度為104%，超采量7.04×108m3/a，深層地下水開采程度為138%，超采量9.39×108m3/a。整體看，華北平原地下水處于超采狀態，但地下水開發利用在平面和垂向上分布不均勻（見表1）。地下水水位變幅也很大。

■

1.2 黃淮區域地下水利用情況

關中盆地地下水開發利用歷史悠久，開發利用程度較高，盆地內大部分城市及地區供水主要依靠地下水。近年來隨著農業開采量的減少和引用地表水量的大幅度增加，地下水開采增長趨勢有所減弱。2009年關中盆地城市水資源總利用量7.19×108m3，其中地下水開采量3.58×108m3，地表水引用量3.61×108m3，地下水、地表水引用量分別占總供水量的49.74%、50.26%。

河南省2009年地下水開采量為138.86×108m3，占總供水量的59.4%，在地下水開采量中，淺層地下水開采量約占80%。鄭州、開封、新鄉、焦作、安陽、鶴壁、許昌、漯河、商丘、周口、駐馬店等市以地下水源供水為主，地下水源供水量占其總供水量的比例在50%以上，周口市最高達95.7%。而濮陽、三門峽、南陽、信陽、濟源等市則以地表水源供水為主，地表水源供水量占其總供水量的比例在50%以上，信陽市最高達90%。

江蘇省淺層水的開采利用明顯地受區域性水資源的豐枯程度所控制，一些城鎮和廠礦單位打淺井開采地下水作為生產及生活用水水源。江蘇省內淺層地下水開采井主要位于農村，大部分為農灌井，開采的淺層地下水主要用于灌溉、生活用水等，深層承壓水飲用水比例從上世紀90年代的43%上升至現在的49.64%。

安徽省2010年淮河以北地區地下水開采量為18.17×108m3，約占全省地下水開采量的81.12%，地下水開采程度約為31.39%（淮河以北地區地下水可采資源量為57.88×108m3/a）。其中，淺層孔隙水開采量為14.28×108m3，以區域分散開采為主；深層孔隙水開采量為2.84×108m3，以水源地集中開采為主；巖溶水開采量為1.01×108m3，以水源地集中開采為主。與上年相比，淮河以北地區地下水開采量增加了0.47×108m3。（據陜西省、河南省、江蘇省、安徽省水資源公報）

1.3 地下水監測網絡狀況

我國從20世紀50年代開始開展地下水動態監測工作以來，從未間斷過，在經濟社會發展中特別是在保障人畜飲水安全和生產用水安全方面發揮了重要的作用，尤其是國土、水利部門積累了長序列的地下水動態監測資料，初步建立了國家、省、市（地）三級地下水監測網絡。隨著地下水監測水平的提高，地下水動態監測指標逐步多元化，以地下水水位監測為主發展為地下水水位、水質、水量、水溫等多指標監測。隨著數據傳輸技術的發展，近年來開展了自動化監測工作，根據監控需要，以自動監測逐步替代傳統人工手動監測，監測質量不斷提高。國土和水利部門還開發了地下水動態監測管理信息系統，在華北、東北等部分地區已經試行，基本實現了地下水監測數據的錄入、初步分析和信息網絡發布。

2 應急監測的目的和意義

2.1 應急監測的目的

近年大范圍的干旱災害使農田灌溉開采地下水水量增大，地下水開采量的增加又對地下水監測提出了新要求。

顯而易見，如何在應急抗旱時期適時掌握嚴重缺水地區地下水動態變化狀況，依據地下水水位監測和統測數據，編制地下水等水位線圖和地下水水位埋深圖，綜合分析研究地下水動態變化，防止由于過量開采引發其他環境地質問題，并最終能夠為應急找水打井提供技術支撐和地下水合理開發提供決策依據就成為了應急監測的最主要目的。

2.2 應急監測的意義

2.2.1 地下水應急監測是制定應對抗旱找水行動的基礎

干旱災害的發生一般是指區域內持續較長時間無有效降雨造對人類活動造成的影響現象。那么如何確定應對干旱的找水行動？如何盡量減少由找水行動造成的環境影響？地下水應急監測恰好可以為抗旱找水行動提供判斷基礎，并且可以通過對監測數據的統計分析可以規避例如打井抽水引起的地面沉降、地面塌陷等地質環境問題，以及生態環境問題。

2.2.2 地下水應急監測可以為找水打井提供水源保障

開展區域應急地下水監測監督與調查評價工作可以對干旱區地下水資源量做出評估，提高區域內地下水調查與研究程度，在干旱災害發生時，能夠為干旱區提供應急地下水水源保障。

2.2.3 地下水應急監測可以為旱情評估提供判別依據

地下水應急監測數據與已經建成的相同區域地下水監測網長期觀察監測數據的對比，可以反映一個地區內多年同期地下水變化趨勢，對這些數據進行統計分析與判別，可以對區域內干旱災情的發展程度和趨勢做出判別。

3 應急監測的方法簡述

3.1 嚴重缺水地區部署原則

3.1.1 全面統籌

針對北方8省出現干旱的嚴峻形勢和地下水監測工作現狀，部署專門用于服務應急抗旱技術支撐體系。組織各省區地質環境監測機構形成服務抗旱、提供技術支撐體系。充分發揮地下水監測工作的技術優勢，為全國各級抗旱找水部門和機構做好技術支持。在地下水水位動態圖件編制方面，要按照真實、客觀、科學、實用的原則，采用統一格式和標準編制地下水位監測圖件。地下水監測技術人員要深入抗旱一線，加強統籌，增設重點地區的地下水監測點，重視水文地質條件的分析研究，實時更新基礎水文地質圖件。加強抗旱找水打井數據的分析研究，為防止出現地下水過量開采污染等地質環境問題提供基礎數據和分析研究等。

3.1.2 重點突出

重點加強地下水位監測頻次，實時編制抗旱找水打井區域地下水位圖件，并建立糧食主產區地下水監測工作的長效機制。以嚴重缺水的8省區地下水監測工作實際情況為基礎，結合區域內的旱情、農業澆灌和人畜飲用水的需求，全面統籌8省區地下水監測工作。在8省嚴重缺水地區，部署有效的水位監測孔，每兩周進行一次水位動態統測。

3.2 主要平原盆地監測網部署原則

①以人為本、統籌規劃。密切結合生產力布局和人口分布狀況，對北方干旱缺水8省地下水應急監測工作進行統籌規劃、分步實施，制定切實可行的分階段實施方案，分期分批，逐步推進，在工作部署上優先考慮工作基礎好、經濟發達的地區。

②突出重點、講究實效。在地下水應急監測工作方案制定中，特別是在制定地下水應急監測網絡建設方案中，充分重視與地下水相關的各類環境地質問題；注重傳統監測手段與先進儀器設備相結合；在監測方法和手段上，因地制宜、講究實效。

③完善體系、示范先行。充分利用北京、濟南等國家級地下水監測示范區的工作成果，根據地下水超采與污染動態評價的特點，進一步選擇典型地段進行示范評價研究，不斷總結地下水應急監測工作經驗，完善體系，全面推廣。

④依靠科技創新、提高工作質量。加強科學研究，積極推廣應用新技術新方法，借鑒國外先進技術經驗，提高地下水動態調查評價技術水平，提升地下水監測監督能力、應急動態評價能力、預報預警能力、決策支持能力與信息服務能力。

4 應急監測的成果與發布

按照國土資源部統一部署，全國北方8省地質環境監測總站（院、中心）在中國地質調查局領導和中國地質環境監測院指導下，及時通過中國地質調查局網站、中國地質環境信息網發布本地區地下水應急監測信息。

通過在山東的濟南、臨沂、魯西南、泰來盆地，河北的河北平原，河南的黃淮海平原、南陽盆地，安徽的淮北平原，江蘇的徐州、宿遷、連云港地區，山西太原盆地、運城盆地、臨汾盆地、長治盆地，陜西關中盆地，甘肅的隴東盆地（慶陽市）開展春旱期地下水動態監測和統測工作，及時編制各片區地下水等水位線圖和地下水水位埋深圖，每兩周發布一次地下水動態信息和有關圖件（3月～5月底，以及各旱區豐、枯水期各一次），及時客觀準確地向全社會公布旱區地下水應急監測工作進展情況。

5 結語

立足于“備”，功在平時。幾十年來，我國在區域水文地質普查、區域地下水資源評價、水源地勘查評價以及水文地質科學研究等方面做了大量工作，基本滿足了經濟社會發展對地下水工作的需要。但是，通過本次應急抗旱監測工作，筆者發現，我國當前的區域地下水監測網絡體系建設和優化并不能滿足今后社會形勢發展的需要，現有地下水監測網絡和手段難以提升區域水文地質研究程度，更難以滿足區域地下水應急監測工作的需要，其具體問題主要表現在以下幾個方面。

①地下水調查監測程度低。

地下水是動態變化的，在自然因素和人類活動的影響下，時時刻刻在發生著變化，隨著社會經濟的發展和人民生活水平的提高，與地下水有關的環境地質問題也越來越突出，急需開展地下水動態調查評價工作，通過動態調查評價達到實時了解和掌握地下水的數量、質量的動態變化狀況。通過調查、監測、模擬等研究自然因素與人為因素對地下水的影響，預測預報地下水發展態勢，及早提出應對旱災、洪災、污染等災害性事件的地下水應急預案，避免出現災難性后果，實現地下水的合理開發、優化調度與科學保護。

②地下水動態監測網絡不完善。

北方8省絕大部分地下水應急監測工作仍以傳統的人工測量方法（電表、測鐘、測繩等）為主，監測精度不高，監測頻率較低，監測數據無法滿足科研和生產實際應用的需要。受設備限制的多種原因，絕大多數監測點多以單項監測內容為主，不能同時監測水位、水質、水量、水溫等項目，大多數地區缺乏專門針對與應急地下水開采有關的生態環境問題和地質災害的地下水監測。

③應急反應能力及信息化水平低。

盡管地下水應急監測工作開展的較早，但信息化水平不高，信息發布速度相對比較滯后。對于突發事件，如個別嚴重缺水地區的旱情應急反應能力差，與發達國家有較大差距。由于數據庫系統建設不完善，缺乏先進的應急監測信息網絡發布平臺，數據信息共享能力差，嚴重制約了信息的社會化發布及服務。

參考文獻：

[1]張宗祜，李烈榮.中國地下水資源[M].中國地圖出版社，2004.

[2]張兆吉，等.華北平原地下水可持續利用調查評價[M].地質出版社，2009.

[3]高存榮，劉文波，宋建新，等.中國北方主要平原（盆地）地下水動態調查評價[R].中國地質調查局，2014.

[4]高存榮，宋建新，劉文波.西南嚴重缺水地區地下水勘查（地環監測院）成果報告[R].2012.

[5]中國地質調查局.嚴重缺水地區地下水勘查論文集[M].2010.

[6]國家防汛抗旱總指揮部，水利部.中國水旱災害公報，2014[P].中國水利水電出版社，2015.