新疆地下水監(jiān)測系統(tǒng)站網(wǎng)布設(shè)分析

藺悅霞

（新疆水利廳網(wǎng)絡(luò)信息中心，烏魯木齊 830000）

1 概況

新疆干旱少雨，又有大量的戈壁、沙漠和干旱荒山，使得水資源極為緊缺。據(jù)統(tǒng)計，全疆總年供水量588.07 億m3，其中地下水源供水110.39 億m3，約占全疆總供水量的19%。新疆地下水監(jiān)測工作起始于20 世紀(jì)70 年代，起步較晚。受歷史原因和多種因素影響，一直存在地下水監(jiān)測站網(wǎng)不健全、人員編制不到位、監(jiān)測經(jīng)費嚴(yán)重短缺等問題，至今沒有建立起較為完善的地下水監(jiān)測站網(wǎng)。為了保護(hù)地下水資源，為新疆社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供有力支撐，現(xiàn)就新疆地下水監(jiān)測站網(wǎng)布設(shè)進(jìn)行分析。

2 地下水監(jiān)測現(xiàn)狀及存在的問題

（1）地下水監(jiān)測機構(gòu)不健全。新疆水文水資源局水文地質(zhì)處負(fù)責(zé)全疆地下水監(jiān)測工作，各地、市、縣的具體監(jiān)測工作分散在水文、水管、水政、地礦、科研等部門，監(jiān)測機構(gòu)復(fù)雜，沒有固定工作人員。水文地質(zhì)處無法具體安排、協(xié)調(diào)和指導(dǎo)各地工作，只能收集整理各地的監(jiān)測資料。遇到不報、編造、缺報資料等情況，水文地質(zhì)處無法處理，難以保證監(jiān)測質(zhì)量。

（2）沒有科學(xué)合理的地下水監(jiān)測站網(wǎng)。新疆現(xiàn)有的監(jiān)測井多是生產(chǎn)井、報廢井或者簡易民井，沒有專用監(jiān)測井，符合《地下水監(jiān)測站建設(shè)規(guī)范》（SL360-2006）要求的監(jiān)測井很少。現(xiàn)有監(jiān)測站網(wǎng)缺少統(tǒng)一規(guī)劃，監(jiān)測范圍小，布局不合理，代表性較差。現(xiàn)有監(jiān)測井基礎(chǔ)資料不全、質(zhì)量不高，反映信息的完整性、準(zhǔn)確性較差。地下水監(jiān)測部門沒有監(jiān)測井的產(chǎn)權(quán)，無法對監(jiān)測井進(jìn)行保護(hù)，監(jiān)測井填埋、破壞現(xiàn)象嚴(yán)重，造成監(jiān)測井不斷變更，監(jiān)測資料不連續(xù)，系列性、可比性差，嚴(yán)重影響資料的使用價值。

（3）地下水監(jiān)測經(jīng)費嚴(yán)重缺乏。由于歷史原因，地下水監(jiān)測經(jīng)費不能納入部門預(yù)算，沒有固定經(jīng)費來源和專項渠道。每一年，都是水利廳、新疆水文水資源局?jǐn)D用其它專項經(jīng)費，來維持地下水監(jiān)測工作。而一年15 萬～30 萬的工作經(jīng)費對于地下水監(jiān)測工作來說只是杯水車薪，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到開展正常監(jiān)測工作的經(jīng)費需求。

（4）地下水監(jiān)測手段落后。目前沒有地下水自動監(jiān)測系統(tǒng)，地下水還是人工監(jiān)測，地下水監(jiān)測設(shè)備就電線、萬用表、卷尺、記錄本，不僅耗費大量人力物力，監(jiān)測質(zhì)量也難以提高。

3 地下水監(jiān)測系統(tǒng)站網(wǎng)設(shè)計

3.1 總體框架

結(jié)合國家地下水監(jiān)測工程（水利部分）進(jìn)行全疆站網(wǎng)布設(shè)，規(guī)劃新疆需建設(shè)省級地下水監(jiān)測中心1個、地市級分中心11個、監(jiān)測站430個。

（1）省級監(jiān)測中心。省級監(jiān)測中心承擔(dān)轄區(qū)內(nèi)地市級分中心的管理、地下水信息的接收存儲、分析計算、匯編刊印，建立地下水資料數(shù)據(jù)庫和信息服務(wù)平臺，為地下水資源評價、論證、規(guī)劃、管理、保護(hù)和實施最嚴(yán)格的水資源管理制度考核提供可靠的技術(shù)支撐。

（2）地市級分中心。地市級分中心承擔(dān)轄區(qū)內(nèi)地下水監(jiān)測站的運行、維護(hù)和管理，水質(zhì)站水樣的采集與分析，流量站的巡測，接收由省級監(jiān)測中心分發(fā)本轄區(qū)的地下水信息，建立相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫，進(jìn)行資料校核和整編，并將年度整編成果上交省級監(jiān)測中心。

（3）地下水監(jiān)測站。地下水監(jiān)測站承擔(dān)水位、水溫、水質(zhì)、流量等監(jiān)測項目，并將采集的信息直接傳輸?shù)绞〖壉O(jiān)測中心。

3.2 通信規(guī)約

國家地下水監(jiān)測工程（水利部分）監(jiān)測站信息自動采集傳輸采用《水文監(jiān)測數(shù)據(jù)通信規(guī)約》（SL651-2014）。不同信道傳輸波特率的選擇應(yīng)滿足規(guī)約的相關(guān)規(guī)定。

3.3 信息流程

地下水監(jiān)測站將水位、水溫、水質(zhì)等自動監(jiān)測信息通過GPRS/SMS 信道發(fā)送到省級監(jiān)測中心，省級監(jiān)測中心通過國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測信息分別傳輸?shù)絿业叵滤O(jiān)測中心、流域監(jiān)測中心、相應(yīng)地市級分中心。新疆信息傳輸流程見圖1。

圖1 國家地下水監(jiān)測工程（水利部分）新疆信息流程圖

該信息流程的監(jiān)測信息由一個節(jié)點集中管理便于數(shù)據(jù)維護(hù)更新，能夠保證不同節(jié)點數(shù)據(jù)一致性；能夠節(jié)約相應(yīng)的通信費用，節(jié)約運維成本；能夠更加明確責(zé)任主體，實現(xiàn)運行維護(hù)主要委托省管理模式。

4 站網(wǎng)布設(shè)方案

4.1 布設(shè)依據(jù)及原則

根據(jù)新疆水資源開發(fā)利用與管理、生態(tài)環(huán)境保護(hù)對地下水監(jiān)測信息的需求，分為基本類型區(qū)（一般類型區(qū)）、特殊類型區(qū)（重點監(jiān)測區(qū)）布設(shè)地下水監(jiān)測站網(wǎng)。

新疆地下水站網(wǎng)布設(shè)以水文地質(zhì)分區(qū)為基本單元，在繼承現(xiàn)有站網(wǎng)的基礎(chǔ)上，根據(jù)地下水開采強度和水資源狀況進(jìn)行確定布設(shè)。對區(qū)內(nèi)基本類型區(qū)中的平原區(qū)進(jìn)行控制性布設(shè)，對特殊類型區(qū)中的城市建成區(qū)、超采區(qū)、重要水源地等進(jìn)行重點布設(shè)。平原區(qū)以淺層地下水為主要監(jiān)測目標(biāo)含水層（組），地下水開發(fā)利用地區(qū)、超采區(qū)以主要開采層為監(jiān)測目標(biāo)含水層（組）。

4.2 站網(wǎng)組成及分布

新疆地下水監(jiān)測工程建設(shè)地下水監(jiān)測站430個，其中新建305 個（含坎兒井流量站5 個），改建125 個，監(jiān)測數(shù)據(jù)全部實現(xiàn)自動采集與傳輸。國家地下水監(jiān)測站網(wǎng)（水利部分）分布在除石河子市以外的14個地（州、市），各地（州、市）監(jiān)測站情況見表1。

地市級行政區(qū)烏魯木齊市克拉瑪依市吐魯番地區(qū)哈密地區(qū)昌吉州博州巴州阿克蘇地區(qū)克州喀什地區(qū)和田地區(qū)伊犁州塔城地區(qū)阿勒泰地區(qū)石河子市總計合計 3建設(shè)類型監(jiān)測層位潛水混合水改建監(jiān)測水質(zhì)站點4 7 3 8 9 4 1 9 5 1 0 31 89 13 42 31 8 52 13 13 52新建25 2 28 21 54 11 32 22 8 35 10 11 39 10 35 2 10 5 3 8 7 2 4 5 1 0 6 2 9 0 1 7 3 2 1 3 6 1 1 0 0 5 1承壓水20 0 20 18 36 6 21 16 7 29 10 6 28 9 2 8 9 0 1 3 3 2 1 7 0 7 0 3 0 0 3 6 0 1 0 1 0 0 430 305 125 106 218 106 7 2 4 3 7 2 6 4 1 7 4 3 4 0 0 5 4

按全國11大水文地質(zhì)單元統(tǒng)計，準(zhǔn)格爾布設(shè)監(jiān)測站220 個，占51.16%；塔里木布設(shè)210 個，占48.84%。按監(jiān)測含水層空隙類型統(tǒng)計，全部為孔隙水；按監(jiān)測層位統(tǒng)計，潛水106個，承壓水218個，混合水106個。

在430 個監(jiān)測站中選取54 個開展常規(guī)水質(zhì)監(jiān)測，兩年覆蓋監(jiān)測1 次。并從中選擇3 個有代表性的站進(jìn)行水質(zhì)自動監(jiān)測（一般監(jiān)測站2個，以電極法五參數(shù)為主；重點監(jiān)測站1 個，以電極法五參數(shù)和UV探頭為主）。

按照區(qū)域控制和重點布設(shè)相結(jié)合的原則，新疆加密布設(shè)監(jiān)測站的重點區(qū)域主要為地下水水源地和地下水超采區(qū)。在地下水超采區(qū)布設(shè)站點244個，水源地區(qū)域內(nèi)布設(shè)站點32個，見表2。

超采區(qū)水源地監(jiān)測井?dāng)?shù)量/水源地合計年開采量/萬m3 9100 6500 480 4060 7630 238.5 9332 8800 450 5614 2250 4841 5163地市級行政區(qū) 水源地數(shù)量/個超采區(qū)數(shù)量/個烏魯木齊市克拉瑪依市吐魯番地區(qū)哈密地區(qū)昌吉州博州巴州阿克蘇地區(qū)克州喀什地區(qū)和田地區(qū)伊犁州塔城地區(qū)阿勒泰地區(qū)石河子市合計眼 84014 3204204 3 2 84261監(jiān)測井?dāng)?shù)量/眼31超采區(qū)面積/km2 2460 115819476 7 2 37 22 85 6 16 4084 2469 16 852 1404 2369 3 44 1033 11 989 64 458.5 244 1 21312 13 11 5 384 43 044

4.3 站網(wǎng)合理性分析

從布站密度的角度出發(fā)，分別對基本類型區(qū)（一般類型區(qū)）和特殊類型區(qū)（重點監(jiān)測區(qū)）站網(wǎng)布設(shè)合理性進(jìn)行分析。

4.3.1 基本類型區(qū)

新疆地下水監(jiān)測站全部布設(shè)在平原區(qū)，平原區(qū)監(jiān)測站布設(shè)密度約為0.8站/1000 km2。地下水資源開發(fā)利用強度高的布設(shè)密度大（見表3）。

地（州、市）名稱烏魯木齊市克拉瑪依市吐魯番地區(qū)哈密地區(qū)昌吉州博州巴州阿克蘇地區(qū)克州全國水資源綜合規(guī)劃平原區(qū)面積/（km2）4052 7845 20 559 58 504 28 679 11 523 138 396 52 539 5452水利部站點數(shù)/個34 7 38 31 89 13 42 31 8水利部布站密度/（個/1000 km2）8.4 0.9 1.8 0.5 3.1 1.1 0.3 0.6 1.5

喀什地區(qū)和田地區(qū)伊犁州塔城地區(qū)阿勒泰地區(qū)石河子市合計42 358 65 615 13 087 29 304 35 097 389 513 400 52 13 13 52 70 430 1.2 0.2 1.0 1.8 0.2 0.0 0.8

4.3.2 特殊類型區(qū)

以監(jiān)控地下水開發(fā)利用程度較高或因地下水開采引發(fā)突出問題的地區(qū)，主要包括超采區(qū)、重要水源地等。超采區(qū)布站密度5.6 站/1000 km2，遠(yuǎn)高于平原區(qū)監(jiān)測站布設(shè)密度。新疆沒有全國重要地下水飲用水水源地，本次在新疆主要水源地布置了32個監(jiān)測站。

4.4 省級監(jiān)測中心

依托新疆現(xiàn)有國家防汛抗旱指揮系統(tǒng)的生產(chǎn)業(yè)務(wù)用房、通訊網(wǎng)絡(luò)和管理人員建設(shè)省級監(jiān)測中心，補充配置硬件設(shè)備5 臺（套），系統(tǒng)軟件購置6套，配備全國統(tǒng)一開發(fā)業(yè)務(wù)軟件8套，地下水業(yè)務(wù)軟件本地化定制1 項，信息源建設(shè)1 項。新疆水文水資源局根據(jù)轄區(qū)內(nèi)地下水和水資源管理特點，對地下水資源業(yè)務(wù)應(yīng)用軟件進(jìn)行定制模塊開發(fā)。

4.5 地市級分中心

國家地下水監(jiān)測工程（水利部分）新疆共建設(shè)烏魯木齊等、昌吉、吐魯番、哈密、博爾塔拉、塔城、伊犁、巴音郭楞、阿克蘇、喀什、和田等11 個地市級分中心，以新疆各地市水文部門現(xiàn)有的設(shè)施為依托。各配置信息服務(wù)系統(tǒng)硬件設(shè)備1 臺（套），購置系統(tǒng)軟件系統(tǒng)2 套，配備全國統(tǒng)一開發(fā)業(yè)務(wù)軟件4套，配備水位水溫校準(zhǔn)、數(shù)據(jù)移動傳輸、洗井、水質(zhì)等巡測維護(hù)設(shè)備15臺（套），地下水專業(yè)取樣瓶50個。

5 結(jié)語

由于歷史原因，新疆至今沒有建立起較為完善的地下水監(jiān)測站網(wǎng)。文章通過分析討論，提出在現(xiàn)有地下水監(jiān)測井基礎(chǔ)上，依托國家防汛抗旱指揮計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，通過國家級地下水監(jiān)測站、地市級分中心以及省級監(jiān)測中心的建設(shè)，構(gòu)建新疆較為完善的地下水監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。項目建設(shè)范圍為除石河子市行政區(qū)以外的14 個地、州、市（不含兵團(tuán)，兵團(tuán)系統(tǒng)單獨建設(shè)）的平原區(qū)，以水文地質(zhì)單元為基礎(chǔ)，考慮經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展、人民生活和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的需要，在地下水超采區(qū)、降落漏斗區(qū)、供水水源地、水資源保護(hù)區(qū)、生態(tài)脆弱區(qū)等適當(dāng)加密布設(shè)地下水監(jiān)測站網(wǎng)。通過本項目建設(shè)形成布局較為科學(xué)合理的國家地下水監(jiān)測站網(wǎng)，控制面積達(dá)10萬km2，為優(yōu)化配置、科學(xué)管理地下水資源，實現(xiàn)最嚴(yán)格的水資源管理制度，保護(hù)生態(tài)環(huán)境提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)。