廣州市地下水監測井網現狀及問題分析

陳 綺，龐 園

(1.廣州市南沙區磨碟頭工程管理所，廣東 廣州 511480；2.廣州市水務科學研究所，廣東 廣州 510220)

1 概述

近年來我國日益重視地下水的保護，先后出臺了《全國地下水污染防治規劃(2011—2020年)》(環發〔2011〕128號)《關于印發地下水污染防治實施方案的通知》(環土壤〔2019〕25號)《關于開展地下水管控指標確定工作的通知》(辦資管〔2020〕30號)和《生態環境監測規劃綱要(2020—2035年)》等文件。地下水監測對于正確認識和掌握地下水動態變化規律、科學評價和合理開發利用與保護地下水資源、減輕和防治地下水污染、避免出現由于過度開采產生地質災害和生態環境等問題具有重要作用，是地下水資源管理工作的重要內容[1]。但由于忽視了對監測井網科學性和完整性的評價以及信息需求、信息量化和信息獲取間的關系，導致在監測井網建設過程中存在站點設置不合理、站網密度不足或過密、監測頻率不合理、監測手段落后等問題[2-3]。對地下水監測井網進行優化，用最少的監測井以及最小的人力和物力獲取滿足一定精度要求的地下水動態信息，已成為當前地下水管理部門的一個重要任務。目前，地下水監測井網的優化方法主要有水文地質分析法[4-5]、克里格法[5-6]、信息熵法[7]、聚類分析法[8]以及BP神經網絡方法[9]等。對廣州市地下水監測井網存在的問題進行分析并提出優化的建議，對于管理和保護地下水具有重要意義，可為相關管理部門提供參考。

2 廣州市地下水監測井網建設現狀

目前，廣州市共有280個地下水監測井，分別由廣州市和國家分別建設和管理，其中國家建設的地下水監測井分為水利和國土兩部分，監測井的分布見圖1所示。

圖1 廣州市地下水監測井分布示意

2.1 廣州建設和管理的地下水監測井

廣州于2010年開始建設地下水監測井，至今共建有206個地下水監測井，分別由市水務局和市規劃和自然資源局建設和管理。其中146個地下水監測井可實現水位在線自動監測，監測頻率由各部門根據監測需要自行設置，目前均按6次/d設置，其余地下水監測井的水位均由人工監測，監測頻率為1次/月，監測精度均為cm；46個地下水監測井可實現水溫在線自動監測，監測頻率為6次/d；160個地下水監測井按2次/a的頻率采集水樣并檢測水質，監測指標共19項。同時，廣州市共有29個地下水取水戶，均按月監測開采量。其中有17個地下水取水戶已安裝智能流量計，實現實時在線計量取水量。

2.2 國家建設和管理的地下水監測井

國家地下水監測井分為水利部分和國土部分，水利部分的國家地下水監測井由廣東省水文局廣州水文分局建設完成，共12個地下水監測井；國土部分的國家地下水監測井由廣東省環境地質監測總站建設完成，共33個地下水監測井。目前，全市共設有國家地下水監測井45個，均已實現水位、水溫在線自動監測，水質則需人工采樣進行檢測，2 a覆蓋監測1次。

3 廣州市地下水監測井網問題分析及建議

根據《地下水監測工程技術規范》(GB/T 51040—2014)[10]關于站網規劃與布設、監測站建設與管理、信息監測、信息服務系統等方面的規定，對廣州市地下水監測井網的問題進行分析并提出相關建議。

3.1 地下水監測井網的布設問題分析及建議

采用水文地質法對廣州市的地下水監測井的布設進行評價。首先劃分地下水基本類型區，其次計算各分區的地下水開發強度，第三根據《地下水監測工程技術規范》(GB/T 51040—2014)規定的布設密度，計算各分區的水位、水質、水溫和水量監測井數量，最后與各分區現有監測井數量進行對比，提出優化建議。

1) 劃分地下水基本類型區

首先將廣州市劃分為平原區和山丘區兩個1級基本類型區；再根據次級地形地貌特征、地層巖性及地下水類型，將山丘區劃分為一般山丘區、巖溶山丘區，平原區則按基底構造、含水層成因條件結合行政分區和供水特點進一步分為一般平原區、山間河谷平原區、山間盆地平原區；根據水文地質條件，將各2級基本類型區進一步劃分為10個水文地質單元(各基本類型區見圖1)。

2) 計算各分區的地下水開發強度

首先，計算各3級基本類型分區的多年平均地下水資源量和可開采量；其次，調查全市地下水開采量；第三，分別計算各基本類型區的地下水開采系數。按照地下水開采系數小于0.3的分區屬于弱開采區的標準，經計算，廣州市10個3級基本類型分區均屬于弱開采區。

3) 計算各分區的水位、水質、水溫和水量監測井布設數量

基于各分區的面積及水位監測井布設密度要求，同時考慮部分分區存在巖溶塌陷區、海(咸)水入侵區等特殊類型區，確定各分區的水位監測井布設數量為72～124個。水質監測井的布設密度，應控制在同一地下水類型區內水位監測井布設密度的20%，地下水化學成分復雜的區域可適當加密。由于咸水區地下水化學成分較內陸地區更為復雜，因此，適當加密，按水位監測井數量的50%布設，由此可得到各分區水質監測井的布設數量為26～42個。水溫監測井的布設數量宜占同一區域水位監測井的10%～20%，由此可得到各分區的水溫監測井的布設數量為12～23個。所有29個地下水開采井的開采量都應進行監測。各分區監測井布設數量見表1。

4) 評價及建議

結合各分區現有水位、水質和水溫監測井數量可知，山間河谷平原區Ⅰ、山間河谷平原區Ⅱ、山間盆地平原區、塊狀巖類裂隙水Ⅰ、塊狀巖類裂隙水Ⅱ等5個分區的水位監測井數量超過布設數量要求，應分別減少至21個、27個、16個、2個和8個，共減少137個水位監測井；咸水區、山間河谷平原區Ⅰ、山間河谷平原區Ⅱ、山間盆地平原區、塊狀巖類裂隙水Ⅰ、塊狀巖類裂隙水Ⅱ等6個分區的水質監測井數量超過布設數量要求，應分別減少至23個、4個、5個、3個、1個和2個，共減少208個水質監測井；咸水區、山間河谷平原區Ⅰ、山間河谷平原區Ⅱ、山間盆地平原區、塊狀巖類裂隙水Ⅰ、塊狀巖類裂隙水Ⅱ等6個分區的水溫監測井數量超過布設數量要求，應分別減少至5個、4個、5個、3個、1個、1個，共減少72個水溫監測井，層狀巖類裂隙水Ⅰ、層狀巖類裂隙水Ⅱ、層狀巖類裂隙水Ⅲ、巖溶山丘區等4個區的水溫監測井數量未達到布設數量要求，應分別增加至1個，共增加4個水溫監測井。

表1 地下水監測井布設數量

3.2 監測井建設與管理問題分析及建議

1) 未建設站房、受損風險高

由于廣州市城市化水平較高，征地成本較大，目前監測井的建設用地均采用租用或借用的形式，不具備建設站房的條件，因此所有監測井均未建設站房，由此導致監測井被損毀的風險大大增加。

2) 布局不合理、代表性差

受建設場地的限制，大部分監測井無法按照監測目的進行布設，選址優先考慮施工的可行性，因此，在布局上受限，代表性不足。

3) 施工不規范、數據準確性不足

大部分監測井屬于借用的勘探孔，非專門建設的地下水監測井，前期施工不規范，建設質量參差不齊，導致目前無法準確得到目標層位的水位、水質數據。且大部分監測井未設置水準標石，高程測量精度不高，影響水位數據的準確性。

4) 建議

在優化地下水監測井網的基礎上，改造井深、井徑、井壁管、過濾管、沉淀管等未達到規范要求的地下水監測井，并建設站房和設置水準標石。

3.3 信息監測與服務問題分析及建議

目前，廣州市有60個由人工監測的水位監測井，監測頻率為1次/月。由于每月監測時間不固定，導致測得的水位數據隨機性較大，嚴重影響數據的使用。此外，有251個水質監測井由人工采樣檢測水質，由不同的部門建設和管理，監測項目和監測頻次也由相應管理部門根據自身需要制定，未能統一。且部分監測井的水質監測項目偏少，監測頻次偏低，未達到規范要求。其他在線監測的監測井僅實現了自動監測信息的數據傳輸和存儲功能，尚未實現地下水監測信息管理、分析評價、預測分析、信息共享功能，自動化水平不高。因此，有必要建設由信息采集、信息傳輸、信息接收和處理、地下水自動監測井、地下水監測信息中心、地下水動態數據庫、地下水應用服務體系組成的地下水在線監測系統，供各級政府及相關部門依職責查詢和使用地下水監測數據，實現數據共享。

4 結論與展望

本文介紹了廣州市地下水監測井網建設現狀，分析了廣州市地下水監測井網在監測井布設、監測井建設與管理、信息監測與服務等方面的問題，并提出了建議。隨著水資源管理對地下水監測信息要求的提高，廣州市地下水監測井網的布設應進行優化調整，以更好監控地下水動態變化，提高地下水監測的代表性、有效性，提高地下水監測服務能力，為各級政府和相關部門決策提供及時準確的地下水信息。