应急抗旱地下水监测工作方法研究

康伟

摘要：我国干旱易发，北方地下水严重超采。在此情况下，如何在我国北方地区开展地下水应急抗旱监测，取得地下水资源利用与应急抗旱和资源保护及合理利用之间的平衡，是一个十分棘手的问题。本文结合近年我国北方平原地区，针对华北黄淮地下水监测如何保障应急抗旱工作，以及旱区地下水监测工作进行了分析研究，提出了地下水应急抗旱应立足于“备”，功在平时。

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.

关键词：干旱；地下水；监测

Key words： drought；groundwater；monitoring

中图分类号：P641.8 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2017）24-0082-03

0 引言

我国是一个干旱灾害频发的国家，并且干旱灾害损失严重。根据《中国水旱灾害公报2014》公布的数据，2000至2014年，全国农业平均每年因旱受灾面积2149.73万公顷，因旱造成饮水困难人口2458.55万人。尤其是2010年干旱灾害对我国造成直接经济损失1509.18亿元，旱情偏重。2011年春季，河南、河北、山东、山西、安徽、江苏、甘肃、陕西等8省出现严重旱灾，个别省份灾害级别达百年一遇，冬小麦受旱面积达11595万亩，在此情况下，干旱灾区找水打井开采地下水，应急解决饮水困难。

根据《中国地下水资源》，我国北方除了荒漠无人区外，绝大多数地区都面临地下水超采问题。在华北平原由于常年超采地下水，出现大量地下漏斗区，甚至出现了部分地下含水层疏干的区域。由于近年的干旱影响，地表水由于旱期的强烈蒸发和过度取水，在短时间内会急剧减少，难于满足应对持续干旱的用水需求。应急抗旱打井是获取水源的一个重要手段。在长期持续极端干旱里，地下水是唯一的生命线。如果缺乏对地下水资源的监测，人们在旱期可能就会坐守地下水库而找不到水源，也可能会因为长期的无节制开采地下水而出现无水可抽的情况。“尧禹有九年之水，汤有七年之旱，而国无捐瘠者，以畜积多而备先具也。”如果说应急抗旱打井主要定位于“抗”，那么地下水监测主要定位应该在“备”。

地下水监测作为国土和水利部门的一项重要职能，如何在应急抗旱找水打井工作中发挥作用？地下水监测队伍在应急抗旱中如何作为？如何调动旱区各省地下水监测力量共同推动应急抗旱服务工作？本文重点针对以上几个问题，围绕国土水利系统地下水监测的职能，对北方八省应急抗旱地下水监测的工作方法与成果进行总结，并试图对地下水监测在应急抗旱时发挥的作用、问题及对策作初步探讨。

1 我国北方区域地下水利用概况

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1.1 华北地下水位变化及开发现状

地下水位变化受自然和人为因素影响。一般山前至中部平原因处于全淡水区，社会经济发达，地下水开发程度也较高，地下水水位变化较大。而有咸水区浅层地下水由于水质较差，单井出水量小，故开发利用程度不高，地下水水位变化也小。深层地下水质相对较好，开采程度高，但其补给能力差。在大中城市等工业及人口集中的地区，需水量大，地下水開采程度高，均处于长期超采状态，水位大幅下降，形成了大范围地下水位下降漏斗，甚致使部分含水层被大面积疏干。

根据新一轮地下水资源评价成果，华北平原地下水天然补给资源为220.78×108m3/a，其中矿化度小于2g/l的地下淡水天然资源为175.48×108m3/a。地下淡水可开采资源量为195.55×108m3/a，其中，浅层地下淡水可开采资源171.36×108m3/a，深层地下水可采资源24.19×108m3/a。华北平原地下水现状开采量为211.98×108m3，其中浅层地下水开采量为178.40×108m3，占地下水总开采量的84.2%，多集中在太行山、燕山山前的全淡水区；深层地下水开采量为33.58×108m3，占地下水总开采量的15.8%，主要集中在有咸水区的衡水、沧州地区和天津市。华北平原浅层地下水开采程度为104%，超采量7.04×108m3/a，深层地下水开采程度为138%，超采量9.39×108m3/a。整体看，华北平原地下水处于超采状态，但地下水开发利用在平面和垂向上分布不均匀（见表1）。地下水水位变幅也很大。

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1.2 黄淮区域地下水利用情况

关中盆地地下水开发利用历史悠久，开发利用程度较高，盆地内大部分城市及地区供水主要依靠地下水。近年来随着农业开采量的减少和引用地表水量的大幅度增加，地下水开采增长趋势有所减弱。2009年关中盆地城市水资源总利用量7.19×108m3，其中地下水开采量3.58×108m3，地表水引用量3.61×108m3，地下水、地表水引用量分别占总供水量的49.74%、50.26%。

河南省2009年地下水开采量为138.86×108m3，占总供水量的59.4%，在地下水开采量中，浅层地下水开采量约占80%。郑州、开封、新乡、焦作、安阳、鹤壁、许昌、漯河、商丘、周口、驻马店等市以地下水源供水为主，地下水源供水量占其总供水量的比例在50%以上，周口市最高达95.7%。而濮阳、三门峡、南阳、信阳、济源等市则以地表水源供水为主，地表水源供水量占其总供水量的比例在50%以上，信阳市最高达90%。

江苏省浅层水的开采利用明显地受区域性水资源的丰枯程度所控制，一些城镇和厂矿单位打浅井开采地下水作为生产及生活用水水源。江苏省内浅层地下水开采井主要位于农村，大部分为农灌井，开采的浅层地下水主要用于灌溉、生活用水等，深层承压水饮用水比例从上世纪90年代的43%上升至现在的49.64%。

安徽省2010年淮河以北地区地下水开采量为18.17×108m3，约占全省地下水开采量的81.12%，地下水开采程度约为31.39%（淮河以北地区地下水可采资源量为57.88×108m3/a）。其中，浅层孔隙水开采量为14.28×108m3，以区域分散开采为主；深层孔隙水开采量为2.84×108m3，以水源地集中开采为主；岩溶水开采量为1.01×108m3，以水源地集中开采为主。与上年相比，淮河以北地区地下水开采量增加了0.47×108m3。（据陕西省、河南省、江苏省、安徽省水资源公报）

1.3 地下水监测网络状况

我国从20世纪50年代开始开展地下水动态监测工作以来，从未间断过，在经济社会发展中特别是在保障人畜饮水安全和生产用水安全方面发挥了重要的作用，尤其是国土、水利部门积累了长序列的地下水动态监测资料，初步建立了国家、省、市（地）三级地下水监测网络。随着地下水监测水平的提高，地下水动态监测指标逐步多元化，以地下水水位监测为主发展为地下水水位、水质、水量、水温等多指标监测。随着数据传输技术的发展，近年来开展了自动化监测工作，根据监控需要，以自动监测逐步替代传统人工手动监测，监测质量不断提高。国土和水利部门还开发了地下水动态监测管理信息系统，在华北、东北等部分地区已经试行，基本實现了地下水监测数据的录入、初步分析和信息网络发布。

2 应急监测的目的和意义

2.1 应急监测的目的

近年大范围的干旱灾害使农田灌溉开采地下水水量增大，地下水开采量的增加又对地下水监测提出了新要求。

显而易见，如何在应急抗旱时期适时掌握严重缺水地区地下水动态变化状况，依据地下水水位监测和统测数据，编制地下水等水位线图和地下水水位埋深图，综合分析研究地下水动态变化，防止由于过量开采引发其他环境地质问题，并最终能够为应急找水打井提供技术支撑和地下水合理开发提供决策依据就成为了应急监测的最主要目的。

2.2 应急监测的意义

2.2.1 地下水应急监测是制定应对抗旱找水行动的基础

干旱灾害的发生一般是指区域内持续较长时间无有效降雨造对人类活动造成的影响现象。那么如何确定应对干旱的找水行动？如何尽量减少由找水行动造成的环境影响？地下水应急监测恰好可以为抗旱找水行动提供判断基础，并且可以通过对监测数据的统计分析可以规避例如打井抽水引起的地面沉降、地面塌陷等地质环境问题，以及生态环境问题。

2.2.2 地下水应急监测可以为找水打井提供水源保障

开展区域应急地下水监测监督与调查评价工作可以对干旱区地下水资源量做出评估，提高区域内地下水调查与研究程度，在干旱灾害发生时，能够为干旱区提供应急地下水水源保障。

2.2.3 地下水应急监测可以为旱情评估提供判别依据

地下水应急监测数据与已经建成的相同区域地下水监测网长期观察监测数据的对比，可以反映一个地区内多年同期地下水变化趋势，对这些数据进行统计分析与判别，可以对区域内干旱灾情的发展程度和趋势做出判别。

3 应急监测的方法简述

3.1 严重缺水地区部署原则

3.1.1 全面统筹

针对北方8省出现干旱的严峻形势和地下水监测工作现状，部署专门用于服务应急抗旱技术支撑体系。组织各省区地质环境监测机构形成服务抗旱、提供技术支撑体系。充分发挥地下水监测工作的技术优势，为全国各级抗旱找水部门和机构做好技术支持。在地下水水位动态图件编制方面，要按照真实、客观、科学、实用的原则，采用统一格式和标准编制地下水位监测图件。地下水监测技术人员要深入抗旱一线，加强统筹，增设重点地区的地下水监测点，重视水文地质条件的分析研究，实时更新基础水文地质图件。加强抗旱找水打井数据的分析研究，为防止出现地下水过量开采污染等地质环境问题提供基础数据和分析研究等。

3.1.2 重点突出

重点加强地下水位监测频次，实时编制抗旱找水打井区域地下水位图件，并建立粮食主产区地下水监测工作的长效机制。以严重缺水的8省区地下水监测工作实际情况为基础，结合区域内的旱情、农业浇灌和人畜饮用水的需求，全面统筹8省区地下水监测工作。在8省严重缺水地区，部署有效的水位监测孔，每两周进行一次水位动态统测。

3.2 主要平原盆地监测网部署原则

①以人为本、统筹规划。密切结合生产力布局和人口分布状况，对北方干旱缺水8省地下水应急监测工作进行统筹规划、分步实施，制定切实可行的分阶段实施方案，分期分批，逐步推进，在工作部署上优先考虑工作基础好、经济发达的地区。

②突出重点、讲究实效。在地下水应急监测工作方案制定中，特别是在制定地下水应急监测网络建设方案中，充分重视与地下水相关的各类环境地质问题；注重传统监测手段与先进仪器设备相结合；在监测方法和手段上，因地制宜、讲究实效。

③完善体系、示范先行。充分利用北京、济南等国家级地下水监测示范区的工作成果，根据地下水超采与污染动态评价的特点，进一步选择典型地段进行示范评价研究，不断总结地下水应急监测工作经验，完善体系，全面推广。

④依靠科技创新、提高工作质量。加强科学研究，积极推广应用新技术新方法，借鉴国外先进技术经验，提高地下水动态调查评价技术水平，提升地下水监测监督能力、应急动态评价能力、预报预警能力、决策支持能力与信息服务能力。

4 应急监测的成果与发布

按照国土资源部统一部署，全国北方8省地质环境监测总站（院、中心）在中国地质调查局领导和中国地质环境监测院指导下，及时通过中国地质调查局网站、中国地质环境信息网发布本地区地下水应急监测信息。

通过在山东的济南、临沂、鲁西南、泰来盆地，河北的河北平原，河南的黄淮海平原、南阳盆地，安徽的淮北平原，江苏的徐州、宿迁、连云港地区，山西太原盆地、运城盆地、临汾盆地、长治盆地，陕西关中盆地，甘肃的陇东盆地（庆阳市）开展春旱期地下水动态监测和统测工作，及时编制各片区地下水等水位线图和地下水水位埋深图，每两周发布一次地下水动态信息和有关图件（3月～5月底，以及各旱区丰、枯水期各一次），及时客观准确地向全社会公布旱区地下水应急监测工作进展情况。

5 结语

立足于“备”，功在平时。几十年来，我国在区域水文地质普查、区域地下水资源评价、水源地勘查评价以及水文地质科学研究等方面做了大量工作，基本满足了经济社会发展对地下水工作的需要。但是，通过本次应急抗旱监测工作，笔者发现，我国当前的区域地下水监测网络体系建设和优化并不能滿足今后社会形势发展的需要，现有地下水监测网络和手段难以提升区域水文地质研究程度，更难以满足区域地下水应急监测工作的需要，其具体问题主要表现在以下几个方面。

①地下水调查监测程度低。

地下水是动态变化的，在自然因素和人类活动的影响下，时时刻刻在发生着变化，随着社会经济的发展和人民生活水平的提高，与地下水有关的环境地质问题也越来越突出，急需开展地下水动态调查评价工作，通过动态调查评价达到实时了解和掌握地下水的数量、质量的动态变化状况。通过调查、监测、模拟等研究自然因素与人为因素对地下水的影响，预测预报地下水发展态势，及早提出应对旱灾、洪灾、污染等灾害性事件的地下水应急预案，避免出现灾难性后果，实现地下水的合理开发、优化调度与科学保护。

②地下水动态监测网络不完善。

北方8省绝大部分地下水应急监测工作仍以传统的人工测量方法（电表、测钟、测绳等）为主，监测精度不高，监测频率较低，监测数据无法满足科研和生产实际应用的需要。受设备限制的多种原因，绝大多数监测点多以单项监测内容为主，不能同时监测水位、水质、水量、水温等项目，大多数地区缺乏专门针对与应急地下水开采有关的生态环境问题和地质灾害的地下水监测。

③应急反应能力及信息化水平低。

尽管地下水应急监测工作开展的较早，但信息化水平不高，信息发布速度相对比较滞后。对于突发事件，如个别严重缺水地区的旱情应急反应能力差，与发达国家有较大差距。由于数据库系统建设不完善，缺乏先进的应急监测信息网络发布平台，数据信息共享能力差，严重制约了信息的社会化发布及服务。

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