趙冬莉

(昌吉州水利科學(xué)技術(shù)研究所，新疆昌吉 831100)

昌吉州平原區(qū)地下水自動(dòng)化監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)

趙冬莉

(昌吉州水利科學(xué)技術(shù)研究所，新疆昌吉 831100)

針對(duì)昌吉州地下水監(jiān)測現(xiàn)狀，以改善地下水監(jiān)測條件，提高監(jiān)測質(zhì)量和效率，全面、客觀地反映地下水動(dòng)態(tài)變化為目的，從自動(dòng)化監(jiān)測站的選取、設(shè)備安裝、自動(dòng)監(jiān)測和傳輸、信息處理等方面，對(duì)昌吉州地下水自動(dòng)化監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)的布局、技術(shù)要點(diǎn)和注意事項(xiàng)進(jìn)行論述。

地下水;自動(dòng)化監(jiān)測;監(jiān)測網(wǎng)建設(shè);昌吉州

0 引言

昌吉回族自治州地處天山北麓，準(zhǔn)噶爾盆地東南緣。東連哈密地區(qū)，西接石河子市，南以天山分水嶺為界，分別與吐魯番地區(qū)、巴音郭楞蒙古自治州毗鄰，北以古爾班通古特沙漠與塔城地區(qū)、阿勒泰地區(qū)接壤，東北以北塔山與蒙古國相鄰。東西長541 km，南北寬285 km，總面積7.4萬km2。昌吉州下轄兩市5縣2市1區(qū)，分別為瑪納斯縣、呼圖壁縣、昌吉市、昌吉國家農(nóng)業(yè)科技園區(qū)、阜康市、吉木薩爾縣、奇臺(tái)縣和木壘縣。駐有新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)農(nóng)六師和農(nóng)八師等24個(gè)團(tuán)場。

昌吉州是新疆比較干旱的地區(qū)之一，屬中溫帶大陸性干旱氣候，地表水資源的季節(jié)、時(shí)空分布不均，地下水超采，水資源嚴(yán)重短缺。目前，昌吉州國民經(jīng)濟(jì)各業(yè)供水總量為26.96億m3，其中，地表水供水 15.31億 m3，地下水供水11.65億m3，地下水占總供水的43%。地下水資源在支持經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展、保障城鄉(xiāng)居民生活和維護(hù)生態(tài)平衡等方面發(fā)揮著十分重要的作用。

1 地下水監(jiān)測站現(xiàn)狀及存在問題

昌吉州地下水監(jiān)測工作自1983年起已開展了30 a，目前，有水位監(jiān)測站144個(gè)，水質(zhì)監(jiān)測站206個(gè)，水位監(jiān)測站控制面積6 533 km2，均為利用農(nóng)業(yè)生產(chǎn)井的人工監(jiān)測站。監(jiān)測站網(wǎng)存在數(shù)量不足、布局不合理、基礎(chǔ)設(shè)施薄弱、監(jiān)測手段落后、資料時(shí)效性、可靠性不高等突出問題，影響著地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測工作的有效開展。

2 建設(shè)的原則

2.1 科學(xué)建設(shè)的原則

監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)應(yīng)在監(jiān)測類型區(qū)劃分、復(fù)雜程度分區(qū)和開采強(qiáng)度分區(qū)的基礎(chǔ)上，以水文地質(zhì)單元為統(tǒng)一布設(shè)的依據(jù);以平行地下水流向?yàn)橹髋c垂直地下水流向?yàn)檩o相結(jié)合布設(shè)，做到平面上點(diǎn)、線、面結(jié)合，垂向上層次分明，深淺結(jié)合;盡可能利用“舊井更新”中關(guān)閉的生產(chǎn)井改建為監(jiān)測站。

2.2 突出重點(diǎn)兼顧一般的原則

對(duì)大型水源地、地下水超采區(qū)、地下水開采強(qiáng)度高的地區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，對(duì)人口稀疏、地下水開采強(qiáng)度較小的區(qū)域進(jìn)行適當(dāng)控制。

2.3 繼承原則

為使地下水動(dòng)態(tài)監(jiān)測資料具有連續(xù)性、可比性，優(yōu)先選取在現(xiàn)有的監(jiān)測井相鄰處建監(jiān)測站。

2.4 技術(shù)先進(jìn)原則

采取國家政策支持、發(fā)展前景明確的新技術(shù)和傳輸方式。

3 建設(shè)的范圍及目標(biāo)

建設(shè)范圍為昌吉州5縣2市1區(qū)(包括兵團(tuán)駐州單位)的平原區(qū)，地理座標(biāo)位于 E85°40'41″～ E91°09'0.4″，N45°45'3.2″～N45°19'47.6″，建設(shè)區(qū)總面積 59 769 km2(含兵團(tuán)面積5 515 km2)，占昌吉州總面積的80%。在此范圍內(nèi)建設(shè)包含地下水水位、水溫、開采量、水質(zhì)監(jiān)測等項(xiàng)目的地下水自動(dòng)化監(jiān)測網(wǎng)，以及地下水信息采集、傳輸、處理、分析、服務(wù)為一體的信息處理系統(tǒng)。通過地下水自動(dòng)化監(jiān)測網(wǎng)建設(shè)，使監(jiān)測網(wǎng)布局更加科學(xué)合理，能夠比較全面、客觀地反映監(jiān)測區(qū)的地下水動(dòng)態(tài)，為昌吉州地下水資源合理利用與保護(hù)，提供水量、水位、水質(zhì)、水溫監(jiān)測數(shù)據(jù)。

4 監(jiān)測站分區(qū)及分類

根據(jù)SL 183-2005《地下水監(jiān)測規(guī)范》，將昌吉州地下水基本類型區(qū)劃分為4個(gè)區(qū)：自南向北分別為山間平原區(qū)、山前戈壁平原區(qū)、細(xì)土平原區(qū)和荒漠區(qū)。根據(jù)地下水開采強(qiáng)度，在各地下水基本類型區(qū)中劃分超采區(qū)、強(qiáng)開采區(qū)、中等開采區(qū)和弱開采區(qū)等4種開采強(qiáng)度分區(qū)。

監(jiān)測站均為基本監(jiān)測站，不設(shè)統(tǒng)測站和試驗(yàn)站?；颈O(jiān)測站由水位、水溫、水質(zhì)和開采量基本監(jiān)測站組成?；颈O(jiān)測站(水位、水溫、開采量)的監(jiān)測方式采用自動(dòng)監(jiān)測，水質(zhì)基本監(jiān)測站采取人工取樣化驗(yàn)分析。

5 監(jiān)測站布設(shè)數(shù)量

水位(水溫)基本監(jiān)測站共359個(gè)，其中，山間平原區(qū)7個(gè);山前戈壁平原區(qū)39個(gè);細(xì)土平原區(qū)249個(gè);荒漠區(qū)64個(gè)。

水質(zhì)基本監(jiān)測站共169個(gè)，其中，山間平原區(qū)3個(gè);山前戈壁平原區(qū)25個(gè);細(xì)土平原區(qū)105個(gè);荒漠區(qū)36個(gè)。

開采量基本監(jiān)測站利用開采井智能取水計(jì)量設(shè)施傳輸數(shù)據(jù)，故不設(shè)開采量基本監(jiān)測站。

6 水位監(jiān)測站典型設(shè)計(jì)

1)井深設(shè)計(jì)：山間平原區(qū)監(jiān)測目標(biāo)含水層為潛水，設(shè)計(jì)井深為80～100 m，典型設(shè)計(jì)井深取90 m;山前戈壁平原區(qū)監(jiān)測目標(biāo)含水層為潛水，設(shè)計(jì)井深為100～180 m，典型設(shè)計(jì)井深取140 m;細(xì)土平原區(qū)監(jiān)測目標(biāo)含水層為淺層地下水(含潛水和淺層承壓水)，設(shè)計(jì)井深為150～250 m，典型設(shè)計(jì)井深取200 m;荒漠區(qū)監(jiān)測目標(biāo)含水層為深層承壓水，設(shè)計(jì)井深為200～300 m，典型設(shè)計(jì)井深取250 m。

2)井徑設(shè)計(jì)：根據(jù)《地下水監(jiān)測站建設(shè)技術(shù)規(guī)范》、《地下水監(jiān)測規(guī)范》要求，并考慮井孔維護(hù)與管理的實(shí)際，確定監(jiān)測井井管采用直徑Φ219 mm鋼管。濾料厚度根據(jù)《機(jī)井技術(shù)規(guī)范》確定，填礫厚度110～140 mm，經(jīng)計(jì)算開口井徑為450～500 mm。粗顆粒地層開口井徑取下限，細(xì)顆粒地層開口井徑取上限。

3)管材選擇：監(jiān)測井設(shè)計(jì)井深90～250 m，地下水無腐蝕性，從延長監(jiān)測井使用年限，便于洗井和清淤等要求，確定井管管材選用鋼管，管件之間采用管箍焊接連接。

4)過濾器設(shè)計(jì)：山間平原區(qū)濾水管長度30～40 m;山前戈壁平原區(qū)濾水管長度20～60 m;細(xì)土平原區(qū)濾水管長50～70 m;荒漠區(qū)濾水管長50～70 m。選用鋼管穿孔纏絲過濾器，穿孔管為Φ219×6的鋼管，穿孔率為25% ～30%，穿孔管外墊筋為Φ6 mm的鋼筋11根，纏絲為Φ2.8 mm的鍍鋅鐵絲，并沿縱向錫焊6～8道。山間平原區(qū)和山前戈壁平原區(qū)纏絲間隙2.5～3 mm，填礫5～8 mm的礫石;細(xì)土平原區(qū)纏絲間隙1～1.2 mm，填礫3～5 mm的礫石;荒漠區(qū)纏絲間隙0.8～1 mm，填礫3～5 mm的礫石。

5)管外封閉：濾料頂部至不取水含水層之間采用黏土球封閉5～10 m，上部剩余部分可用黏土填實(shí)。潛水監(jiān)測井0～20 m封孔，混合取水井0～30 m封孔，承壓水監(jiān)測井0～70 m封孔。

6)沉淀管：規(guī)格采用Φ219×6的鋼管，長度根據(jù)監(jiān)測井井深而定，設(shè)計(jì)沉淀管長度5～10 m，管底用鋼板焊接封死。

7 監(jiān)測站輔助設(shè)施設(shè)計(jì)

1)井房設(shè)計(jì)：磚混結(jié)構(gòu)專用站房，墻體厚度為240 mm，建筑面積為7 m2。

2)井臺(tái)設(shè)計(jì)：監(jiān)測井開口井徑為500 mm，設(shè)計(jì)井臺(tái)尺寸為800 mm×800 mm×800 mm，高出地面0.4 m，井臺(tái)采用C20F200混凝土澆筑。

3)井口保護(hù)裝置設(shè)計(jì)：固定在井臺(tái)混凝土基座上的鋼管保護(hù)桶，鋼管厚度10 mm，直徑Φ426 mm，高度600 mm，澆筑井臺(tái)時(shí)預(yù)埋400 mm鋼管，井桶露出井臺(tái)200 mm，與預(yù)埋鋼管焊接。桶蓋與筒體之間用專用鎖，配制專用鑰匙。桶蓋要安裝工程塑料，以克服鋼制筒體的屏蔽作用。

4)井口固定點(diǎn)標(biāo)志設(shè)計(jì)：井口固定點(diǎn)標(biāo)志為100 mm×50 mm×10 mm矩形鋼板，焊接在井口內(nèi)側(cè)，距井臺(tái)頂面100 mm，井口固定點(diǎn)為永久性標(biāo)志，應(yīng)清晰、不易脫落。

5)標(biāo)識(shí)牌設(shè)計(jì)：標(biāo)識(shí)牌采用金屬材料制作，規(guī)格為長500 mm、寬200 mm、厚2 mm，安裝在站房外墻上。注明監(jiān)測站名稱、編號(hào)、監(jiān)測項(xiàng)目、所屬單位名稱、設(shè)置日期和保護(hù)級(jí)別等。

6)水準(zhǔn)石設(shè)計(jì)：水準(zhǔn)石均為混凝土標(biāo)石，分校核水準(zhǔn)石和基本水準(zhǔn)石。

8 信息系統(tǒng)

信息系統(tǒng)由監(jiān)測信息站、通信網(wǎng)絡(luò)、自動(dòng)監(jiān)測終端(水位、水溫、水量)3個(gè)部分組成。監(jiān)測終端將自動(dòng)采集到的信息，發(fā)送到州、縣兩級(jí)地下水監(jiān)測信息站，州、縣根據(jù)各自工作任務(wù)的不同，分別進(jìn)行分析整理，由州級(jí)傳送到自治區(qū)水利廳地下水監(jiān)測信息站。為保證信息的安全性，各級(jí)地下水信息站進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份，和自治區(qū)地下水監(jiān)測站構(gòu)成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和備份容災(zāi)中心，二者兩兩形成互為存儲(chǔ)、備份的體系。

1)州級(jí)信息站一處，設(shè)在昌吉州水科所，職能包括：接收和處理各縣市自動(dòng)監(jiān)測傳送的信息，經(jīng)過分析整理后，發(fā)送到省級(jí)中心站。

2)縣級(jí)信息站共設(shè)8處，站址分別設(shè)在昌吉州8個(gè)縣、市、園區(qū)的水利局。職能包括：接收和處理本縣市自動(dòng)監(jiān)測傳送的信息，并發(fā)送到地級(jí)中心。

信息站管理站房建筑面積300～500 m2，主要設(shè)備有：網(wǎng)關(guān)設(shè)備、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、信息接收系統(tǒng)、筆記本電腦、臺(tái)式計(jì)算機(jī)、激光打印機(jī)、巡測車等;軟件系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)接收和處理軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等。

9 注意事項(xiàng)

1)水位、水溫和開采量監(jiān)測設(shè)備應(yīng)具有多通信通道功能，直接傳送至各級(jí)信息管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫。

2)監(jiān)測設(shè)備應(yīng)注意新疆極端氣候?qū)υO(shè)備運(yùn)行的影響，做好防凍、防高溫、防水、防風(fēng)沙、防盜等。

3)專業(yè)技術(shù)人員的培養(yǎng)和配備應(yīng)是項(xiàng)目實(shí)施的重要內(nèi)容之一。

4)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)應(yīng)符合水利信息化建設(shè)要求，利于信息資源共享和后續(xù)擴(kuò)展。

［1］王宏.山西省地下水監(jiān)測站網(wǎng)存在問題及解決對(duì)策［J］.水利發(fā)展研究，2012(04)：73-75.

［2］張瑞萍.陜西省地下水監(jiān)測站網(wǎng)建設(shè)淺析［J］.地下水，2011(05)：65-66.

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1007-7596(2012)07-0057-02

2012-07-20

趙冬莉(1969-)，女，新疆昌吉人，工程師，研究方向：地下水資源管理。