昌吉州平原区地下水自动化监测网建设

2012-08-15赵冬莉

黑龙江水利科技 2012年7期

关键词：昌吉州平原区监测网

赵冬莉

(昌吉州水利科学技术研究所，新疆昌吉 831100)

昌吉州平原区地下水自动化监测网建设

赵冬莉

(昌吉州水利科学技术研究所，新疆昌吉 831100)

针对昌吉州地下水监测现状，以改善地下水监测条件，提高监测质量和效率，全面、客观地反映地下水动态变化为目的，从自动化监测站的选取、设备安装、自动监测和传输、信息处理等方面，对昌吉州地下水自动化监测网建设的布局、技术要点和注意事项进行论述。

地下水;自动化监测;监测网建设;昌吉州

0 引言

昌吉回族自治州地处天山北麓，准噶尔盆地东南缘。东连哈密地区，西接石河子市，南以天山分水岭为界，分别与吐鲁番地区、巴音郭楞蒙古自治州毗邻，北以古尔班通古特沙漠与塔城地区、阿勒泰地区接壤，东北以北塔山与蒙古国相邻。东西长541 km，南北宽285 km，总面积7.4万km2。昌吉州下辖两市5县2市1区，分别为玛纳斯县、呼图壁县、昌吉市、昌吉国家农业科技园区、阜康市、吉木萨尔县、奇台县和木垒县。驻有新疆生产建设兵团农六师和农八师等24个团场。

昌吉州是新疆比较干旱的地区之一，属中温带大陆性干旱气候，地表水资源的季节、时空分布不均，地下水超采，水资源严重短缺。目前，昌吉州国民经济各业供水总量为26.96亿m3，其中，地表水供水 15.31亿 m3，地下水供水11.65亿m3，地下水占总供水的43%。地下水资源在支持经济社会发展、保障城乡居民生活和维护生态平衡等方面发挥着十分重要的作用。

1 地下水监测站现状及存在问题

昌吉州地下水监测工作自1983年起已开展了30 a，目前，有水位监测站144个，水质监测站206个，水位监测站控制面积6 533 km2，均为利用农业生产井的人工监测站。监测站网存在数量不足、布局不合理、基础设施薄弱、监测手段落后、资料时效性、可靠性不高等突出问题，影响着地下水动态监测工作的有效开展。

2 建设的原则

2.1 科学建设的原则

监测网布设应在监测类型区划分、复杂程度分区和开采强度分区的基础上，以水文地质单元为统一布设的依据;以平行地下水流向为主与垂直地下水流向为辅相结合布设，做到平面上点、线、面结合，垂向上层次分明，深浅结合;尽可能利用“旧井更新”中关闭的生产井改建为监测站。

2.2 突出重点兼顾一般的原则

对大型水源地、地下水超采区、地下水开采强度高的地区进行重点监测，对人口稀疏、地下水开采强度较小的区域进行适当控制。

2.3 继承原则

为使地下水动态监测资料具有连续性、可比性，优先选取在现有的监测井相邻处建监测站。

2.4 技术先进原则

采取国家政策支持、发展前景明确的新技术和传输方式。

3 建设的范围及目标

建设范围为昌吉州5县2市1区(包括兵团驻州单位)的平原区，地理座标位于 E85°40'41″～ E91°09'0.4″，N45°45'3.2″～N45°19'47.6″，建设区总面积 59 769 km2(含兵团面积5 515 km2)，占昌吉州总面积的80%。在此范围内建设包含地下水水位、水温、开采量、水质监测等项目的地下水自动化监测网，以及地下水信息采集、传输、处理、分析、服务为一体的信息处理系统。通过地下水自动化监测网建设，使监测网布局更加科学合理，能够比较全面、客观地反映监测区的地下水动态，为昌吉州地下水资源合理利用与保护，提供水量、水位、水质、水温监测数据。

4 监测站分区及分类

根据SL 183-2005《地下水监测规范》，将昌吉州地下水基本类型区划分为4个区：自南向北分别为山间平原区、山前戈壁平原区、细土平原区和荒漠区。根据地下水开采强度，在各地下水基本类型区中划分超采区、强开采区、中等开采区和弱开采区等4种开采强度分区。

监测站均为基本监测站，不设统测站和试验站。基本监测站由水位、水温、水质和开采量基本监测站组成。基本监测站(水位、水温、开采量)的监测方式采用自动监测，水质基本监测站采取人工取样化验分析。

5 监测站布设数量

水位(水温)基本监测站共359个，其中，山间平原区7个;山前戈壁平原区39个;细土平原区249个;荒漠区64个。

水质基本监测站共169个，其中，山间平原区3个;山前戈壁平原区25个;细土平原区105个;荒漠区36个。

开采量基本监测站利用开采井智能取水计量设施传输数据，故不设开采量基本监测站。

6 水位监测站典型设计

1)井深设计：山间平原区监测目标含水层为潜水，设计井深为80～100 m，典型设计井深取90 m;山前戈壁平原区监测目标含水层为潜水，设计井深为100～180 m，典型设计井深取140 m;细土平原区监测目标含水层为浅层地下水(含潜水和浅层承压水)，设计井深为150～250 m，典型设计井深取200 m;荒漠区监测目标含水层为深层承压水，设计井深为200～300 m，典型设计井深取250 m。

2)井径设计：根据《地下水监测站建设技术规范》、《地下水监测规范》要求，并考虑井孔维护与管理的实际，确定监测井井管采用直径Φ219 mm钢管。滤料厚度根据《机井技术规范》确定，填砾厚度110～140 mm，经计算开口井径为450～500 mm。粗颗粒地层开口井径取下限，细颗粒地层开口井径取上限。

3)管材选择：监测井设计井深90～250 m，地下水无腐蚀性，从延长监测井使用年限，便于洗井和清淤等要求，确定井管管材选用钢管，管件之间采用管箍焊接连接。

4)过滤器设计：山间平原区滤水管长度30～40 m;山前戈壁平原区滤水管长度20～60 m;细土平原区滤水管长50～70 m;荒漠区滤水管长50～70 m。选用钢管穿孔缠丝过滤器，穿孔管为Φ219×6的钢管，穿孔率为25% ～30%，穿孔管外垫筋为Φ6 mm的钢筋11根，缠丝为Φ2.8 mm的镀锌铁丝，并沿纵向锡焊6～8道。山间平原区和山前戈壁平原区缠丝间隙2.5～3 mm，填砾5～8 mm的砾石;细土平原区缠丝间隙1～1.2 mm，填砾3～5 mm的砾石;荒漠区缠丝间隙0.8～1 mm，填砾3～5 mm的砾石。

5)管外封闭：滤料顶部至不取水含水层之间采用黏土球封闭5～10 m，上部剩余部分可用黏土填实。潜水监测井0～20 m封孔，混合取水井0～30 m封孔，承压水监测井0～70 m封孔。

6)沉淀管：规格采用Φ219×6的钢管，长度根据监测井井深而定，设计沉淀管长度5～10 m，管底用钢板焊接封死。

7 监测站辅助设施设计

1)井房设计：砖混结构专用站房，墙体厚度为240 mm，建筑面积为7 m2。

2)井台设计：监测井开口井径为500 mm，设计井台尺寸为800 mm×800 mm×800 mm，高出地面0.4 m，井台采用C20F200混凝土浇筑。

3)井口保护装置设计：固定在井台混凝土基座上的钢管保护桶，钢管厚度10 mm，直径Φ426 mm，高度600 mm，浇筑井台时预埋400 mm钢管，井桶露出井台200 mm，与预埋钢管焊接。桶盖与筒体之间用专用锁，配制专用钥匙。桶盖要安装工程塑料，以克服钢制筒体的屏蔽作用。

4)井口固定点标志设计：井口固定点标志为100 mm×50 mm×10 mm矩形钢板，焊接在井口内侧，距井台顶面100 mm，井口固定点为永久性标志，应清晰、不易脱落。

5)标识牌设计：标识牌采用金属材料制作，规格为长500 mm、宽200 mm、厚2 mm，安装在站房外墙上。注明监测站名称、编号、监测项目、所属单位名称、设置日期和保护级别等。

6)水准石设计：水准石均为混凝土标石，分校核水准石和基本水准石。

8 信息系统

信息系统由监测信息站、通信网络、自动监测终端(水位、水温、水量)3个部分组成。监测终端将自动采集到的信息，发送到州、县两级地下水监测信息站，州、县根据各自工作任务的不同，分别进行分析整理，由州级传送到自治区水利厅地下水监测信息站。为保证信息的安全性，各级地下水信息站进行数据存储和备份，和自治区地下水监测站构成数据存储和备份容灾中心，二者两两形成互为存储、备份的体系。

1)州级信息站一处，设在昌吉州水科所，职能包括：接收和处理各县市自动监测传送的信息，经过分析整理后，发送到省级中心站。

2)县级信息站共设8处，站址分别设在昌吉州8个县、市、园区的水利局。职能包括：接收和处理本县市自动监测传送的信息，并发送到地级中心。

信息站管理站房建筑面积300～500 m2，主要设备有：网关设备、数据库服务器、信息接收系统、笔记本电脑、台式计算机、激光打印机、巡测车等;软件系统包括数据接收和处理软件、数据库系统等。