益阳市区地下水自动监测井网部署及建设概况

兰建梅 梅金华 潘卓

摘 要：本文根据益阳市区水文地质环境条件状况、城市规划发展等，科学合理部署了地下水监测井网。作为湖南省地下水井及自动监测平台建设示范，监测井网部署思路和自动化监测体系建设可为省内其他地区地下水监测提供借鉴。

关键词：地下水监测；自动监测；监测网部署；建设

地下水资源较之地表水资源要复杂得多：地下水本身质和量的变化以及引起地下水变化的环境条件和地下水的运移规律都不能直接观察，同时，地下水的污染以及地下水超采引起的地面沉降、地面塌陷等地质环境问题是缓变型的，一旦积累到一定程度，就成为不可逆的破坏。因此，合理开发利用、保护地下水就必须依靠长期的地下水动态监测工作。然而如何科学部署区域地下水监测井网，建设方便、快捷地下水监测平台，从而客观反映地下水环境状况，值得我们探讨和思考。

目前湖南省地下水专用监测井稀少、密度低，监测技术落后，信息服务能力较薄弱。益阳市是湖南省首个实施建设地下水自动监测平台体系的地区，作为省内地下水监测工程示范点，为下一步开展其他地区的地下水监测井网建设提供借鉴与参考。

1 自然地理概况

益阳市位于湘中偏北、资水下游，市辖资阳、赫山两区，素有“银益阳”之美称，是国家重要的商品粮、棉、鱼、猪生产基地。市区西南部属雪峰山之余脉，东部及东北部为洞庭湖平原，地势由西南低山丘岗逐渐向东北湖区平原倾斜。区内属中亚热带季风湿润气候，四季分明，雨水集中，降水多集中于4-8月，年平均降雨量1626mm。地表水系发达，河流、湖泊、水库众多。主要干流资江在市境内全长51km，为南北赫山、资阳两区的天然行政分界线。

2 水文地质概况

益阳市区地下水资源丰富，按其含水层结构、埋藏条件、水力特征等因素，总体上可划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙溶洞水、基岩裂隙水和红层孔隙裂隙水四大类、七个含水层（组），其基本特征见下表1。

3 地下水自动监测井网部署

3.1 总体部署思路

在充分调查及研究益阳市区水文地质环境条件的基础上，规划监测工作总体部署，确立了 “区域监测、重点监测、专项监测”的地下水监测网构架。监测工作总体上遵循以下三条思路：

（1）总体部署与分步实施相结合

按照《地下水监测规程》的布点原则、方法与密度，对全区进行网点总体部署。地下水监测工作的实施可划分为示范、推广和运行维护三个阶段工作。示范阶段工作是以总体部署方案为基础，根据工作项目计划及经费条件，选择15个井点（城区9个、地面沉降区2个、岩溶塌陷区4个）完成地下水自动监测设施的建设，初步完成数据管理网络平台建设和数据成果发布方式研究。在下一步监测工程项目开展及地方财政支撑下，逐步推广完善全区监测井建设和监测平台的运行维护。

（2） 区域监测与重点监测相结合

按区域监测网密度布设监测网点，监测地下水环境区域变化特征；对人口集中、人类工程活动频繁及地下水环境条件已经发生明显变化和异常的地区，加密布置监测点，进行重点监测。赫山矿泉水区域是本次重点监测区。

（3）分类监测与特殊目的监测相结合

地下水监测井类型包括地下水水位和水质。所有监测井均有水位监测功能，全方位监控区域地下水水位动态变化；在重要水源地、人口工业密集区、防污性能差的主要污染源分布区增设水质监测点，及时掌握地下水水质变化状况。考虑到岳家桥区段2011年底至2012年底发生了较大规模及高密度地面塌陷，特增设地面塌陷专项监测区。

3.2 地下水监测目的

（1）监测地下水水位的时空分布及变化特征、人类工程及环境变化对地下水的影响，为地下水规划、管理提供信息，为地下水开发利用提供依据；

（2）研究地下水污染机理，含水层参数的识别，污染物质运移与制定污染防治的方案和措施；

（3）监测探索地下水位变化与岳家桥地面塌陷地质灾害关系，分析地面塌陷发展趋势，为政府决策服务；

（4）为深层矿泉水研究积累基础资料，如矿泉水开发利用、城市建设所引起的水环境问题，为政府进行矿泉水开发利用、管理及环境保护等宏观决策提供技术服务。

3.3 地下水监测网布设原则与方法

（1）平面上点状、线状和面状控制性监测相结合，疏密得当

在地下水开发利用程度较高的乡镇如兰溪、泉交河、衡龙桥等设置点状监测井；在迎风桥-龙光桥-沧水铺-衡龙桥一带布设地下水流场剖面控制线，在迎风桥-兰溪-笔架山-欧江岔一线排污企业集中带布置地下水污染监控线；在东北洞庭湖堆积平原区设置地面沉降监测线；在岳家桥-衡龙桥地面塌陷区设塌陷专项监测点；整个监测区呈面状控制。

（2）垂向上深浅结合，以主要开采层位以上含水层的分层监测为主

根据不同水文地质条件和地下水开采利用现状，进行分层监测。城区矿泉水、西南基岩裂隙含水区、岳家桥-衡龙桥岩溶裂隙水区采用单层监测；东部湖积和冲积形成的掩埋或半掩埋阶地复式含水结构，主要含水层分上、下两层，沿河两岸居民稠密、地下水与地表水交换频繁、污染物质易渗入含水层，采取双层监测；东北部围垦湖积平原沉积层为明显的湖积韵律层，含水层平均厚度56m、多层，以深层承压含水层为主、厚度32.5～76.6m，含水饱和，采取以深层地下水为主的多层监测。

3.4 地下水监测网部署方案结果

为实现区域、重点和专项监测，将益阳市区分为赫山资阳基础监测区（区域监测）、益阳主城区及矿泉水监测区（重点监测）、岳家桥地面塌陷专项监测区（环境问题监测）三个部分，面积分别为1796km2、75.5 km2、37.5km2。全区共布设30个水位水温监测点，13个水质监测点。其中区域监测点11个点（水位11个、水质8个），重点监测15个点（水位15个、水质5个），专项问题监测4个（水位4个），详见下表2。

4 监测井及自动监测平台建设概况

4.1 监测井建设情况

本次示范阶段共建设了15个监测井，其中赫山城区9个、东北地面沉降区2个、岳家桥岩溶塌陷区4个，监测井全部是利用或改造原有钻机井，来之不易。监测井建设分井下及地面两部分工作。

井下工作：通过下钻清淤、洗井、抽水试验、测量等系列工作使利用机井达到监测井建设标准；

地面工作：包括井口保护装置、监测井房、监测警示牌及监测用地征地等工作。

4.2 自动监测系统平台建设概况

自动监测系统平台建设为已实施的15个监测井分站设备安装及调试和数据中心主站监控室建设两部分。地下水自动监测仪器采用西安欣源测控技术有限公司开发的多参数水文动态监测智能预警系统完成地下水水位、水温实时自动监测，该系统集数据采集、存储、发送、接收、存入数据库、数据检索、智能预测预警、辅助决策功能于一体，采用现代化的监测手段对地下水的各种参数进行监测。监测数据平台由数据采集系统、数据传输系统、数据接收系统及数据处理分析系统四个部分组成。数据采集装置分布于各监测井位置，通过井下传感器和遥测分站完成各监测井地下水各项实时数据采集工作，全天候自动运行；数据传输通过GSM无线通讯完成地面分站和中心主站的联接；数据接收由放置在监控中心的装备SIM卡的主站完成；数据处理分析由监控中心装备监测系统软件的工控机完成（简单示意图见下图1）。

目前益阳市区地下水自动监测系统稳定运行，全天候实时监测、智能预警15个监测井水位和水温情况。

5 结论及建议

本文根据益阳市区水文地质环境条件状况、城市规划发展等，依据《地下水监测规程》对整个区域进行了监测网点总体部署；遵循 “区域监测、重点监测、专项监测” 监测构架，在全区共布设30个监测点，其中区域监测点11个、重点监测点15个、专项监测点4个。目前示范阶段建设了15个自动监测井及地面分站设施、一个总站中心自动监测平台系统，全天候自动监测、预警监测井水文动态信息。

地下水自动监测能方便快捷地掌握地下水水文动态信息，增强相关职能部门对因地下水突变（主要为水位和水质等）可能引发的地质环境问题的快速反应及应急处置的能力，以达到灾害预警预报，及时采取有效措施防患地下水环境灾害的发生。然而地下水监测是一项长期持续的基础性工作，监测井一经建立，保持监测数据序列性非常必要，需要职能部门明确职责、规范管理，建立地下水监测专业队伍，保证经费来源，科学合理的管理地下水监测井、自动监测系统设施，以保证监测数据的真实性及有效性。

参考文献

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