关于提升国家地下水监测体系和综合分析能力的研究与思考

章树安，孙 龙，杨桂莲

（水利部国家地下水监测中心，100053，北京）

地下水作为重要的战略资源和生态环境的控制性要素，因其分布广泛、水质优良、开发成本低等特点，是我国城乡生活和工农业生产用水的重要水源，在缓解水资源供需矛盾、维护生态环境健康等方面发挥了重要作用。然而，一些地区由于过度开发利用地下水，引发了一系列生态与地质环境问题，如地下水水位持续下降、河道断流趋势加重、湖泊湿地萎缩、泉水干涸、海水入侵、水质污染、地面沉降、地裂缝等，严重制约了经济社会高质量发展。

地下水监测是对地下水的水位、水温、水量和水质等动态要素进行监测和调查的过程。认识和掌握地下水动态变化特征，是科学评价地下水资源、制订合理开发利用与有效保护措施、减轻和防治地下水污染及其与地下水有关的地质灾害和生态环境问题等所必需的基础信息。随着国家地下水监测工程的竣工验收，我国已形成了覆盖全国31个省份及新疆生产建设兵团的国家级自动监测站网，测站总数达20 469个，工程已发挥了明显成效。

党的十九届五中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》明确提出，加强水利基础设施建设，提升水资源优化配置和水旱灾害防御能力；实施国家水网等重大工程，推进重大生态系统保护修复等重大项目建设；实施国家节水行动，建立水资源刚性约束制度。因此，在“十四五”时期推进国家地下水监测体系和综合分析能力现代化是贯彻落实习近平总书记“十六字”治水思路，支撑水资源刚性约束的必然要求，是提升水资源科学配置调度、推进重大生态系统保护修复项目建设的重要举措，是服务水利和经济社会高质量发展的内生动力。

一、我国地下水监测体系

1.我国地下水监测主要发展历程

据全国水文统计年报数据，至2015年，全国水文机构共有地下水基本监测站点约16 800处，主要集中在北方地区，南方地区基本空白。大部分监测站主要利用生产井、民井，通过委托观测人员进行人工观测，采用的测量工具主要是测钟，监测要素主要为埋深；监测频次以五日为主，部分站也有每日和十日观测，信息报送方式为信件、电话等。地下水监测频次低、时效性差，监测数据质量总体不高。

“十二五”时期，伴随着最严格水资源管理制度实施和华北地下水超采综合治理，人工监测难以满足水资源监管要求，北京、天津、河北等地新建了部分地下水自动监测专用井，监测要素主要为水位（埋深），一定程度上解决了信息时效性差的问题，但受技术条件限制，自动测报系统稳定性较差，监测仪器设备故障率较高。

党的十八届五中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》提出“建设国家地下水监测系统，开展地下水超采区综合治理”。2015年9月，由水利部、原国土资源部联合申报并分别实施的国家地下水监测工程开工，工程总投资约22亿元，其中水利部分11亿元。水利部建设部分于2020年1月通过竣工验收，这标志着国家级地下水自动监测体系基本建立，形成了丰硕的建设成果。

2.国家地下水监测工程主要建设成果

水利部建成了1个国家地下水监测中心、7个流域监测中心、32个省级（含新疆生产建设兵团）监测中心、280个地市级分中心以及10 298个国家级地下水自动监测站。工程建设成效明显，主要表现在以下几个方面：

①建立了比较完整合理的国家级地下水监测站网，填补了南方地区地下水监测站网的空白，北方主要平原区站网密度显著提高，自动监测站网密度达到5.8个/1 000 km2。实现了对全国大型平原、盆地及岩溶山区350万km2地下水动态的有效监测。

②建成了功能较完善，覆盖国家、流域、省、地市四级中心的国家地下水监测系统，并与自然资源部实现了监测数据全面共享，实现了全国监测数据自动采集传输、接收处理、交换共享、分析评价等全业务流程信息化，地下水监测频次、时效性和监测数据质量明显提高。

③建成了具备100多项地下水水质指标检测能力的实验室，超过了《地下水质量标准》（GB/T14848—2017）93项指标的检测要求，地下水水质检测能力大幅度提升。

④形成了完整的工程建设、地下水监测和应用标准体系，在水利系统培养了一批熟悉地下水工程设计、建设管理、运行维护等业务，又掌握信息技术的复合型人才。

工程取得的监测数据和分析评价成果已在华北地下水超采综合治理、河湖生态补水效果评估、全国地下水超采区水位变化通报、地下水管控指标确定、南水北调受水区地下水压采评估、西辽河流域“量水而行”水文监测分析评价、三江平原地下水压采方案制定等工作中发挥了重要作用，取得了显著的社会和生态效益，并将为我国水资源合理开发利用与优化配置、农业结构调整、工业发展布局、城市发展规划、生态环境保护等提供重要支撑和服务。

二、准确把握“十四五”时期地下水监测的新形势与新任务

根据党的十九届五中全会精神，要准确把握我国已进入新发展阶段，开启全面建设社会主义现代化国家新征程，必须坚定不移贯彻新发展理念，加快构建新发展格局，推动高质量发展。这为“十四五”和今后一个时期的水利高质量发展指明了方向。在总结国家地下水监测工程建设成效的同时，应清醒地看到，人民对优质水资源、健康水生态、宜居水环境的美好生活需要对水利改革发展提出了更高的要求，地下水监测工作支撑服务国家节水行动、建立水资源刚性约束制度仍存在一些发展不平衡不充分的问题。

1.深刻领会“三新一高”对地下水监测的新要求

从进入新发展阶段上来看，要深刻认识新老水问题相互交织，给我国治水赋予了新内涵、提出了新课题。解决水资源短缺、水生态损害、水环境污染问题，离不开地下水监测信息的基础支撑，赋予了地下水监测工作新任务。要实现更高质量、更有效率、更加公平、更可持续、更为安全的发展，就必须全面提升水安全保障能力，加快完善与国家水网工程、重大生态系统保护修复建设项目相匹配的现代化国家级地下水监测站网；必须要全面提升地下水监测与综合分析能力，提供更准、更快、更全面的地下水监测评价和预测预警等信息产品服务。

从贯彻新发展理念上来看，要坚持生态优先、节约优先、保护优先、绿色发展，全面支撑水资源监管，为生态文明建设添砖加瓦。要加强需求管理，强化水资源刚性约束，贯彻落实到地下水监测各项工作中；要努力实现对全国各县水资源承载能力评价，建立地下水承载能力监测预警机制，为地下水合理开发利用、节约与保护以及超采治理修复提供科学依据。

从构建新发展格局上来看，要实现高水平的自强自立，就要牢牢把握扩大内需这个战略基点，加快自主创新应用，实现高质量发展。要抢抓国家水网工程、数字中国现代化建设机遇，紧跟现代科技发展和监管服务对象需求变化，加大地下水规律分析和数字地下水技术攻关，加快地下水监测技术装备自主研发，全面推进基础设施、技术装备、信息系统等地下水监测体系和分析能力现代化，做好重点地区地下水的预报、预警、预演、预案，为提升水资源优化配置能力提供坚实的技术支撑。

2.当前地下水监测体系与管理需求的主要差距

国家地下水监测工程基本实现了对全国地下水动态变化的及时有效监测，极大程度地解决了以前地下水动态监测突出的薄弱问题。我国生态文明建设持续推进，以及最严格水资源管理制度考核工作不断强化，对地下水监测工作提出了更高要求。与新的要求相比，地下水监测还存在站网覆盖不全、重点区域站网布设密度不足、技术装备水平不高、信息服务能力有待加强等问题和短板。主要表现在以下三个方面：

（1）监测站网方面

目前，全国还有535个县级行政区为监测空白区域，涉及24个省级行政区。部分地下水超采区站网密度不足，部分地区达不到《地下水监测工程技术规范》（GB/T 51040—2014）的要求。据统计，全国浅层地下水超采区平均站网密度21.1站/1 000 km2，深层地下水超采区平均站网密度10.9站/1 000 km2。京津冀地区、西辽河流域、三江平原、松嫩平原、辽河平原及辽西北地区、黄淮地区、鄂尔多斯台地、汾渭谷地、河西走廊、天山南北麓、北部湾地区等重点区域平均站网密度与管理需求相比还存在不足。

（2）监测仪器设备方面

国家地下水监测工程一体化监测仪器设备总体运行正常，但在高海拔、高寒、高温、高湿等恶劣环境条件下的可靠性、稳定性较差，故障率偏高、数据报送质量不高；公网信号弱的偏远地区和2G基站退出维护地区存在数据报不出问题，亟须全面提升监测仪器设备的稳定性、可靠性以及信息报送的时效性，西藏、青海、新疆、黑龙江、内蒙古等地监测仪器设备需进行升级改造。

（3）数据与产品应用服务能力方面

国家地下水信息系统在数据深加工、多源数据融合应用方面尚未形成服务产品体系，在全国地下水超采区水位变化通报、超采区指标管控及预警、超采区动态评价、地下水资源实时评价、地下水水质影响因素综合分析等应用主题服务方面，还存在缺乏全业务流程的自动化与信息化处理能力等问题，亟须加强面向应用主题的信息化产品服务能力建设。

三、对国家地下水监测体系和综合分析能力提升的思考

国家地下水监测体系和综合分析能力现代化是水文现代化的重要方面，更是水资源管理与调配系统建立的重要基础。对国家地下水监测体系和综合分析能力全面提升，必须要充分考虑水资源管理流域和区域相结合的特点，必须要考虑水资源刚性约束制度的建立，必须要考虑各省实行最严格水资源管理制度考核的需要，本着“需求牵引、应用至上”原则，做好国家地下水监测体系和综合分析能力现代化提升有关工作。为各级政府决策和满足社会公众需求提供丰富的地下水水位、水量、水温、水质等全要素数据服务，基本满足生态文明建设、新时期治水思路和水利高质量发展要求。

1.监测站网

在充分利用国家地下水监测工程和地方已建自动监测站的基础上，以应用需求为导向，以“满足需求、适当超前”为原则，健全和完善国家地下水监测站网。充分考虑地下水资源管理、地质灾害防治、地质环境保护和生态环境修复等对地下水监测的需求，基本建成与水资源管理与调配系统、国家水网工程、重大生态系统保护修复建设项目相匹配的现代化国家级地下水监测站网，实现县级行政区地下水监测全覆盖。全国主要平原、盆地及低山丘陵地区基本实现地下水动态全面监控，监控面积从350万km2扩 大 至608万km2，全国地下水监测站网平均密度提升至约10站/1 000 km2，地下水超采区、生态补水区、生态脆弱区、海水入侵区等特殊类型区平均站网密度提升至30站/1 000 km2以上。

2.监测仪器设备

结合应用新一代监测、通信和信息化技术，立足于国家经济实力和社会发展水平，在充分借鉴国内外先进经验和国家地下水监测工程经验的基础上，充分应用北斗卫星、5G等新一代通信技术，全面升级一体化监测设备通信模块，实现主备双通道实时切换；全面应用适应恶劣环境条件下的地下水一体化监测设备，提高监测仪器设备在高原、高寒、高湿、高盐、高温差等恶劣条件下的稳定性、可靠性及自动传输能力，保证其实用性和先进性；积极研发与推广地下水水质采样整套技术装备，建立水质自动仪器设备检测实验室，提升水质自动监测信息质量；构建现代化国家地下水监测系统运维体系，培育形成以国内自主研发为主、具有一定规模和影响力的地下水监测仪器设备生产市场，实现研发和生产良性循环。

3.应用服务

在地下水信息服务系统方面，全面应用云计算、物联网、大数据、移动互联、人工智能、区块链等新一代信息技术，实现地下水监测信息采集、传输、接收、处理、分析等全业务流程自动化、信息化和智能化。全国地下水监测信息日均到报率、完整率、交换率达95%以上；构建国家水文水资源动态监测评价预警系统以及水文水资源精细化、标准化、智能化网格信息产品体系，全面实现地表水和地下水、水量和水质联合分析评价，实现当前应用主题的信息化处理和产品化服务，支撑建立水资源管理与调配系统、水资源承载能力监测预警机制和动态分析评价。

要紧跟现代科技发展和监管服务对象需求变化，加大地下水规律研究和数字地下水技术攻关，立足全面实现地下水预报、预警、预演、预案。坚持底线思维，突出数据安全和网络信息系统安全，建立基于国产密码应用的数据安全体系。统一技术标准，全面实现与各地区、各行业的信息服务产品交换共享。

四、结 语

“十三五”时期，我国地下水监测工作取得明显进步，特别是国家地下水监测工程竣工验收，标志着我国地下水监测体系初步建立，地下水监测技术水平和信息服务能力迈上了一个新台阶。在开启全面建设社会主义现代化国家新征程，水利和经济社会高质量发展客观上要求我们不断推进国家地下水监测体系和综合分析能力提升，全面落实好“十四五”时期水文现代化建设规划，加快推进国家地下水监测二期工程建设项目可行性研究、初步设计等前期工作，加快建立与国家水网工程、重大生态系统保护修复建设项目相匹配的现代化国家级地下水监测站网，紧跟现代科技发展和监管服务对象需求变化，提供更准、更快、更全面的地下水监测数据和分析产品服务，为国家节水行动、水资源刚性约束制度和水资源管理与调配系统等提供坚实支撑与服务。 ■