甘肃地下水位监测方法研究论文

一、地下水水位监测概念

地下水水位监测是测量静水位埋藏深度与高程。在区域水位下降漏斗中心地段、重要水源地、缺水地区的易疏干开采地段，还必须测量稳定水位。

二、地下水水位监测目的

地下水系统识别。包括含水层参数识别；地下水资源评价；地下水时空分布特征；确定与地表水的联系；补给与排泄区的划分。

地下水资源开发。包括地下水最优开采方案设计；降落漏斗区圈定；地下水开采的影响。

水资源综合管理。包括控制地下水水位埋深；保护自然保护区；湿地修复；水管理措施的效果评价；跨界水流的确定。

三、地下水水位监测频率

国家级监测点：区域监测点每月测3次，城市监测点每月测6次。

省级监测点：区域监测点每月测3次，城市监测点每月测3～6次。

地区级监测点：用来补充省级监测点时，其监测频率与省级点相同；用来进行水位统测时，在每年低水位期、高水位期和12月30日监测，如果水位年度变化幅度﹤，则高、低水位期的统测，可只测其中的一次。

专门性监测点：根据监测目的和精度要求而定。

水位监测日期：每月监测6次时，逢5日、10日测(2月为月末日)；每月监测3次时，为逢10日测(2月为月末日)。

水位监测频率可根据地下水动态类型与特征及监测工作研究程度等因素，酌情增减，有条件的地区，应尽可能采用自记水位仪。

对于安装水位自动监测仪的地区，频率可以高至每日1次，或根据当地的条件自行设定监测频率。

四、地下水位监测成果的应用

根据当年地下水水位动态监测数据，分析和总结每个城市不同含水层的监测区面积，水位埋深区间。利用当年与上年度监测数据比较得出水位上升区、稳定区和下降区的面积，以及最大上升幅度和最大下降幅度，进而判断与上年相比城市地下水水位的变化情况。根据当年水位等值线图及多年水位变幅图判断区域或城市是否存在地下水水位降落漏斗及漏斗面积的变化情况、漏斗中心水位埋深及与埋深的变化情况。作为编写《主要城市和地区地下水水情通报》中地下水水位及降落漏斗部分内容的依据。

根据当年的地下水水位动态变化分析地下水的动态类型，多年的动态变化则作为判断该区域或城市多年地下水水位变化情况的重要依据，进而为地下水是否超采提供合理的依据，为政府部门提供不同地区地下水的开采方案。

以2011年全国主要城市地下水水位监测成果为例，2011年全国175个城市和地区监测地下水水位，其中142个城市监测浅层地下水，结果表明，与2010年相比浅层水位以稳定为主，水位下降的比例大于水位上升的比例。除了华北、西北地区以及安徽的城市以下降为主以外，其他大部分地区的城市水位总体以稳定为主。76个城市监测深层地下水，结果表明水位以稳定为主和以下降为主的城市比例几乎相同，水位以上升为主的城市比例稍小。华北、西北地区个别城市水位以下降为主，华东、中南、华南地区的城市水位以稳定和上升为主，个别下降。2011年全国已形成涉及83个城市181个不同面积大小的地下水水位降落漏斗，漏斗总面积约为79 492km2，其中面积超过100km2的大型降落漏斗有64个，有30个降落漏斗面积还在进一步扩大(以漏斗面积增加10km2计)。

4. 7. 1 区域地下水位下降与储耗量

储耗量是指因地下水位下降而消耗的储存量，即储存量的消耗量。根据地下水动态监测网资料及其动态特征分析，黑河流域中游大部分地区地下水水位已遭受人类活动的强烈干扰，多年水位动态呈总体下降趋势。中游地区自 1985 年以来南部山前倾斜平原下降 7～14m，细土平原中部下降 3～5m，细土平原北部下降 0. 3～2m; 20 世纪 90 年代地下水位监测资料表明，上述地区地下水位仍以大于 0. 05m/a 的速率下降，东南部山前倾斜平原区的下降速率已大于 0. 4m/a ( 图 1. 23～图 1. 25) 。

中游盆地区域地下水位的持续性下降，已使含水层中地下水的储存量连年不断地消耗。据 90年代地下水位降幅分区图及 28 个地下水位监测点资料 ( 表 4. 30) ，黑河干流中游平原地下水位下降可分为四个区，即基本稳定区、缓慢下降区、中速下降区、急速下降区。依此计算的各区平均年降幅和储存量的年消耗量 ( 即储耗量) 见表 4. 31，1990～1999 年间黑河干流中游地区地下水总储耗量为 2. 07×108m3/ a，其中南部和东南部山前平原的储耗量占到了总储耗量的 93%，而中北部细土平原的储耗量仅占总储耗量的 7%。

4. 7. 2 区域地下水位下降的成因分析

引起区域地下水位持续性下降的根本原因，根据水均衡原理分析，应是直接影响水位动态的地下水补排关系及补排量的变化。

黑河干流中游地区的地下水位多年来呈总体下降趋势，但区域地下水位降幅最大的地区并不在井灌集中的绿洲平原区，而发生在其上游地下水开采量小、河渠水入渗补给量大的山前倾斜平原和细土平原南部地区。这说明引起区域地下水位下降的主要原因不是开采地下水，而是河渠水入渗量减小导致的地下水补给量不足、难以平衡地下水径流排泄的必然结果。

事实上，黑河干流近 20 年来开展了大规模的水利化建设，先后在干流和各支流出山口建成了一大批蓄、引水工程，并进行了干支斗渠的高标准防渗衬砌。蓄、引水工程几乎全部控制了河川出山径流量，从而使出山河水的分配格局发生了重大改变; 干支斗渠防渗衬砌标准的提高，使渠系利用率会发生较大变化。黑河干流中游地区地下水主要接受出山河水及渠道引灌水的垂向入渗补给，其入渗量占地下水总补给量的 85%以上，因而河渠水入渗条件的较大变化将会对地下水补给量产生重大的影响。

表 4. 30 黑河干流中游地区 20 世纪 90 年代地下水位降幅分区表

表 4. 31 黑河干流中游地区 20 世纪 90 年代年均地下水储耗量计算表

注: ①储耗量是指储存量的消耗量，%为分区储耗量占总储耗量的百分比。

黑河出山径流量多年来呈周期性波动，无明显上升或下降趋势 ( 图 4. 4) ，但 20 多年来黑河径流却处在水文长周期波动中的下降段，其河道来水量呈总体减少趋势，平均年减少河川径流量0. 13×108m3( 图 4. 31) 。按河水入渗率 10%计，则减少河水入渗量 0. 01×108m3/ a。

黑河干流区的较大支流主要分布在东南部的民乐县境内，民乐县各出山河流的多年平均总径流量 4. 04×108m3/ a，干渠引水量 3. 78×108m3/ a，按渠道增加引水 60%、河道入渗率 80%计，因渠道引水减少的河水入渗量为 1. 81×108m3/ a。

张掖地区渠系利用率 1990 年为 0. 61，1998 年增至 0. 67，平均年增加 0. 008 ( 图 4. 32) 。近 10年张临高灌区平均引水 18. 80×108m3/ a，包气带消耗率按 20% 计，则因增加防渗措施而减少的渠水入渗量为 0. 12×108m3。

图 4. 31 20 多年来黑河干流出山年径流量变化曲线

图 4. 32 张掖地区干支斗渠利用率历年增长曲线

黑河干流近 10 年机井及其配套工程建设得到了较大的发展，开采井主要分布在细土平原的各灌区，农灌用水开采地下水量 1990 年 0. 64×108m3/ a，1999 年达到 2. 09×108m3/ a ( 表 4. 7) ，平均年增加开采量 0. 16×108m3/ a; 各灌区地下水开采对水位的影响较小，仅高台县骆驼城纯井灌区因开采量过大，已造成地下水位持续性急速下降，这种急速下降应是区域地下水位下降总背景下叠加开采降深的结果，但其开采影响范围不是很大。

由上述分析可知: 河流来水量自然变异而引起的入渗量减少为 0. 01×108m3/ a，水利工程建设导致的河渠水入渗量减少约 1. 93×108m3/ a，地下水增加开采 0. 16×108m3/ a，这些是造成地下水储存量消耗 2. 07×108m3/ a 的直接原因; 而水利工程建设引起的河渠水入渗减少量占储耗量的 93%，是引起区域地下水位持续性下降的主要原因。地下水补给量从 20 世纪 50 年代末到 90 年代末的变化也证明了这一点，各年代总补给量的减少量变化在( 1. 54～4. 07) ×108m3之间，总补给量减少率为 6. 58%～14. 57% ( 表 4. 32) 。

表 4. 32 黑河流域中游地区不同年代地下水补给量变化表

注: 20 世纪 50～80 年代数据源于甘肃省地矿局第二水文队勘查成果; 90 年代数据为本次计算成果。