地下水動態

地下水動態

在自然和人為因素影響下,地下水水位、水量、水質、水溫等隨時間的變化。研究得比較多的是潛水水位變化,它實際上反映了潛水含水層水量收入(補給)與支出(排泄)之間的關係.氣候是影響潛水動態最活躍的因素。

簡介

地下水動態thesituationoftheundergroundwater
地下水動態是指在有關因素影響下,地下水的水位水量、水化學成分、水溫等隨時間的變化狀況。地下水動態提供含水層或含水系統的系列信息。在驗證所作出的水文地質結論或所採取的水文地質措施是否正確時,地下水動態是十分重要的。地下水動態受氣候、水文、地質和人類活動等因素的影響,受氣候水文、地質等因素影響的,稱“天然因素影響的地下水動態”,受人類活動影響的稱“人類活動影響下的地下水動態”。

研究

在自然和人為因素影響下,地下水水位、水量、水質、水溫等隨時間的變化(見圖)。地下水動態研究得比較多的是潛水水位變化,它實際上反映了潛水含水層水量收入(補給)與支出(排泄)之間的關係。

影響因素

氣候是影響潛水動態最活躍的因素。雨季,降水入滲補給使潛水位上升,潛水礦化度降低;雨季過後,蒸發和徑流排泄使潛水位逐漸下降,在翌年雨季前出現谷值,潛水礦化度升高。這種一年中周而復始的變化,稱為季節變化。氣候的多年變化,則使潛水位發生相應的多年周期性起伏
地表水體附近,地下水動態受地表水的明顯影響。河水位上升時,近岸處的潛水位上升最快,上升幅度最大;遠離河岸,潛水位變化幅度變小,反應時間滯後。
氣候水文因素決定了地下水動態的基本模式,而地質因素則影響其變化幅度與變化速度。例如,承壓含水層受到上覆隔水層的限制,補給區動態變化強烈而迅速,遠離補給區則變得微弱而滯後。對於潛水,包氣帶厚度越大,滯留於包氣帶中的水便越多,潛水位的變化越滯後於降水。

人為因素

也可影響地下水的天然動態。例如,打井取水後,天然排泄量的一部或全部轉由采水井排出,如采水量超過補給量,地下水位則逐年下降。再如,利用地表水大水漫灌而不加強排水,潛水位將因灌水入滲補給而逐年上升,引起土壤次生沼澤化或鹽漬化。

意義

研究地下水動態有助於解決一系列理論和實際問題。分析地下水動態可以幫助查明補給來源,查明含水層之間或含水層與地表水體之間的聯繫情況。確定供水井的深度時,需要了解最低水位,以保證乾旱季節和乾旱年份的水量供應。計算地下水資源,必須具備一定年限的地下水動態觀測資料。監測人為活動影響下的地下水動態,可以及早發現不利變化(如鹹水入侵淡含水層,地下水污染),不失時機地採取措施。地震前地應力的變化會引起地下水位乃至水質異常變化。因此,觀測地下水動態可作為預報地震的一種輔助手段。監測地下水動態,需要布置有代表性的鑽孔、水井、泉等,組成控制性地下水動態觀測網。

地下水均衡

某一地區某一時間段內,地下水水量、鹽量等的收入與支出的數量關係。它與地下水動態密切相關。進行均衡研究所選定的地區,稱為均衡區。進行均衡研究的時間段,稱為均衡期。在某一均衡區的某一均衡期內,地下水水量(或鹽量)的收入大於支出,則表現為儲存量增加,稱為正均衡;支出大於收入,儲存量減少,稱為負均衡。從多年統計角度,氣象要素趨於某一平均值。因此,天然條件下地下水儲存量也趨於某一定值,即多年中不增不減。但在較短的時間內,氣候要素的波動則使地下水經常處於不平衡狀態,地下水量以及相應的水位、水質等隨時間發生變化,可見,地下水動態是地下水均衡的外部表現。
研究均衡時,分析地下水均衡的收入項與支出項,列出均衡方程式;通過測定各已知項,求算未知項。天然狀態下潛水(量)均衡方程式的一般形式為

地下水動態

式中地下水動態地下水動態為上(下)游潛水流入(出)量;Xf、Yf為降水(地表水)滲入補給量;Qt為越流補給量(取正值)或越流排泄量(取負值);Qd為潛水以或泄流形式向地表排泄量;Zc為水汽凝結補給潛水量;Zu為潛水面及其鄰接毛管水帶的蒸發量(包括土面蒸發及植物散發);μΔH為均衡期始末潛水儲存量的變化,其中μ為給水度,ΔH為均衡期始末潛水位變化值,上升取正值,下降取負值。在不同的自然條件下,式中各均衡要素所占的比重是不同的。
此外,還可以列出潛水鹽量均衡方程式或潛水熱量均衡方程式,以研究其鹽均衡或熱均衡。

監測頻率

A.地下水水質監測時間和頻率,對評價等級為一、二級的建設項目,宜分別在枯、豐水期和採樣一次。若評價工作時間不足一個水文年時,應在枯水期進行一次採樣。對評價等級為三級的建設項目,可只在枯水期進行一次採樣。對固體廢棄物堆積場的地下水水質監測,主要應在雨季進行,同時選有代表性監測井,進行水質、水位動態監測。對於建設項目投產後的動態監測工作,可作為建設單位環保監測的正常工作內容,按有關規定進行長期監測工作。
B.地下水水位、水量統測工作,宜選擇在當地的枯水期或地下水開採高峰期短時間(一般為3天)內一次完成。地下水開採高峰期可按當地機井集中農灌的時期確定。
C.地下水水位長期動態監測,一般每5—10天觀測一次。當遇特殊原因(如降雨或事故性排放)水位發生明顯變化時,應加密觀測次數。
D.若不專門進行地下水水溫預測評價時,可只在水樣採集時測定一次水溫,若進行專門水溫預測評價,可酌情加密水溫觀測次數。

監測儀器

地下水動態監測設備WS1040地下水動態監測設備WS1040
中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所自上世紀八十年代開始致力於地下水監測技術和監測設備的研究,先後承擔了國家“六五”、“八五”、“九五”科技攻關項目和部重點項目以及國家計委高技術套用發展項目等十餘項,完成了多種地下水動態監測儀器的研製,為解決地下水監測中的技術難關提供了服務和支持,為我國地下水監測整體水平的提高起到了積極的促進作用。
WS-1040地下水動態自動監測儀是中國地質調查局水文地質工程地質技術方法研究所在以往研究成果的基礎上,新近提交的新一代地下水動態監測儀器。該儀器是在原有的地下水動態自動監測儀器基礎上,增加了GSM通訊系統,通過使用GSM全球公共服務網,完成數據的無線傳輸,實現地下水的水位和水溫的遠程實時監測。該儀器可用於地下水位、水溫長期觀測、抽水井水位水溫監測、河水、湖泊、水庫等地表水監測以及工業用水管理等。能對地下水的水位和水溫動態變化進行長期自動監測。儀器的主體全部裝入一個不鏽鋼圓筒中,通過電纜配接感測器。儀器可以投入井中,因此便於保護,並克服了氣候及天氣影響,特別適合在露天的觀測孔中使用。主機內部有存儲單元,測量的數據自動保存在存儲單元內,可定期通過數據接口直接將監測數據傳入微機並完成儀器的參數設定;或在室內監測中心站通過有線數據機完成監測數據的回收和監測儀器的參數設定。其特點有:定時自動監測,自動存儲,定時周期任意設點;高精度、高解析度,穩定性好;抗干擾能力強,獨特的氣壓平衡裝置保證了儀器的測量值不受大氣壓變化的影響。
WS-1040地下水動態自動監測儀自研製成功以來已在一些地區推廣套用,實踐證明了全自動無人值守工作的優越性和較強的野外適應能力。為配合2008年北京的奧運會,北京地區安裝使用60套監測儀器,正在為北京地區地下水監測發揮著顯著作用。該監測儀既提高了監測技術的科技含量,又節約了人力資源,它將對我國地下水三級監測網點的最佳化布置起到積極促進作用。
技術指標:
測量範圍 解析度 精度
水位0~40M±1cm0.2%
水溫0~65℃0.1℃0.5%
存儲容量16000個數據電纜長度40米

監測規程

1.主題內容與適用範圍
本規程規定了對地下水動態長期監測網點的布設、監測項目及要求、監測和試驗資料的整編與分析、地下水水情預報、地下水均衡試驗及報告編制等項工作的基本要求。本規程適用於已經開採地下水或擬開採地下水的廣大區域和大中城市區開展地下水動態長期監測工作。在大、中型工礦基地開展地下水動態長期監測工作時,也可參照使用。
2.引用標準
GBJ27供水水文地質勘察規範
GB5084農田灌溉水質標準
GB5749生活飲用水衛生標準
GBl2998水質採樣技術指導
GBl2999水質採樣樣品的保存和管理技術條件
3.總則
3.1地下水動態是地下水的水位、水量、水質、水溫等要素隨時間變化的過程。地下水動態監測則是選擇有代表性的鑽孔、水井、泉等,按照一定的時間間隔和技術要求,對地下水動態進行監測、試驗與綜合研究的工作。
3.2地下水動態監測工作,可以分為對區域和城市區的長期監測及在水文地質工程地質勘查中進行的有限期監測兩類。本規程針對區域和城市區的長期監測工作而制定。
3.3地下水動態監測的目的是為了進一步查明和研究水文地質條件,特別是地下水的補給、徑流、排泄條件,掌握地下水動態規律,為地下水資源評價、科學管理及環境地質問題的研究和防治提供科學依據。
3.4地下水動態監測的基本任務
3.4.1在基本查明水文地質條件的基礎上,對於已經不同程度開採利用地下水或擬將開採地下水的廣大區域和城市範圍內,布設各級監測網點,以淺層地下水(潛水—微承壓水)及作為主要開採段的深層地下水(承壓水)為重點,進行地下水動態長期監測。
3.4.2在基本查明環境地質條件的基礎上,對於已經發生或者可能發生區域性水位下降、水資源衰竭、水質污染與惡化、海(鹹)水入侵、土壤鹽漬化、土地沼澤化、地面變形等環境地質問題的地區,進行地下水動態監測。
3.4.3在具有代表性的氣候帶和水文地質區域內,根據地下水均衡研究的需要,可建立相應規模和類型的均衡試驗場,研究地下水均衡要素及參數。
3.4.4每年在必要的時間發布主要城市和區域地下水水情預報。
3.4.5編制並提交《地下水動態監測年度報告》和《地下水動態監測五年報告》。
3.5應根據各省(區、市)水文地質條件的複雜程度、地下水開採利用程度、環境地質問題嚴重程度及地下水動態的研究程度,合理布設監測網點,因地制宜地選定監測方法。
3.6要依靠科技進步,逐步更新與改進地下水動態監測手段和方法,不斷提高監測質量和水平。同時要提高監測信息的傳輸、儲存和處理效率。
3.7地下水動態監測成果具有很強的時間性,對於調整開採利用地下水及防治環境地質問題十分重要,各級地下水動態監測單位應加強綜合研究,及時提交成果,並注意突出成果的實用性。
4.設計書的編制
4.1地下水動態長期監測設計書的編制,必須以上級主管部門下達的任務書為依據,按省域或地(市)區,也可按流域或水文地質單元進行編制。
4.2設計書分為總體設計、年度計畫及單項設計。總體設計是監測工作的總部署,一般以五年為期。總體設計批准後,編制年度計畫,對其中的專項工作可另編單項設計。
4.3總體設計書的內容主要包括:目的、任務、自然地理及水文地質條件概況、水資源開發利用與供需狀態、已經發生或可能發生的環境地質問題、監測網點布置與調整方案、技術要求、工作方法、工作量、儀器設備、人員組織、經濟預算等,並附監測區工作布置圖及其它必要的基礎圖件。
4.4編制設計書之前,應充分蒐集已有資料,並且了解地方政府對監測工作的需求。當基礎資料不足時,應進行補充調查。
5.地下水動態監測網點的布設
5.1地下水動態監測網點的分類
5.1.1地下水動態監測網點分為控制性監測網點和專門性監測網點。控制性監測網包括區域網和城市網兩類,其中布設有國家級(一級)、省級(二級)和地區級(三級)監測點。國家級與省級監測點構成控制性監測線和監測網,地區級監測點主要用來補充面上控制點的不足。專門性監測網點是為了研究和解決某些專門水文地質或環境地質問題而設定的監測網點。
5.1.2地下水動態監測點按監測內容可分為水位、水質、水量及水溫監測點,監測點應儘可能進行多項內容的監測。
5.1.3地下水動態監測點按監測方式可分為專業自測點和委託監測點。
5.2地下水動態監測網點的布設原則
5.2.1由國家級、省級、地區級監測點構成的監測網,總的布設原則是,對於面積較大的監測區域,
沿地下水流向為主與垂直地下水流向為輔相結合布設監測網;對於面積較小的監測區域,可根據地下水的補給、徑流、排泄條件布設控制性監測點。
5.2.2國家級地下水動態監測網點的布設
5.2.2.1國家級地下水動態監測網,是掌握一級水文地質單元地下水動態規律的國家基本網。網點的布設應以國家主要農業區、經濟開發區和主要城市為重點。
5.2.2.2國家級地下水動態監測網的重點監測目的層是,具有現實供水意義或開發利用遠景的主要含水層(組),以及與產生環境地質問題有關的含水層(組)。
5.2.2.3監測區內的名泉、大泉及開發利用程度較高的地熱井,應列為國家級地下水動態監測點。
5.2.2.4國家級區域地下水動態監測點,應在水文地質單元和含水層層序劃分的基礎上,依據地質環境背景和水文地質條件進行布設。主要布設在:
a.我國主要平原區和盆地區。
b.岩溶水具有供水意義的地區,以及已經產生或可能產生岩溶塌陷的地區。
c.大型紅層裂隙水盆地及山區基岩裂隙水具有供水意義的地段。
d.已經或將要形成區域環境地質問題的地區。
5.2.2.5當同一水文地質單元的主要監測線跨越省(區、市)界時,應經過協調構成統一的監測網
5.2.2.6國家級城市區地下水動態監測網點,應重點在以地下水作為主要供水水源的城市布設,以掌握地下水供水水源地的補給區、徑流區、水位下降漏斗區及遭受污染地段的地下水動態特徵。
5.2.3省級地下水動態監測網點的布設
5.2.3.1省級地下水動態監測網,應在國家級區域監測網的基礎上,進一步控制次一級水文地質單元及具有供水意義和前景的地區。
5.2.3.2省級地下水動態監測點的監測層位,除了符合5.2.2.2條之外,對於部分次要開採層也應進行監測。
5.2.3.3監測區內的代表性泉、自流井地熱井,應列為省級地下水動態監測點。
5.2.3.4省級區域地下水動態監測點的布設應考慮以下方面:
a.應控制二級水文地質單元的補給、徑流、排泄區,以及不同地下水動態類型區、水質有明顯變化的區(段)、不同富水地段和不同開採強度的地區。
b.為滿足地下水均衡計算或地下水資源評價的需要,在代表性水文地質參數區,應設定控制性地下水動態監測點。
c.在基岩地區的主要構造富水帶、岩溶大泉、地下河出口處,應布設監測點加以控制。
5.2.3.5省級地市區地下水動態監測點,要在國家級城市區地下水動態監測網的基礎上布設。布設時應考慮以下幾方面:
a.在城市供水水源地的補給、徑流、排泄區,污染源附近和水源地保護區,均應布設監測點。
b.在水源地應平行和垂直於地下水流向布設兩條監測線,以監測地下水位下降漏斗的形成和發展趨勢。
c.在查明水源地之間的相互影響或附近礦區排水對水源地的影響時,應於連線兩個開採區的地帶布設監測點。
d.為建立城市地下水均衡計算模型或地下水管理模型的需要,可在邊界處及計算分區內布設控制性監測點。
5.2.4地區級地下水動態監測網點的布設
5.2.4.1地區級地下水動態監測網的布設,主要是為了取得監測區內某一特徵時間(如枯、豐水期;地下水均衡計算的始末期)的地下水流場,或加強典型地段的地下水動態監測。監測點的建立應重點考慮以下幾方面:
a.補充區域或城市監測區控制性監測網點的不足。
b.區域性地下水水位下降漏斗區。
c.大型礦山排水對區域地下水構成影響的地區。
d.由於地下水位壅高而產生危害的地區,如土壤鹽漬化、冷浸田、沼澤化、水庫浸沒區等。
5.2.5專門性地下水動態監測網點的布設
5.2.5.1易發生環境地質問題的地區專門性監測網點的布設:
a.在因過量開採地下水而形成水位下降漏斗並導致地面沉降的區域內,應穿過漏斗中心按十字形布設監測線。其長度應超過漏斗範圍,以監測主要開採層位。
b.在已經發生岩溶塌陷或可能發生塌陷的地區,應設定監測岩溶水及其上覆鬆散岩層孔隙水水位動態的監測點。
c.在濱海平原地區、內陸鹽湖或鹽池附近,以及鹹淡水交替分布地區,為了確定鹽(鹹)水入浸程度或確定淡水的臨界開採量,應垂直於岸邊或邊界並沿地下水流向布設監測線。監測線應能控制淡水體、鹽水楔及淡水—鹽水過渡帶等部位,以監測地下水水位和水質動態及地面水體的水位變化。
d.地下水污染區監測網點的布設,應考慮到污染源的分布和污染物在地下水中的擴散形式,採取點面結合的方法,監測污染物質及其運移規律。監測的重點是易污染的淺層地下水及供水水源地保護
e.在因強烈開採中深層地下水而導致上層鹹水下滲的地區,應選擇代表性地段,設定鹹水與淡水(開採層)分層(段)監測孔,監測鹹水下移速度。
5.2.5.2地下水均衡計算採用動態資料求參時,專門監測點的布設:
a.為了獲得降水入滲係數和潛水蒸發係數,監測孔宜布設在地形平坦、水力坡度小、不受地表水和開採地下水影響、水位埋藏深度適宜和包氣帶岩性具有代表性的地段。
b.為了查明地下水與地表水體之間的補排關係,監測線宜垂直於地表水體的岸邊線布設。同時,應監測地表水體的水位變化。
c.為了查明含水層(組)之間的水力聯繫,應布設分層監測孔。
5.2.6控制性監測網點的密度
5.2.6.1控制性監測網點的密度,應根據水文地質條件、地下水供水程度及地下水動態監測工作程度合理地選定。
5.2.6.2水文地質條件可分為三類:簡單—地質條件簡單,單一含水層(組)、岩性及厚度比較穩定、補給條件與水質良好、環境地質問題少;複雜—地質條件複雜、多層含水層(組)、岩性及厚度變化大、補給條件與水質複雜、環境地質問題多;中等—介於簡單與複雜之間。
5.2.6.3地下水供水程度,依據地下水供水量占總供水量的百分比加以劃分。地下水供水程度每減少10%,監測點的密度相應減少5%。
5.2.6.4在已經掌握地下水動態規律的地區,監測點的密度可相應減少10%~20%。
5.2.7專門性監測網點的密度
專門性監測網點的密度依據具體任務而定。但是一般不應超過省級網點和地區級網點的10%~20%。
5.3地下水動態監測點的建設
5.3.1各類監測孔(井),必須具有地層岩性和井管結構資料。孔深、孔徑能滿足各項監測的要求。監測目的層與其他含水層(組)之間止水良好。
5.3.2監測孔的施工技術要求,必須符合水文地質鑽孔質量標準的有關規定。
5.3.3選擇監測孔時,應儘可能利用非開採井,以做到不受或極少受干擾,能保證進行常年連續監測工作。
5.3.4各類監測點的構成
5.3.4.1國家級監測點的構成:在主要監測線上,可設定專門監測孔或由勘探孔構成;在監測線以外,可由勘探孔、探采結合孔構成。應儘可能安裝自記水位儀或數字水位儀。
5.3.4.2省級監測點的構成:在主要監測線上,可由勘探孔、探采結合孔構成;在監測線以外,可由優質機井構成。
5.3.4.3地區級監測點的構成:可用機井、民井代替。
5.3.4.4專門監測點的構成:由專門監測孔構成或根據任務要求而定。
5.3.5每個監測孔必須建立卡片,作為永久檔案資料。卡片內容應包括:統一編號(代碼)、原編號、觀測點類別、位置、坐標、井位示意圖、地層岩性柱狀與井結構圖、監測目的層的、起止深度、孔口安裝、監測項目、建井日期、始測日期、監測記事、其他。
5.3.6監測孔的安裝:孔口一般應高出地面0.5~1.Om左右,特殊情況也可低於地面。孔口安裝保護帽,井周圍應採取防護措施。監測湧水量的監測孔(或自流井),儘可能安裝計量裝置;泉水出口處設定測流裝置
5.3.7水位監測孔(井)的起測處及附近地面必須測量高程。在監測孔(井)附近應選擇適當的建築物建立水準標誌。根據情況,每隔3~5年應進行部分檢測或全部複測。
5.3.8每兩年應測一次監測孔(井)深度,如有淤塞影響正常監測時,應及時處理。
6地下水動態監測項目及要求
6.1地下水水位監測
6.1.1地下水水位監測是測量靜水位埋藏深度與高程。在區域水位下降漏斗中心地段、重要水源地、缺水地區的易疏乾開採地段,還必須測量穩定動水位。
6.1.2水位監測頻率
6.1.2.1地下水水位最低監測頻率:
a.國家級監測點:區域監測點每月測3次,城市監測點每月測6次。
b.省級監測點:區域監測點每月測3次,城市監測點每月測3~6次。
c.地區級監測點:用來補充省級監測點時,其監測頻率與省級點相同;用來進行水位統一測量時,在每年低水位期、高水位期和12月30日監測,如果水位年度變化幅度小於1.5m,則高、低水位期的統測,可只測其中的一次。
d.專門性監測點:根據監測目的和精度要求而定。
6.1.2.2水位監測日期:每月監測6次時,逢5日、10日測(2月為月末日);每月監測3次時,為逢10日測(2月為月末日)。
6.1.2.3水位監測頻率可根據地下水動態類型與特徵及監測工作研究程度等因素,酌情增減。
6.1.2.4有條件的地區,應儘可能採用自記水位儀。
6.1.2.5對與地下水有水力聯繫的地表水體的水位監測,應與地下水水位監測同步進行。
6.1.3水位監測精度:靜水位測量,兩次測量最大誤差不大於±1cm/lOm。
6.1.4測水位的量具需每季校核一次,及時消除系統誤差。在水面很深和高(低)溫下測量時,應進行拉長和熱脹(冷縮)的校正。
6.1.5每次監測水位時,均應記錄觀測井是否曾經抽過水,以及是否受到附近的井抽水影響。
6.2地下水水量監測
6.2.1單井湧水量監測
6.2.1.1在水位多年持續下降的開採區內,選擇部分代表性國家級監測點與省級監測點(或附近同一層位的開採井)作為湧水量監測點。利用水錶或孔口流量計,在動力條件不變的情況下定期監測,可視水量變化大小,每月或每季監測一次,同時取得水位資料。
6.2.1.2選擇代表性自流井定期監測湧水量。根據流量的穩定程度確定監測頻率,一般情況下可每月10日監測一次。
6.2.2開採量調查統計
6.2.2.1城市區開採量調查統計:
a.調查與統計城市集中供水的開採井,企事業單位自備井及市郊區農用機井的生產井數量、運轉情況及其開採量。
b.應按地下水類型與含水層類型,以及工業、農業、生活、市政用水,分別進行調查統計。
6.2.1.2在進行區域開採量調查統計時,應按行政區或水文地質單元分別加以統計。其調查方法如下:
a.蒐集各類開採井數、實際利用率、各類作物種植面積、年灌水次數等基本情況。
b.在農業井灌區,可採用平均單井出水量法與平均灌水定額法相互驗證。
c.建立農業開採量調查試點,選擇代表性區段(指不同含水層組、不同開採井型、不同農作物區)分別建立開採量調查試點村。每個試點村選擇若干代表性開採井,分別作系統監測記錄,全年逐日記載各井的抽水時間、出水量、灌水次數、灌溉面積、作物種類、灌溉方式、耗電(油)量等。
d.通過試點獲得的資料、全區井灌面積和運轉井數,統計全區農業開採量及其他用途開採量,進而統計出全區地下水開採量。
6.2.3泉流量的監測
6.2.3.1根據泉水流量大小,選擇容積法、堰測法或流速儀法測流。必須按其測流方法要求進行操作。
6.2.3.2計量水量的儀器,必須滿足測量精度要求,水量誤差在5%以內。要定期檢驗儀器誤差,並及時校正。
6.3.1地下水開採區的水質監測
6.3.1.1依據區域和城市區地下水水質分布規律及其動態特徵,布設水質監測點。應將所有的國家級城市區水位監測點、30%~50%的國家級區域水位監測點、30%的省級水位監測點及特殊水質分布區的水位監測點,同時作為長期水質監測點。
6.3.1.2水質測定項目:國家級監測點以水質全分析為主;省級監測點以水質簡分析為主,但水質全分析不少於水質簡分析的20%。
a.水質簡分析測定項目:感官性狀(色、渾濁度、臭、味、肉眼可見物)、pH值、鉀加鈉、鈣、鎂、銨、重碳酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽、氯化物、硝酸鹽(以氮計)、總硬度(以碳酸鈣計)、游離二氧化碳、溶解性總固體等。
b.水質全分析測定項目:包括簡分析項目並增加測定氟化物、碘化物、磷酸鹽、亞硝酸鹽、氫氧化物、侵蝕性二氧化碳、可溶性二氧化矽、永久硬度暫時硬度、化學耗氧量、生化需氧量、總鹼度、總酸度、鉀、鈉、全鐵、銅、鉛、鋅、錳、鎘、鑽、銀等。在監測過程中,可根據需要調整測定項目。
6.3.1.3水質監測頻率:每年應對水質監測點總量的50%進行採樣監測。其中,淺層地下水和水質變化較大的含水層,每年豐、枯水期各采一次水樣;深層地下水和水質變化不大的含水層,每年在開採高峰期采一次水樣。其餘50%水質監測點,可以每2~3年在開採高峰期普遍採樣一次。
6.3.2地下水污染區的水質監測
6.3.2.1地下水污染區水質測定項目,在水質簡分析或全分析的基礎上,按不同污染源所排放的污染物,分別增加以下測定項目:
a.工業污染源:必測項目有揮發酚、氰化物、六價鉻、總鉻、砷、汞及其他有毒有害物勇
b.生活污染源:必測項目有硝酸鹽、亞硝酸鹽、氨氮、生化需氧量、化學耗氧量、陰離合成洗滌劑、細菌總數、總大腸菌群及其他有毒有害物質。
c.農業污染源:可測定有機氯、有機磷等,並根據當地施用的其他農藥和化肥成分,確定測定項目。
d.熱污染源:對來自地下熱水的污染,可測定與熱水有關的有害微量元素;對來自人為排放熱量的熱污染,可測定溶解氧,並測量水溫。
e.放射性污染源:應測定總α放射性及總β放射性。
f.酸雨(或鹼雨)的監測:在出現酸雨(或鹼雨)的地區,應測定雨水樣品中的pH值、二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮等。
6.3.2.2地下水污染區的水質監測頻率:應在6.3.1.3條的基礎上,根據污染源種類、污染方式及污染途徑的不同,分別確定採樣次數和採樣日期。樣品應在排污前、後和雨季前、後採取。
6.3.3鹽(鹹)水入侵區的水質監測
鹽測海水入侵或鹹水界面下移的專門監測孔的水質測定項目,以水質簡分析(或以氯離子、電導率等某些專項指標)為主,每季(或月)採樣一次。有條件時,可安裝電動含鹽量記錄儀進行監測,並嚴格按其要求製作標定曲線等。
6.3.4地方病區的水質監測
在氟中毒與地甲病區,應分別測定地下水中的氟與碘;在大骨節病、克山病區,應測定地下水中的腐植酸、硒、鉬;在肝癌、食管癌高發病區,應測定地下水(飲水)中的亞硝酸鹽、亞硝銨、以及其他有關微量元素和重金屬含量。
6.3.5為工業、農業、生活用水及對地下水污染評價而進行的地下水水質監測,依據相應評價標準,確定測定項目。
6.3.6在監測孔中採樣,必須抽出井管水之後採取。如果監測孔不能採樣,可選用附近同一層位的開採井代替。
6.3.7採樣和送檢的規定
採樣的容器、洗滌、採取、保存、送樣和監控等,應按照GBl2998和GBl2999執行。
6.4地下水水溫監測
6.4.1地下水水溫監測可與區域網或城市網水質監測同步進行。對於淺層地下水,以及水溫變化較大時,應每月監測1~2次;對於深層地下水,以及水溫變化較小時,可以每季度監測一次。
6.4.2利用專門設定的監測孔測水溫時,應將電測水溫計的探頭或緩變水溫計置於含水層過濾器部位,記錄所測深度和當時氣溫。利用開採井測水溫時,可測孔口水溫,同時測氣溫。
6.4.3水溫計的結構和精確度,必須滿足在鑽孔內和泉水中的測溫要求,允許誤差不超過±0.1℃。在典型監測孔內,應儘可能安裝水位水溫自動記錄儀。
6.4.4地下熱水水溫的監測
對於已經開發的地熱田,應在地熱資源勘查的基礎上,重點監測地熱井的溫度與壓力變化,監測頻率一般為每月監測3~6次。
7地下水均衡試驗場的布設與基本要求
7.1組建地下水均衡試驗場的目的是,通過人工模擬試驗和各種監測手段,研究天然狀態和人為活動影響下,地下水的形成條件及包氣帶水分運移規律等,為地下水均衡計算提供有關參數。
7.2地下水均衡試驗場的主要任務
7.2.1建立地中滲透儀,以獲取不同岩性、不同水位埋藏深度,以及不同氣候條件下的降水入滲補給強度、降水入滲補給係數、潛水蒸發強度及潛水蒸發係數。
7.2.2運用地中滲透儀,模擬不同農作物與不同灌溉方式條件下的灌溉水回滲補給強度,求取灌溉水回滲補給係數、潛水蒸發蒸騰強度及潛水蒸發蒸騰係數。
7.2.3利用地中滲透儀進行包氣帶不同岩性土柱的吸附試驗,進行天然條件下岩土對有毒有害污水吸附淨化能力的試驗研究。
7.2.4通過中子水分儀負壓計的監測,獲取不同岩性、不同水位埋藏深度條件下,包氣帶含水量和水分勢能運移規律,以及“零通量面”的時空分布特徵。
7.2.5設定氣象觀測場,以獲取有關氣象資料。
7.2.6不斷改進試驗方法,加強對投資少、見效快、簡易型、可移動的試驗手段的研究與創新。
7.3地下水均衡試驗場的布設
7.3.1地下水均衡試驗場,主要布設在孔隙潛水地區。在不同的氣候帶(大致相當於每個行政大區),可設定一處比較大型的綜合性試驗場。
7.3.2每個省(自治區)可根據本地區的氣候、地貌、水文地質條件的差異和對研究項目的需要程度,以及相鄰地區試驗場資料是否適合本地套用等,決定是否需要建立試驗場及其數量與規模。
7.3.3試驗場必須布設在遠離建築群並能防止洪水淹沒的地段。
7.4地下水均衡試驗的主要內容
7.4.1地中滲透儀的組建
7.4.1.1常用的排水—補償式地中滲透儀,由地中滲透蒸發皿(簡稱試皿)、地下觀測室和地下導水管構成。
7.4.1.2地中滲透蒸發皿的設定
a.試皿上部盛裝代表性土樣。樣品有原狀與擾動之分,擾動土樣應保持天然狀態容重。試皿底部裝填砂礫石及濾網等,供過濾用。
b.每個試皿安裝一套靈敏度較高的定水頭補水器、平衡杯和集水瓶等。
c.比較理想的試皿截面是不小於4m2。一般情況可建一組同一岩性、同一水位埋深、不同截面的試皿,以便進行對比試驗。
d.試皿中的水位梯度:每組試皿的水位梯度應不少於3個;水位梯度差在4m深度內一般為0.5~1m,深度大於4m時為1.0~2.0m。試皿的最大深度,以接近地下水水位為宜。
e.試皿皿口一般應稍高出地面,並保持同一水平高度。在皿口處應設定溢流管,以記錄暴雨時溢出的水量。
f.在同一組試皿內,可種植有代表性的農作物,並按當地的灌溉方式和灌水量按時灌溉。
7.4.1.3地下觀測室的設定
a.觀測室頂部可稍高出地面,但應防止觀測室影響試皿的日照、蒸發和降水量。
b.觀測頻率:每日於當地地方太陽時8時和20時觀測。冬季每日8時觀測一次即可,雨季和旱季適當增加觀測次數。
c.按不同試皿截面換算水層厚度時,水量讀數單位以毫米計。
d.觀測時如發現異常,應及時檢查分析原因,發現問題應立即處理。
7.4.2包氣帶水分運移的監測
7.4.2.1建立中子監測孔,利用中子水分儀監測包氣帶含水量變化。
7.4.2.2設定若干組負壓計,監測包氣帶水分勢能變化。負壓計間距從地表往下由密漸疏,監測點位及監測時間與中子水分儀同步進行。
7.4.2.3對儀器設備應進行質量檢驗、仔細標定、準確安裝、不斷更新。
7.4.3氣象觀測場的設定
7.4.3.1觀測項目:降水量、水面蒸發量、地溫、凍結深度、氣壓等為必測項目,其次為氣溫、濕度、日照、風速和風向等。大型試驗場必須全部觀測,小型試驗場除必測項目外,其餘可以蒐集。
7.4.3.2降水量和水面蒸發量應重點監測。可設定地面降水量觀測。水面蒸發量監測,除設定普通小型蒸發皿外,還必須設定改進後的E601型水面蒸發器,對於特大型試驗場,還應設定大型水面蒸發池
7.4.3.3氣象觀測場的設定與安裝、觀測頻率和觀測時間,按《地面氣象觀測規範》(中央氣象局)執行。
7.5地下水均衡試驗資料的整編
7.5.1地中滲透蒸發試驗的監測資料,必須編制月報表、年度匯總表及各項分析圖表等。
7.5.2包氣帶含水量和水分勢能監測資料、應按時間順序編制監測資料匯總表,並繪製代表時刻的垂向變化曲線。
7.5.3每年試驗結束後,應提交地下水均衡試驗研究成果年度報告。
8地下水動態監測資料的整編與分析
8.1基本要求
8.1.1對各類地下水動態監測點,應統一系統編號,並編制地下水監測點基本情況一覽表。
8.1.2地下水動態監測與各項試驗的原始資料,必須按質量管理和科技檔案管理的規定進行檢查、驗收和歸檔。
8.1.3地下水動態監測資料,要分別詳細編制年報表和有關圖表。
8.1.4經優選後的地下水動態監測資料(包括基本情況),應按統一要求存入資料庫系統。
8.1.5對於蒐集的氣象、水文、水利、環境等資料,應按時間順序與歸檔要求分類整理成資料系列。
8.2地下水動態監測點統一編號原則
8.2.1國家級地下水動態監測點的統一編號
為將觀測資料存入“動態資料庫”系統,應對觀測點進行統一編號。編號由11位數字組成:第1、2位數字填寫流域代碼;第3至第8位數字按GB2260--86《中華人民共和國行政區劃代碼》相應填寫省至縣級的行政區劃代碼;第9、10、11位數字填寫井孔順序代碼。
8.2.2省級各類監測點的統一編號由7位數字組成:第1至第4位數字按GB2260—86填寫地區、市或縣的行政區劃代碼;後三位數字為觀測點的順序代碼。
8.2.3地下水水質、水溫、湧水量監測點與水位監測點相同時,採用統一編號,否則,另行編號。
8.2.4每一個市或縣級行政區內,各類各級監測點的順序代碼必須統一排序、不得重複。監測點必須調整時,原編號隨之廢棄,並且,新孔不能占用。如果按照技術要求新孔監測資料可以與老孔資料連續使用,則需要特別說明。
8.3地下水水位資料的整編與分析
8.3.1地下水水位資料的整編
8.3.1.1地下水水位年報表的編制內容包括:基本情況、水位標高和水位埋深、每月及年(日曆年)內的水位特徵值(最高、最低、平均)、水位變化過程曲線、影響因素分析等。其中水位月平均值和年平均值的計算規定如下:
a.每月監測6次者,月平均值採用算術平均法計算。
b.每月監測3次者,當水位變化較小時,月平均值採用算術平均法計算;當水位變化較大時,月平均值採用加權平均法計算,其公式為:
式中:—水位月平均值(m);
—分別為上月末與本月各次水位值(m);
—分別為上述4次監測日之間的日期間隔(d)。
c.年平均水位的計算:當各月的觀測次數相等時,以全年水位合計數除以全年總觀測次數;當各月的觀測次數不相等時,則以各月水位平均值的平均值作為年平均水位。
8.3.1.2對於偶然缺測,必須予以插補後方可進行特徵值的統計。插補方法:
a.內插法:根據相鄰監測值,按直線比例原理進行內插。
b.趨勢法:按以往水位變化規律,連線或外延水位變化曲線,求缺測日的縱座標值。
c.相關分析或回歸方程推求法:利用同一水文地質單元內的相鄰監測孔與擬插補監測孔的同日水位資料,點繪相關曲線或推求回歸方程,求出其插補值。
d.連續缺測兩次以上者,應視為缺測,不再允許插補。
8.3.1.3自記水位儀或數字水位儀監測資料,應每月逐日記載,單獨編制年報表。每日水位值的確定方法:將每日的水位變化劃分為若干時段,當水位變化很小時,用算術平均法求出各時段的平均值,作為當日的水位值:當各時段水位變化差別較大時,應分析是否有干擾,若消除干擾後變差仍然較大,則採用加權平均法求取每日水位值。
8.3.2地下水水位監測資料的分析與整理
8.3.2.1編制代表性監測點的地下水水位動態及影響因素綜合圖表。
8.3.2.2根據全年地下水水位監測資料,劃分地下水水位動態類型和動態成因類型,並編制相應圖、表。
8.3.2.3運用數理統計方法,分析多年地下水水位動態類型、變化幅度、變化趨勢等。
8.3.2.4編制枯、豐水期地下水水位埋藏深度及等水位(壓)線圖,並確定地下水水位下降漏斗區的範圍。
8.3.2.5編制當年末與上年末同期水位變化差值分布圖。表示出水位上升區、下降區及其變化差值。
8.3.2.6編制歷年地下水水位下降漏斗演變剖面圖,並分析演變趨勢。
8.3.2.7分析基岩觀測孔水位變化時,應考慮固體潮及氣壓等因素的影響。
8.4地下水水量監測資料的整編與分析
8.4.1地下水水量監測資料的整編
8.4.1.1編制單井湧水量年報表、單井湧水量調查統計表,自流井(泉)流量年報表、泉流量調查統計表。
8.4.1.2編制開採量調查試點資料匯總表。內容包括:每眼開採井每月的開採時間、開採量、灌溉畝數、灌溉次數、作物種類、畝次灌溉水量及井、泵的基本情況等。
8.4.2地下水水量監測資料的分析
8.4.2.1編制代表性監測點單井出水量變化過程及影響因素綜合圖表。
8.4.2.2編制代表性泉湧水量變化過程及影響因素綜合圖表。套用多年資料求得泉水量衰減方程及其消耗係數,計算泉湧水量的保證程度。
8.4.2.3按行政區或水文地質分區統計年度地下水開採量,編制開採井密度分布圖、開採模數分區圖等圖件。
8.4.3地下水水量均衡計算與評價
8.4.3.1供水以地下水為主或水資源比較緊缺的城市或地區,應按年度進行地下水均衡計算。
8.4.3.2分析監測區內天然和開採條件下的補給、徑流及排泄條件,確定地下水均衡計算模型。研究程度較高的城市區,應儘可能採用數值法計算。
8.4.3.3補給項一般包括:降水入滲補給量、灌溉回滲補給量,側向徑流流入量、河流滲漏量和側滲量、渠系滲漏量、越流補給量等。排泄項包括:開採量、側向徑流流出量、潛水蒸發量(或潛水蒸騰量)、越流排泄量等。總補給量與總排泄量的代數和應等於儲存量之差。
8.4.3.4儲存量之差(初始與終了期間內儲存量的盈虧數量)必須通過監測資料計算。
8.4.3.5降水入滲係數、灌溉回滲係數、潛水蒸發係數、重力給水度等,通過地下水均衡試驗場、野外監測試驗資料、或比擬法等方法求得。
8.4.3.6河流滲漏量、渠系滲漏量的計算,以當地水文站的測流法為主,並用由此導出的經驗公式進行計算。
8.4.3.7有關主要符號、參數計算、評價方法,應符合GBJ27的規定與要求。
8.5地下水水質監測資料的整編與分析
8.5.1地下水水質監測資料的整編
8.5.1.1地下水水質監測資料的整編,可按全區普遍採樣、定期採樣和專門採樣分別編制水質監測資料年度匯總表與年報表。
8.5.1.2每年應編制水質採樣說明書,必要時附水質採樣實際材料圖。
8.5.2地下水水質監測資料的分析
8.5.2.1按不同含水層(組),編制代表性監測點水化學組分或某些元素含量動態曲線圖及其影響因素綜合圖表、水化學組分垂向變化分布圖。
8.5.2.2以舒卡列大分類法(經斯拉維楊洛大修正)為主,編制水化學類型及礦化度分布圖。
8.5.3地下水水質評價
8.5.3.1地下水水質評價標準:以某種用途的水質標準為評價標準,例如應按GB5749和GB5084等有關標準執行。
8.5.4地下水污染評價
8.5.4.1地下水污染評價,是指對於在人類活動影響下,某些污染物質、微生物或熱能,通過各種途徑進入地下水體,使水質惡化的程度的評定。
8.5.4.2地下水污染評價標準,應以地下水環境背景值或污染起始值為依據。
8.5.5地下水質量評價
地下水質量評價,是指按有關地下水質量標準中規定的分類指標與評價方法,對地下水質量的評定。
8.5.6水源地保護措施與建議
8.5.6.1根據水質評價結果,分析導致超標的有毒有害物質來源、途徑、遷移和富集的演變趨勢,提出防止水質污染的建議和治理措施。
8.5.6.2為飲用水地下水水源地保護區的劃分提供有關資料,或對已確定的各級保護區範圍的調整提出建議。
8.6.1.1地下水水溫變化較大、每月監測3次以上者,各監測點單獨編制地下水水溫年報表,繪製水溫變化過程線。
8.6.1.2地下水水溫變化較小、每月監測少於3次者,可按不同行政區(市、縣)編制地下水水溫綜合年報表。
8.6.1.3因熱污染、人工回灌、人工儲冷及發現有地熱異常等因素,導致含水層水溫升高或降低時,應分別單獨編制年報表,並繪製垂向水溫變化曲線及同一含水層(組)等溫線圖。
8.6.1.4編制各類地下水水溫年報表時,應說明監測井基本情況、測溫方法、測溫深度、測溫儀表名稱及其精度。
8.6.2地下水水溫資料的分析
8.6.2.1分析地下水水溫隨時間的變化規律時,應考慮季節、年度和多年的周期性變化特徵。
8.6.2.2編制代表性地段主要開採層(或專門研究熱動態的含水層)水溫變化及影響因素綜合過程線。在水溫異常或變化較大的情況下,需要編制地下水水溫特徵值升降變化梯度分布圖。
8.6.2.3根據地下水水溫變化特徵,分析判斷地下水補給、徑流、排泄條件,地表水與地下水補排關係及各含水層間的水力聯繫等。
8.7專門監測點監測資料的整編與分析
8.7.1專門監測點監測資料的整編,應按監測目的與任務的不同分別編錄。
8.7.2在整理為了防治與地下水有關的環境地質問題而專門布設的監測點的監測資料時,應分析它與地下水水位、開採量、開採強度及開採方式的關係。
9地下水水情預報
9.1地下水水情預報,是在地下水監測、掌握地下水形成條件和動態規律的基礎上,運用數學模型推算,在置信區間內預報未來某時段出現的水位(或水量)與水質的變化量,並通過一定的程式和方式予以發布。
9.2地下水水情預報的有關技術規定
9.2.1地下水水情預報分為區域和城市兩類。應根據需和可能選定下列區域和城市:主要平原和盆地區;地下水開發利用和監測研究程度較高的大中城市;具有開發利用地下水遠景及已經發生或可能發生嚴重環境地質問題的城市。
9.2.2進行地下水水情預報的含水層,應符合5.2.2.2條的規定。
9.2.3地下水水情預報的項目
9.2.3.1區域地下水水情預報項目為:年內地下水低、高水位,以低水位為主,高水位預報的重點是水位升高易誘發環境地質問題或地質災害的地區;地下水枯、豐水期水質,以枯水期為主。
9.2.3.2主要城市地下水水情預報項目為:年內地下水低、高水位;地下水枯、豐水期水質(主要超標物)。
9.2.4地下水水情預報的內容和形式
9.2.4.1編寫文字說明,內容包括預報成果、方法和成因分析。
9.2.4.2填寫“參加地下水水情預報的城市和地區基本情況統計表”,內容主要包括:城市(地區)、預報地點、預報區面積、預報的地下水類型、預測方法。
a.比例尺:區域為1∶100萬~1∶200萬;城市區為1∶10萬~1∶20萬例尺,局部地段可適當增大比例尺。
b.分區原則:將地下水水位預報成果分區分為上升區(△h(1)>0)與下降區(△h<0)。將地下水水質預報成果分區分為基本穩定區(△c(2)<0.01)、緩慢增長區(0.01≤△c<0.025)、快速增長區(△c≥0.025)。
9.3地下水水情預報發出時間與預報項目出現時間的間隔不足1年為短期預報,1~2年為中期預報,3年及3年以上為長期與超長期預報。以短期預報為主。
9.5.1國家級預報,主要針對全國重點區域及主要大、中城市定期或不定期地發布趨勢預報。省級預報,主要針對省內重點地區及中等以上城市定期或不定期地發布預報。
9.5.2地下水水情預報成果,必須經上級主管部門審查批准後,由各級政府向有關部門發布。
10報告編制
10.1地下水動態監測報告的編制,主要依據監測資料,同時,應注意廣泛蒐集和利用各部門調查資料。
10.2地下水動態監測報告分為年度報告、五年(綜合)報告和專題研究報告。年度報告是編制五年報告的基礎。
10.3各地可視具體情況,對地下水動態監測報告提綱(附錄B)作適當調整。報告應突出科學性、針對性、實用性。

人類活動影響下的地下水動態類型

河北饒陽五公里河地下水位變化曲線河北饒陽五公里河地下水位變化曲線
人類活動通過增加新的補給來源或新的排泄去路而改變地下水的天然動態。
在天然條件下,由於氣候因素在多年中趨於某一平均狀態,因此,一個含水層或含水系統的補給量與排泄量在多年中保持平衡。反映地下水儲量的地下水位在某一範圍內起伏,而不會持續地上升或下降。地下水的水質則在多年中向某一方向(鹽化或者淡化)發展。
人工采排地下水:鑽孔取水或礦坑渠道排除地下水後,人工采排成為地下水新的排泄去路;含水層或含水系統原來的均衡遭到破壞,天然排泄量的一部或全部轉為人工排泄量,天然排泄不再存在,或數量減少(泉流量、泄流量減少,蒸發減弱),並可能增加新的補給量。
(1)如果采排地下水經過一段時間後,新增的補給量及減少的天然排泄量與人工排泄量相等,含水層水量收支達到新的平衡。在動態曲線上表現為:地下水位在比原先低的位置上,年變幅波動增大,而不持續下降。如圖9-6實例可知:在河北饒陽縣五公地區,開採第四系潛水及淺層承壓水作為灌溉水源。每年3—5(6)月采水灌溉,水位降到最低點。6(7)月雨季開始,采水停止,降水入滲及周圍地下水徑流補給,使水位迅速上升。雨季結束後,周圍的徑流流入填充開採漏斗,水位繼續緩慢上升。翌年采水前期,水位達到最高點。這一動態變化顯示了天然因素和人為因素的綜合影響。動態類型稱為開採—徑流型。

關於水資源相關的詞條

水是生命之源。人類的生存需要水,我們的生活和經濟社會系統的運轉都離不開水這一基本物質。因此,每個人都應懷有一份愛與感謝之心,要懷有對水的敬畏之心,從點滴做起,節水、愛水,珍惜水資源、保護水資源,保護我們生活的美好世界。

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