图|国家地下水监测网络初步形成

摘要：通过国家地下水监测工程的建设，初步形成一个覆盖全国31个省（区、市）、控制面积350万km²、密度为0.59个/100km²的地下水监测网络，建立了较为完整的地下水信息采集、传输、处理、分析和信息服务为一体的国家级地下水监测网络体系，为水文地质和水资源统一调查评价、地下水形成演化研究提供基础数据，为地下水资源评估、确权、开发利用监管等提供基础支撑。

1.项目概况

“国家地下水监测”工程，属于中央预算内投资安排的中央直属国家基本建设项目，由自然资源部和水利部共同承担。于2014年立项，建设阶段总工期为3年（2015—2017年）。旨在建设一个比较完整的集地下水信息采集、传输、处理、分析和信息服务为一体的国家级地下水监测网络体系。工程总体建设任务为建设国家地下水监测中心1个、流域监测中心7个、省级监测中心（信息节点）63个（含新疆生产建设兵团）、地市级分中心280个；建设地下水监测站点20401个，其中新建站点14923个，改建站点5478个；改建地下水监测试验场2个、地下水与海平面综合监测站1个。自然资源部分总体建设内容包括：与水利部联合建设国家地下水监测中心，建设地下水质量监控实验室、网络信息中心和31个省级地下水监测信息节点；建设10103个地下水监测站点，配套地下水信息自动采集传输一体化设备10103套；改建地下水监测试验场2个、地下水与海平面综合监测站1个；开发地下水监测信息应用服务系统，构建“地下水监测云”平台。

2.成果简介

（1）建设完成全国区域性地下水骨干监测网络。国家地下水监测站点以完整的水文地质单元为基本单位部署建设，在大型平原、盆地、山间平原、黄土台塬、岩溶连片分布区，采用点、骨干剖面（线）的形式区域控制性监测地下水动态；在人口密集区、国家重大工程区、大型及特大型地下水源地、超采区、地面沉降区等进行重点监测。

工程实际建成地下水监测站点10168个（图1），其中新建站点7447个、改建站点2721个；孔隙水监测站点8128个、裂隙水站点1004个、岩溶水站点1036个。全部监测站点均为水位、水温、水质专用监测井水位水温采用自动采集传输技术，每日定时采集数据24组统一发送至国家地下水监测中心数据接收平台，水质监测以人工现场取样与室内分析测试相结合的方式开展，每年定期开展1～2次水质监测工作，所有野外现场记录通过移动客户端实时传输至国家地下水监测中心运行维护数据填报系统，监测数据可靠性、代表性和连续性强，解决了非专门监测井监测层位不清、井位更换较频繁的问题。

在实际建设过程中，针对自流井管材直径、材质的差异化问题，研究探索出了一套能够解决监测设备安装、季节性承压、洗井取样等实际问题的自流监测井建设技术（图2），成功实现不同特征自流井地下水数据的自动采集与传输。

针对无移动通信信号覆盖地区的地下水监测自动化传输问题，采用北斗通信网络系统，搭建了基于北斗传输的地下水信息采集传输系统（图3），解决了内蒙古、新疆、青海等偏远地区无信号覆盖或信号较弱地区的监测数据自动传输问题，实现了全覆盖的地下水自动化监测与远程传输。

（2）建设完成3处地下水科学观测场地。在河南郑州、新疆昌吉改建两座地下水均衡试验场，在河北秦皇岛改建一座地下水与海平面综合监测站。河南郑州地下水均衡试验场重点开展地下水均衡要素观测，定量研究华北平原降水入渗补给深度、潜水蒸发极限深度等参数；新疆昌吉地下水均衡试验场重点开展西北内陆地区下咸水蒸发蒸腾试验和水盐运移研究（图4）；河北秦皇岛海平面综合监测站建立包括潮汐、温盐、气象、地下水和GPS组成的自动化综合监测站，开展海平面综合研究。安装各类实验设备560套，为水文地质关键参数获取、地下水与生态环境关系研究和资源评价等方面建立了科学观测平台。

（3）基本建成国家地下水监测中心大楼。中国地质环境监测院和水利部水文局采用直接购置的方式联合建设国家地下水监测中心，总购置面积7885m²，其中水利部门3357m²，国土资源部门4528m²。内设地下水质量监控实验室、网络数据中心、站网监控中心等。

地下水质量监控实验室按照《水环境监测规范》（SL219-2013）等7项技术要求进行建设，配置测试无机指标的电感耦合等离子体质谱仪、电感耦合等离子体发射光谱仪等大型设备8套，测试有机指标的气相色谱质谱联用仪、液相色谱-质谱联用仪等大型设备7套，以及各类水质分析检测仪器及配套设备83台套，具备《地下水监测网运行维护规范》（DZ/T 0307-2017）中规定的100 项水质指标测试能力，实现对地下水水质标准（GB14848-2017）93项指标的全面覆盖。建成后的地下水质量监控实验室主要承担全国地下水数据质量检验、应急监测、区域地下水质纠纷的第三方分析和仲裁等工作（图5）。

地下水监测网络数据中心配置高性能超融合计算节点设备配置20台、管理节点8台，存储容量达400T，配套各类信息化和安全设备127台套。在贵州设立异地灾备节点，配置备份高性能超融合设备2台，存储容量40T。采用目前先进的“私有云”架构，可实现IT基础设施资源的动态调配、水平扩展、弹性伸缩，为地下水监测数据整编、成果制作、共享发布奠定了基础。

地下水站网监控中心（国家中心节点）配置70寸DLP屏12块，46寸液晶屏12块，主要用于地下水站点运行状态监控、数据中心资源监控、地下水数据与成果展示等。在全国31个省级地质环境监测机构设立了省级信息节点，采用10M专线网络与国家中心信息节点互联互通，主要用于国家级与省级监测中心地下水监测数据的安全传输与共享服务（图6）。

（4）建立了一套较为完整的地下水监测技术标准体系。为了保障监测工程的顺利实施，项目组及院相关人员对涉及地下水监测的标准规范进行了调查研究和总体设计，建立了包括地下水监测站网优化、监测井施工、保护设施标识、监测信息系统建设、地下水监测数据通信接口协议、地下水监测网运行维护等技术标准。编写发布了《区域地下水位监测网设计规范》《地下水监测井建设规范》等技术规范标准，编制并送审了《区域地下水质监测网设计规范》《地下水巢式监测井建设规程》等技术规范标准，基本建成一套完整的地下水监测站网设计、监测井施工、保护设施标识、监测信息系统建设、地下水监测数据通信接口协议、地下水监测网运行维护等技术标准的地下水监测技术标准体系。

（5）基本研发完成功能较完善的地下水监测信息应用服务系统（图7）。在地下水监测领域首次采用云技术、大数据、物联网等先进技术，建成了一套集数据接收、管理、分析、科学计算与评价、成果共享和发布功能为一体的信息系统。信息应用服务系统具有地下水监测数据接收与设备管理、监测数据综合分析、三维水文地质建模、地下水数值模拟评价与预测、数据服务与成果展示7个子系统、50余个功能模块。信息应用服务系统于2018年6月正式在云平台上线试运行，系统采用B/S架构，目前系统已接入地下水自动监测站点8785个，累计接收监测数据2390万条。实现了全国地下水监测数据的接收、工程运维管理、数据整编、数据分析、科学计算与评价、站网运行监控、共享和发布等9大类60余项业务功能，有效提升了全国地下水监测数据管理、分析和大区域尺度资源量快速分析评价能力。

3.成果意义

国家地下水监测工程是服务于国家战略决策，服务于水资源调查评价，服务于地质环境保护的基础性公益性工程，是践行国家生态文明建设的重要举措。工程基本建成了产权明晰、监测层位精准、保护设施完备、监测技术先进的国家级地下水监测基础设施。利用初步建成的地下水监测网络，获取水位、水质等地下水动态监测数据，分析研究地下水超采、质量状况以及由此引起的环境地质问题，实现对全国主要平原盆地地下水动态评价，为水资源统一调查评价和地下水形成演化研究提供基础数据，为湖泊、湿地等自然资源的保护和地面沉降、岩溶塌陷、海水入侵、土壤盐渍化、荒漠化等自然生态问题的监控与修复治理提供依据，为地下水资源资产评估、确权登记、开发利用监管等提供基础支撑。