地下水监测的核心目的是什么?对水资源可持续利用、生态保护和地质灾害预防有哪些具体作用?-吉佳水务
来源: | 作者:吉佳 | 发布时间: 2025-08-07 | 22 次浏览 | 分享到:
地下水监测的核心目的是通过长期系统观测,揭示地下水赋存规律、预警异常并为决策提供依据。其对水资源可持续利用(划定开发上限、优化配置、保障饮水安全)、生态保护(维持湿地河流基流、防治盐渍化与荒漠化、遏制污染连锁破坏)、地质灾害预防(预警地面沉降、预防岩溶塌陷、防控海水入侵)具有重要作用,是水资源管理的关键环节。

地下水作为地球水资源的重要组成部分,约占全球淡水总量的 30%,是农业灌溉、工业生产和城乡居民生活的关键水源。然而,随着人口增长、经济发展和气候变化加剧,地下水超采、污染和生态退化等问题日益突出。地下水监测作为水资源管理的 “神经中枢”,其核心价值不仅在于数据采集,更在于通过系统性观测支撑水资源可持续利用、生态保护和地质灾害预防。本文将深入解析地下水监测的核心目的,并阐述其在三大领域的具体作用。


一、地下水监测的核心目的:构建 “可知、可控、可续” 的管理体系

地下水监测的核心目的是通过对地下水水位、水质、水量及动态变化的长期、系统观测,揭示地下水的赋存规律、演化趋势和影响因素,为水资源管理决策提供科学依据。具体可概括为三个层次:


基础认知层面:厘清地下水的补给、径流、排泄过程,掌握不同含水层的水文地质参数(如渗透系数、储水系数),建立 “地下水系统模型”,回答 “地下水在哪里、有多少、如何运动” 的基础问题。


问题预警层面:及时发现地下水超采、污染、咸化等异常现象,识别问题的空间分布和发展速度,为早期干预提供信号,避免小问题演变为大危机。


决策支撑层面:将监测数据转化为管理工具,为水资源开发利用方案、生态保护措施和灾害防控工程提供定量依据,实现 “以数据定政策、以监测促治理”。


从本质上看,地下水监测是连接地下水自然属性与人类社会需求的桥梁,其最终目标是实现地下水系统的良性循环,保障水资源安全与生态稳定。


二、对水资源可持续利用的具体作用:平衡开发与保护的 “调节器”

水资源可持续利用的核心是 “开发强度不超过资源承载力,利用方式不破坏再生能力”,地下水监测通过以下作用实现这一目标:


(一)精准掌握资源家底,科学划定开发上限

地下水具有隐蔽性强、分布不均的特点,仅凭经验判断易导致开发失衡。监测数据可精准核算 “可开采量”—— 通过长期观测不同季节、不同年份的水位动态,结合降水补给数据,计算含水层的天然补给量和允许开采量。例如,华北平原通过覆盖 1.2 万个监测井的网络,查明浅层地下水年均可开采量约 150 亿立方米,据此划定了超采区范围,将年开采量从 200 亿立方米压减至 130 亿立方米,遏制了地下水位持续下降的趋势。


对深层地下水(如承压水)而言,监测的作用更为关键。深层地下水补给周期长达数千年,几乎不可再生,监测数据可明确其 “禁采区” 和 “限采区”。如江苏苏锡常地区通过监测发现深层地下水水位年均下降 1-2 米,引发地面沉降,据此实施全面禁采,使深层水位停止下降并逐步回升。


(二)优化水资源配置,提高利用效率

监测数据可揭示地下水与地表水的 “互联互通” 关系,为 “地表水 - 地下水联合调度” 提供依据。例如,在北方干旱地区,监测显示雨季降水可使浅层地下水水位上升 2-3 米,据此制定 “汛期涵养地下水、枯期优先用地表水” 的策略,减少旱季地下水开采量 30% 以上。


对农业灌溉而言,监测可指导 “节水增效”。通过在农田区布设监测井,记录灌溉前后地下水位变化,计算灌溉水的入渗率和有效利用率,据此优化灌溉制度。如宁夏引黄灌区通过监测发现,传统漫灌导致 40% 的水量渗入深层地下水(无法被作物利用),改为滴灌后,结合水位监测调控灌溉量,使水资源利用率提升至 85%,同时减少地下水次生盐渍化风险。


(三)保障饮水安全,守住民生底线

地下水是全国 70% 农村人口的饮用水源,监测可及时发现水质异常,保障饮水安全。例如,在农村分散式供水区,监测井定期检测氟化物、砷、硝酸盐等指标,一旦发现超标(如硝酸盐超过 10mg/L),可立即启动改水工程。2018-2022 年,全国通过地下水监测排查出 3.2 万个水质不达标村庄,推动了 “饮水安全巩固提升工程”,使 800 万群众喝上放心水。


对城市集中式地下水水源地,监测更是 “第一道防线”。通过在水源地周边布设 “水质监测网”,实时监测 COD、重金属等 39 项指标,一旦发现污染(如某化工厂泄漏导致苯超标),可在 1 小时内定位污染源,3 小时内切断污染路径,避免大面积供水危机。


三、对生态保护的具体作用:维系生态系统的 “生命线”

地下水是生态系统的 “隐形命脉”,其水位和水质直接影响湿地、河流、植被的生存状态。监测通过以下作用守护生态平衡:


(一)维持湿地与河流生态基流

湿地生态系统依赖地下水的稳定补给,水位过高会导致植被退化,过低则会使湿地干涸。例如,黑龙江扎龙湿地通过监测发现,当地下水位低于 148.5 米时,芦苇群落开始枯萎,据此实施生态补水,将地下水位维持在 148.8-149.0 米,使湿地面积从 1999 年的 1000 平方公里恢复至 1800 平方公里。


对河流而言,地下水是 “基流” 的主要来源(占枯水期径流量的 60%-80%)。监测可揭示地下水与河水的补给关系:当监测显示河水位低于地下水位时,地下水向河流补给;反之则河流向地下水渗透。如陕西渭河通过监测发现,过度开采地下水导致河床裸露段长达 50 公里,据此实施 “地下水回灌”,使河道基流从 3 立方米 / 秒提升至 8 立方米 / 秒,恢复了河流生态功能。


(二)防治土壤盐渍化与荒漠化

干旱半干旱地区的生态退化常与地下水埋深密切相关:埋深过浅(小于 1 米)会导致盐分随蒸发上升至地表,形成盐渍化;埋深过深(大于 5 米)会使植被根系无法吸收水分,导致荒漠化。监测可确定 “生态适宜水位”,指导水资源调控。例如,新疆塔里木河下游通过监测确定胡杨林的适宜地下水位为 2-4 米,通过生态输水将水位从 8 米提升至 3 米,使 200 平方公里的荒漠恢复为绿洲。


(三)遏制地下水污染对生态系统的连锁破坏

地下水污染具有隐蔽性、滞后性特点,一旦扩散会威胁土壤、植物、动物乃至人类健康。监测可构建 “污染预警网”,早期发现污染并切断扩散路径。例如,江苏某化工园区通过监测发现,地下水中的氯苯浓度从 0.01mg/L 升至 0.5mg/L,及时查明是某企业防渗池破裂所致,通过开挖防渗帷幕和抽水治理,避免污染扩散至周边农田和河流,减少了生态损失。


四、对地质灾害预防的具体作用:识别风险的 “预警器”

地下水动态变化是引发地面沉降、地裂缝、岩溶塌陷等地质灾害的关键因素,监测通过以下作用实现灾害早发现、早防控:


(一)预警地面沉降与地裂缝

地面沉降的本质是地下水超采导致含水层压缩。监测数据可建立 “水位 - 沉降” 关系模型:如上海监测显示,地下水位每下降 1 米,地面沉降约 2-3 毫米。基于此,上海通过 “控采 + 回灌”,将地下水水位从 - 30 米回升至 - 15 米,使年沉降量从 20 世纪 90 年代的 100 毫米降至目前的 5 毫米以下,避免了建筑物开裂、管道断裂等风险。


地裂缝的发生常与不同含水层的水位差相关。如陕西西安通过监测发现,当深浅层地下水水位差超过 20 米时,地裂缝活动加剧,据此实施 “分层控水”,将水位差控制在 10 米以内,使地裂缝年扩展速度从 5 厘米降至 1 厘米。


(二)预防岩溶塌陷

岩溶地区(如广西、贵州)的塌陷多因地下水快速流失(如采矿排水、暴雨入渗)导致溶洞顶板失稳。监测可捕捉 “水位骤降” 信号:当监测显示某区域地下水位 12 小时内下降 5 米以上时,即发出塌陷预警。例如,湖南娄底通过布设 120 个监测点,成功预警 16 次岩溶塌陷,提前转移群众 2000 余人,避免了人员伤亡。


(三)防控海水入侵

沿海地区过度开采地下水会导致海水倒灌(咸淡水界面向陆地方向移动)。监测可通过 “电导率 + 水位” 双指标判断入侵程度:电导率升高(大于 2000μS/cm)表明海水入侵,水位低于海平面则加速入侵。如山东莱州湾通过监测发现海水每年入侵 1-2 公里,据此实施 “禁采 + 人工回灌”,将地下水位维持在海平面以上 0.5 米,使入侵速度减缓至每年 0.2 公里,保护了 20 万亩耕地的灌溉水源。


结语

地下水监测是保障 “水安全、生态安全、地质安全” 的基础性工程,其价值不仅体现在数据本身,更在于通过数据驱动的科学决策,实现地下水系统的可持续管理。从华北平原的地下水超采治理到扎龙湿地的生态补水,从西安地裂缝的防控到莱州湾的海水入侵治理,监测数据始终是破解复杂水问题的 “金钥匙”。


随着物联网、卫星遥感等技术的发展,地下水监测正从 “点式观测” 迈向 “立体感知”,从 “事后分析” 转向 “实时预警”。未来,只有持续完善监测网络、深化数据应用,才能真正实现地下水的 “可知、可控、可续”,为美丽中国建设筑牢水资源根基。