GIS在黑龙江省地下水监测管理及评价中的应用

2014-10-25张宏达

黑龙江水利科技 2014年11期

张宏达，倪峰

(黑龙江省水文局，哈尔滨150001)

0 前言

黑龙江省位于中国的东北部，地理坐标为E121°20″135°10＇，N44°40″53°43＇。黑龙江省东、东南部、北部隔乌苏里江及黑龙江与俄罗斯相望，南部与吉林省相邻，西和西北与内蒙古自治区相邻。

地表水资源量黑龙江省为675.82 亿m3，有319.81 亿m3地下水资源，地表水和地下水的重复计算量扣除151.49 亿m3，最后844.14 亿m3为全省总水资源量，人均水资源量2 250 m3;从流域分区了解水资源分布情况，水资源总量在松花江流域427.56 m3为首，其次为黑龙江流域205.79 亿m3，乌苏里江地区(包括绥芬河)119.64 亿m3;超过50 km2以上流域面积的河流有1 918 条，其中超过1 万km2流域面积的河流是18 条;泡沼6026个，大水面面积35 hm2;全省水能资源理论蕴藏量844.3 万kW，可开发利用量612.3 万kW。

地下水资源是全省水资源的重要组成部分，与地表水资源相比，地下水资源具有时空分布稳定、水质优良等优势。由于地表水资源的日益匮乏，地表水水质恶化，地下水资源已成为全省中部平原地区非常重要的供水来源。

进入90年代，黑龙江省每年地下水平均供水量已经达到60 多万m3，已占到约一半的总供水量，已成为全省供水的重要来源。全省地下水多年平均(1980年—2000年)已接近50%的地下水开采率，中部平原地区的地下水开采率达到75%以上。

为科学合理开发利用地下水资源，实现水资源的优化配置，水资源可持续利用，支持国家经济的可持续发展，保护环境，客观上要求我们必须加强地下水管理。

为了有效地管理全省地下水资源，运用现代计算机技术的工作，特别是新一代美国环境系统研究所(Environment Systen Research Institute，ESRI)开发的一个功能强大的分析功能和地理信息空间数据库管理功能系统(Geographical Information System，GIS8.31)软件应用程序，使在将来的管理工作迈上新台阶。

1 GIS 在地下水管理中的应用

1.1 监测站点空间分布

黑龙江省地下水监测网络，实际情况是布局不够合理，加上需要管理全省地下水资源个各方面资源不够。目前，地下水监测井点黑龙江省发展缓慢，井点主要布设在平原地区，有许多需要监测区域地下水观测井仍属于空白。现有井网密度不够，黑龙江省地下水监测井网密度最低，个别区域无法监控地下水的真正变化情况。此外，现有的地下水监测井网在80年代初为农业生产服务布设的，随着国民经济和社会的发展，水在城市和主要工业区用量普遍增加，过度开发和多年的大规模集中开采地下水，导致地下水位持续下降，造成地下水降落漏斗，地面沉降等环境地质问题。因此，迫切需要对地下水监测井的现有网络进行补充，调整和扩展。利用地理信息系统后，可以使新的监测井网的布局更加合理，更好的为全省经济发展服务［1］。

1.2 监测井数据库建设

地下水数据库主要是相对空间数据库而言的，他一般可以用二维表的形式存储数据。地下水信息系统中涉及到的属性数据包括:①当地社会经济数据地下水开采量;②地下水监测井点基本信息;③实时监测信息;④降水、蒸发统计数据等。监测井的建设涉及到相关的地理数据很多，存在一个前期数据收集问题，将数据按规定表格整理后，在GIS 上实现平面管理，这样在这张分布图上就能随时了解单井的信息。使地下水数据库更加完善。

1.3 开展地下水应急监测站点建设

为应对黑龙江省可能突发的水质污染事件，建立应急监测体系，利用GIS 软件开展地下水应急监测站点网络建设。针对污染河流，充分利用现有地下水观测井网，从中筛选出有代表性的观测井点;对于影响城市饮水和农业人口饮用水地区，加密布设监测井点，制作应急监测站网分布图，准确标注应急监测井点，为水污染事件的领导决策做好技术支撑。

监测井尽量布设在地下含水层透水性好、距污染水体较近、江水对地下水的补给边界处，为掌握地下水可能污染的宽度，垂直污染水体布设若干个监测面，每个断面的观测井应有足够的数量。

2 GIS 在地下水分析与评价的应用

2.1 地下水相关数据分析

数据分析评价有两部分实现:一部分是基础地理数据库，包括边界图、行政区划图、水系图(河流、渠道、水库)、居民地分布图、地形、交通等等，这一部分数据主要是作为背景显示;另一部分是地下水资源量变化专题图层，这一图层包括地下水监测井点分布图等、地下水变幅图等。黑龙江省平原区地下水位变幅图如图1 所示。

图1 黑龙江省平原区地下水位变幅图

2.2 地下水相关数据评价

利用GIS 可实现图形和属性数据的双向查询，对地下水数据进行科学管理，在此基础上做出评价。快速掌握地下水资源的各种信息，使地下水管理达到系统化、科学化，促进地下水的有效开发和可持续利用。应当指出，要想利用GIS 建立完善的地下水管理系统，还要进一步进行地下水系统模拟和辅助决策支持方面的研究。尽管GIS 本身并不提供任何系统模拟分析和辅助决策支持功能，但利用其动态数据维护能力，结合专业性的模拟分析工具，可以提供一个实时的地下水辅助分析系统，水文水资源决策者可以独立地根据情况的变化和新的数据调整决策方案，分析决策效果。