一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法技术

本发明专利技术公开了一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法，该方法主要由地下水监测井布设前准备工作、地下水监测井布设原则、地下水监测井布设密度确定、地下水监测井的建设、自动水位监测装置的设置、地下水监测井及其周围设施的定期管理这几个步骤组成。该方法通过在调查流域不同水文地质单元的地下水情况基础上，在流域内布设全面覆盖流域的地下水位监测井，将智能水位计置于地下水监测井，采用智能水位计将数据传输终端通过无线网络连接到数据接收终端，实现定时的全流域实时地下水位监测和远距离传输，有效地降低了地下水位人工采集成本，缩短了数据采集时间，极大提高了数据的时效性和准确性。

A Real-time Dynamic Monitoring Method for Groundwater in Inland River Basin of Arid Region

【技术实现步骤摘要】
一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法
本专利技术涉及水资源管理
，具体的说涉及一种地下水实时动态监测技术，更具体的说是涉及一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法。
技术介绍
地下水系统作为水资源系统的重要组成部分，是维系地球浅表水分均衡和保持生物多样性不可或缺的调节器。地下水在干旱区经济可持续发展中不仅发挥了重要的供水作用，而且还是干旱区生态环境的最重要的影响因素之一。地下水流系统变化的最直观的表现就是地下水位的动态变化，而地下水变化通过改变水循环和水平衡又将影响着区域生态系统。干旱区内陆河流域多数天然植被都是依靠地下水作为生存的主要水源，地下水位的变化，会显著影响地表天然植被的分布与演替，进而影响整个生态系统的稳定与生态安全。就多年平均而言，当地下水开采量小于补给量，区域地下水位保持相对稳定，对生态系统影响相对较小；当地下水开采量大于补给量时，开采引起区域地下水条件变化，改变水流运动的方式，形成降落漏斗，把沙漠排泄区变成补给区，造成地下水质下降，湖泊干涸，泉水消失，植物死亡，因此地下水过量开采能导致明显的、甚至是巨大的生态及环境变化。而过浅的地下水埋深，特别是在农业灌区，是土壤盐渍化及次生盐渍化发生的主要诱因，将直接降低土地生产力，影响绿洲经济的可持续发展。因此，开展流域地下水实时动态监测工程，通过定点实时观测地下水位变化对于流域水资源综合管理、流域水系统生态安全以及地下水合理开采和流域土壤盐渍化综合防治均有重要作用。然而，干旱区有人口聚居的绿洲面积仅占整个干旱区面积的5％左右，其余近95％的区域为山区和荒漠区，人迹罕见、环境恶劣，野外勘测条件艰苦，如果要靠人工远距离、分散地采集地下水位数据，既耗时、费力，也会浪费大量的人力、物力，造成成本高、数据更新慢、数据缺乏时效性。因此，如何克服上述现有技术的缺陷，是本领域技术人员亟需解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法。为解决上述技术问题，本专利技术通过以下技术方案实现：一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)地下水监测井布设前准备工作：收集待监测区域的水文及地质资料；(2)地下水监测井布设原则：根据收集的资料选择合适的地区布设地下水监测井，以使地下水监测井能够综合全面地反映所在区域地下水系的环境质量状况和地下水质量空间变化；(3)地下水监测井布设密度确定：监测点密度按流域面积每100km2平均布设0.4眼地下水监测井；(4)地下水监测井的建设：地下水监测井包括水井本体，在水井本体内竖向垂直于地面设置有监测井井管，在井管的管壁下方及管底分布有若干过滤孔，分布有过滤孔的部分构成管壁滤水层和管底滤水层，在管壁滤水层的外围包裹有单层过滤网，在管底滤水层的外围包裹有双层过滤网，在水井本体的内壁与管壁滤水层、管底滤水层外壁之间的空隙内填充有粗砂砾，监测井井管的出口处设置有井台，井台高出地面，监测井井管的井管口高出井台；(5)自动水位监测装置的设置：地下水监测井建设完成后，将预先设置好的智能水位计通过牵引装置沿监测井井口沉入地下水监测井靠近井底的位置处，并将牵引装置的末端固定在监测井井口处，智能水位计能够持续将水位监测结果由数据传输终端传输至数据接收终端；(6)地下水监测井及其周围设施的定期管理：定期对地下水监测井及其周围设施进行检查，必要时进行清淤、换井、洗井、修复的操作。本专利技术通过在流域构建大量的地下水监测井，将智能水位计内置到地下水监测井中，并利用智能水位计的数据传输终端设置连接到手机、PC端、IPAD等数据接收终端，通过无线网络实现地下水位监测数据的实时远程传输，这样工作人员仅需一年或两年到现场检测和维护地下水监测井情况和水位计即可，有效地降低了地下水位人工采集成本，缩短了数据采集时间，极大提高了数据的时效性和准确性，可实现地下水资源的实时评价和管理决策。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可做出如下改进：优选的，步骤(1)中，待监测区域的水文及地质资料包括地质图、剖面图、地下水补给水源的地理分布及其水文特征、水利工程设施、含水层分布、地下水质类型、地下水资源开发利用情况以及区域规划分布图、资源开发和土地利用情况和水污染源及污水排放特征。优选的，步骤(2)中，监测点的布设应能控制不同的水文地质单元，并涵盖地下水水位下降的漏斗区、地面沉降以及本区域的特殊水文地质问题的监控，同时，考虑工业建设项目、矿山开发、水利工程、石油开发及农业活动等对地下水的影响，综合全面地反映所在区域地下水系的环境质量状况和地下水质量空间变化。优选的，步骤(3)中，监测点密度按流域面积每100km2布设0.4眼地下水监测井，在主要河流、绿洲区、绿洲-荒漠过渡带以及主要灌区可以适当加密，按流域面积每100km2布设0.5眼地下水监测井，在平原区低盖度天然荒漠植被分布区可以适当减小密度，按流域面积每100km2布设0.3眼地下水监测井，尽可能以最少的监测点获取足够的有代表性的地下水环境信息。优选的，步骤(4)中，所有地下水监测井应专门钻凿，不与民用井或工业用井混用。优选的，步骤(4)中，水井本体的内壁与管底滤水层外壁之间填充的粗砂砾厚度不小于0.05m，该粗砂砾层为反滤层，其主要作用是过滤水分，防止淤堵。优选的，步骤(4)中，井台应高出地面0.2-0.5m，井管口应高出地面0.5～1m。优选的，步骤(5)中，智能水位计须深埋于井水中，但须距离地下水监测井底部1m以上。优选的，步骤(5)中，数据接收终端包括台式终端和手持终端。优选的，步骤(6)中，定期管理包括：每1-2年现场测量一次地下水监测井井深，当地下水监测井内淤积物淤没滤水管或井内水深小于1m时，应及时清淤或换井；每5年对地下水监测井进行一次透水灵敏度试验，当向井内注入灌水段1m井管容积的水量，水位复原时间超过15min时，应进行洗井；检查时发现地下水监测井及其周围设施发生移位或损坏时，应及时修复。经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术公开提供了一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法，具有以下有益效果：(1)本专利技术通过无线网络将智能水位计的数据传输终端连接入手机、PC和IPAD等实现了实时数据传输，可对地下水位变化和地下水资源量进行实时监测和预测预报，为地下水资源管理提供了更为快捷、更为及时和准确的数据资料。(2)本专利技术通过设备联网的方式节约了人工采样监测的时间成本，同时也减少了人员和交通工具等的投入，大大减少了工作量。(3)本专利技术可用于高山和荒漠无人烟区，且能均匀覆盖整个流域，一次投入智能水位计后，在简单的维护下即可实现地下水的不间断监测，降低了地下水长期监测的经济成本。具体实施方式下面结合实例对本专利技术技术方案进行进一步说明，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例：一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法，包括以下步骤：(1)地下水监测井布设前准备工作：收集待监测区域的水文及地质资料；具体的，选择西北干旱区最大的内陆河流域-塔里木河流域为实施区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)地下水监测井布设前准备工作：收集待监测区域的水文及地质资料；(2)地下水监测井布设原则：根据收集的资料选择合适的地区布设地下水监测井，以使地下水监测井能够综合全面地反映所在区域地下水系的环境质量状况和地下水质量空间变化；(3)地下水监测井布设密度确定：监测点密度按流域面积每100km

【技术特征摘要】
1.一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)地下水监测井布设前准备工作：收集待监测区域的水文及地质资料；(2)地下水监测井布设原则：根据收集的资料选择合适的地区布设地下水监测井，以使地下水监测井能够综合全面地反映所在区域地下水系的环境质量状况和地下水质量空间变化；(3)地下水监测井布设密度确定：监测点密度按流域面积每100km2平均布设0.4眼地下水监测井；(4)地下水监测井的建设：地下水监测井包括水井本体，在水井本体内竖向垂直于地面设置有监测井井管，在井管的管壁下方及管底分布有若干过滤孔，分布有过滤孔的部分构成管壁滤水层和管底滤水层，在管壁滤水层的外围包裹有单层过滤网，在管底滤水层的外围包裹有双层过滤网，在水井本体的内壁与管壁滤水层、管底滤水层外壁之间的空隙内填充有粗砂砾，监测井井管的出口处设置有井台，井台高出地面，监测井井管的井管口高出井台；(5)自动水位监测装置的设置：地下水监测井建设完成后，将预先设置好的智能水位计通过牵引装置沿监测井井口沉入地下水监测井靠近井底的位置处，并将牵引装置的末端固定在监测井井口处，智能水位计能够持续将水位监测结果由数据传输终端传输至数据接收终端；(6)地下水监测井及其周围设施的定期管理：定期对地下水监测井及其周围设施进行检查，必要时进行清淤、换井、洗井、修复的操作。2.根据权利要求1所述的一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法，其特征在于：步骤(1)中，待监测区域的水文及地质资料包括地质图、剖面图、地下水补给水源的地理分布及其水文特征、水利工程设施、含水层分布、地下水质类型、地下水资源开发利用情况以及区域规划分布图、资源开发和土地利用情况和水污染源及污水排放特征。3.根据权利要求1所述的一种针对干旱区内陆河流域地下水的实时动态监测方法，其特征在于：步骤(2)中，监测点的布设应能控制不同的水文地质单元，并涵盖地下水水位下降的漏斗区、地面沉...

【专利技术属性】
技术研发人员：周洪华，朱成刚，陈亚宁，陈亚鹏，郝兴明，
申请(专利权)人：中国科学院新疆生态与地理研究所，
类型：发明
国别省市：新疆,65