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作者：刚子seo 日期：2023-12-07 点击数：
这篇文章给大家聊聊关于水情监测 ，以及水文监测包括哪些内容对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站哦。
关于水资源监测、水生态监测及城市水文工作的专题报告
水利部水文局副局长林祚顶
(2010年3月27日)
在去年的全国水文工作会议上，陈雷部长明确了"大水文"发展理念，强调要从"行业水文"向"社会水文"转变，要"立足水利，面向全社会服务"，并提出了新时期水文工作的指导思想、发展布局、工作重点和保障措施，为今后一个时期我国水文发展指明了方向。刚才刘宁副部长充分肯定了去年水文工作的成绩，分析了当前水文形势，就贯彻落实陈雷部长对水文工作的要求，提出了要"夯实三个基础、强化五项工作"，并强调"大水文"就是"大服务"，要进一步强化服务等要求。
水资源监测、水生态监测和城市水文工作是水文服务民生水利、服务经济社会发展的重要基础工作，也是今后需要水文部门进一步强化服务的重点工作。
下面我就水资源监测、水生态监测和城市水文工作向大家作简要汇报。
一、水资源监测
1、最严格的水资源管理制度
随着经济社会发展和人民生活水平的提高，水资源短缺和水污染等问题越来越突出，已成为制约经济社会发展的重要因素。
为加强水资源管理和保护等工作，陈雷部长在2009年2月召开的全国水资源工作会议上，提出要实行最严格的水资源管理制度，划定水资源管理红线。一是要围绕水资源的配置、节约和保护，明确水资源开发利用红线，严格实行用水总量控制；二是要明确水功能区限制纳污红线，严格控制入河排污总量；三是要明确用水效率控制红线，坚决遏制用水浪费。在今年的全国水利厅局长会议上，陈雷部长强调要"全面推进最严格的水资源管理制度"，"抓紧建立和完善水资源开发利用、水功能区限制纳污、用水效率控制等指标体系，做到能操作、可检查、易考核、有奖惩"。经我部协调有关部门，国务院八个部委已经会签同意国务院关于实行最严格水资源管理制度的有关意见。
2、水资源管理指标体系
为落实最严格的水资源管理制度，目前，我部水资源司正在组织制定水资源开发利用、水功能区限制纳污、用水效率控制等指标体系。总体目标与要求如下：
水资源开发利用红线。到2015年，以2008年《水资源公报》统计的全国用水量5910亿立方米，全国新增用水量按290亿立方米控制，全国用水总量控制在6200亿立方米以内。其中，全国生活用水总量增长控制在105亿立方米，新增农业用水总量控制在123亿立方米，全部用于千亿斤粮食增产区，新增工业用水总量控制在62亿立方米；全国地下水开采总量控制在1000亿立方米，其中浅层地下水965亿立方米，深层承压水35亿立方米。
用水效率控制红线。用水效率红线指标分为监督考核指标和监测评价指标两级指标。监督考核指标为：到2015年，万元GDP用水量比2010年下降30%以上，全国万元工业增加值用水量比现状下降30%以上，农业灌溉水有效利用系数提高到0.52以上，全国城市污水处理回用率提高到9%以上。监测评价指标为：到2015年，农田实际亩均灌溉用水量降到370立方米以下，规模以上工业企业用水重复率提高到90%以上，七大高用水行业（火力发电、石油炼制、钢铁、纺织、造纸、化工、食品等）主要产品用水定额年均下降，城市供水管网漏损率控制在13%以下，城镇节水器具普及率达到85%以上。
水功能区限制纳污红线。到2015年，国家重要饮用水水源地名录水源地安全综合评估达标比例为100%，建制市的集中式饮用水水源标准评估比例达到100%；国家重要江河湖泊水功能区水质达标率提高到60%（主要水质指标为高锰酸盐指数或COD、氨氮）。
3、水资源监测的目标和方法
水资源监测是水资源管理和保护的重要基础工作。近年来，全国水文系统强化了地表水、地下水的水量和水质监测，加强了水资源评价和分析论证等工作，为水资源管理和保护提供了大量信息，起到了重要的技术支撑作用，做出了重要贡献。但总体目前水资源监测工作还比较薄弱，还不能满足实行最严格水资源管理制度的要求。
今年年初，我局组织一些专家，根据实行最严格水资源管理制度的要求，制定了《水资源监测实施方案（征求意见稿）》。现将水资源监测目标和方法介绍如下，供大家讨论和工作时参考。
（1）水资源监测目标
水资源监测目标分解为以下五个方面。
①地表水监测目标。2012年前达到全国省界监测断面监测率60%、调查率20%，满足监测率达到80%要求；设区市县行政区界控制断面、敏感地区的监测断面监测率40%、调查率10%，满足监测率达到50%要求；2015年全国省界监测断面监测率85%，调查率10-15%；设区市县行政区界断面监测率60%，调查率30%。断面监测应满足控制70%以上区域水量总量的目标。
②取水计量监测目标。2012年，实现取水许可的全国非农业取水量监测与资料复核率100%；万亩以上大中型灌区取水口取水计量和资料复核率达到60%；取水许可的规模以上非农业取水口门的自动监测率达40%。2015年，万亩以上大中型灌区取水口取水量监测与资料复核率达80%，并对斗口以上取水量的监测调查和资料复核率达到50%；缺水地区大中型灌区斗口以上取水量的监测调查和资料复核率达到80%。基本满足各流域各省级行政区取水许可总量控制监测要求。
③行业用水监测目标。2015年前，对确定的百家大中型灌区、千家重点用水企业和万家生活服务业用水单位作为用水监控单位，重点监控农田实际亩均灌溉用水量、万元工业增加值用水量、工业用水重复利用率、单位产品用水定额、节水器具普及率等指标。通过典型监测与调查，基本满足用水效率控制指标监督考核和监测评价的有关要求。
④地下水监测目标。2012年，对超采区地下水开采量进行监测与调查，监测与调查率达到70%，对地下水超采区、保护区和水源地等进行地下水水位监测，监测率达到80%以上；2015年，完成国家地下水监测网络系统建设，基本满足对各水资源一级区地下水开发利用的全面监控，地下水监测基本满足地下水控采要求。
⑤水质监测目标。国家重要江河湖泊水功能区必须设立水质监测站，开展水质监测，包括：国家重要江河干流及其主要支流水功能区，国家重点湖库水域水功能区，国家重点保护水域水功能区和重要界河（湖）水域水功能区等。其中，2012年，必须首先开展省界（缓冲区）和下述重要饮用水水源地的监测：水利部已核准公布的118个国家重要饮用水水源地名录水源地；《全国城市饮用水水源地安全保障规划》中确定的2131个集中式饮用水水源地。
（2）水资源监测断面布设和监测方法
①地表水监测按对省界断面和对区市县行政区界控制断面分别进行布设。其中，在大江大河干流、流域内一级支流（或水系集水面积>1000Km2）河流所涉及的省界、重要调水（供水）沿线跨省界跨流域的、以及水质污染严重的河流（或水系集水面积<1000Km2水事敏感区域）所涉及的省界等应设置监测断面、开展监测；在省界断面中可以兼作为区市县界断面的、大江大河的二级支流（或河流集水面积>500km2）的、重要跨区市县界跨流域（水系）调水（供水）线路上或水系集水面积<500Km2水事敏感区域所涉及的区市县界等应设置控制断面、开展监测。
一般情况下，对水位的监测应采用自动监测记录方法；流量测验主要采取巡测、自动测流等技术。当流量监测断面通过测流断面整治、单值化等技术处理能建立稳定可靠的水位流量关系时，尽量采取自动监测水位以推取流量的方法。
②地下水监测应依托现有地下水监测站网，提高地下水自动监测能力。对于浅层地下水，长江以北地区每县（长江以南地区每地市）应选择3-5眼地下水监测井为控制代表井，并结合现有监测井，通过点与区域相结合的方法，实现对地下水位监督控制。对于深层承压水，长江以北地区每县（长江以南地区每地市）应选择1-3眼地下水监测井为控制代表井，并结合现有测井，通过点、区域和开采量结合方法，实现对承压水监控。对地下水超采区、大中型水源地、海水入侵区、大中城市建成区、大型调水工程沿线等特殊类型区应适当加密监控，满足地下水控采的要求。
一般情况下，对地下水开采量的监测，农业用水监测应采用典型监测与调查统计相结合的方法；工业和居民用水监测宜采用调查统计和综合分析方法，主要进行抽样监测与复核。
③取用水量监测主要开展对农业、工业和居民用水的典型监测与调查，满足对取用水指标的监测监督考核要求。其中，
农业取用水的监测，主要对全国大型灌区斗口以上取水口进行监测与水量复核，并对重要的中型灌区进行抽样监测与统计复核。
工业取用水的监测，主要对工业取水用户进行抽样监测与统计复核。对代表性七大高用水行业（火力发电、石油炼制、钢铁、纺织、造纸、化工、食品等）主要产品用水定额进行监测评价，对其用水量的供、用、耗、排等环节监测，开展水平衡测试分析。
居民用水的监测，重点针对居民用水习惯、用水器皿以及节水意识等进行抽样调查，抽样核查用水量（水表）。
④水质监测按国家重要江河湖泊水功能区监测及国家重要饮用水水源地监测开展。其中，
水功能区水质监测断面应按《水环境监测规范》要求进行布设。纳污总量控制断面应实现对所有重点入河排污口的有效控制，且所控制的纳污量应不小于该水功能区污染物入河总量的80%；监测断面应尽可能与水文测量断面重合。缓冲区监测断面布设需考虑省际河流的上下游或者左右岸关系。
饮用水水源地监测断面的布设中，对于河流监测断面，一般在水厂取水口上游100米处设置监测断面，同一河流有多个取水口，且取水口之间无污染源排放口的，可在最上游100米处设置监测断面，对于湖、库监测断面，原则上按常规监测点位采样，但每个水源地的监测点位至少应在2个以上，采样深度应在水面以下0.5米处。
4、对进一步加强水资源监测的要求
（1）加强需求调研。各单位要密切与水资源管理部门的联系，及时了解实行最严格水资源管理的新需求。要尽快摸清辖区内河湖情况、监测情况、河道污染等情况。
（2）开展站网规划。在需求调研和摸清情况的基础上，按照水资源监测目标，规划水资源监测站网，统筹完善布设监测站点（断面），加强和提高自动监测能力以及应急监测能力建设，并纳入"十二五"水文建设规划中。
（3）加强监测工作。要因地制宜，有计划、分阶段地逐步扩大水资源监测范围，在具备条件的水文测站（断面）应首先开展监测，以尽快满足实行最严格水资源管理的要求。
（4）理顺水文体制。目前的水文机构设置主要是根据流域水系防洪和水利水电工程建设需要进行的。水资源管理主要是以按省、市、县行政区为单元进行。水文部门要积极推进双重管理体制建设，尽快完善和建立地市级、县级水文机构。
（5）争取经费投入。要多渠道争取水资源监测经费，要将水资源监测分析等业务工作纳入各级财政预算。同时也希望各级水行政主管部门能在水资源费等专项经费安排上向水文倾斜，在水资源费中明确一定比例或一定经费用于水资源监测，保证水资源监测工作正常运行。
二、水生态监测
1、水生态监测的定义及要求
水生态是指环境水因子对生物的影响和生物对各种水分条件的适应。水生态监测则是对环境水因子的观察和数据收集，并加以分析研究，以了解水生态环境的现状和变化。
（1）《欧盟水框架指令》对水生态的要求
2000年10月23日，欧洲议会与欧盟理事会（2000/60/EC号令）通过了《欧盟水框架指令》，成为欧盟水领域的行动法令。《欧盟水框架指令》划分了地表水生态状况，对河流、湖泊、过渡性水域和沿海水域生态状况进行了定义。其中，"良好状况"是指由于人类活动，地表水体类型的生物质量要素值显示出较轻的偏离，但基本符合未受干扰条件下的水体类型质量。
《欧盟水框架指令》认为，可靠的信息是进行有效流域管理的关键，包括流域的地质和地理信息以及物理方面、地形、流量、取水和排放的相关信息。了解掌握这些因素后，结合预测模型，就可以为制订有关流域管理规划等提供依据。
《欧盟水框架指令》还提出了有关河流水生态监测要素。一是河流的生物质量要素，包括：①浮生植物的组成与数量；②底栖无脊椎动物的组成与数量；③鱼类的构成、数量与年龄结构。二是河流中支持生物质量要素的水文形态质量要素，包括：①水文状况，主要指水量与动力学特征以及与地下水体的联系；②河流的连续性；③形态情况。主要指河流的深度与宽度的变化、河床结构与底层、以及河岸地带的结构等。三是河流中支持生物质量要素的化学与物理化学质量要素，包括：①总体情况，主要指热状况，氧化状况，盐度，酸化状况，营养状态等；②特定污染物，主要指由排入水体中的所有重点物质造成的污染，以及由大量排入水体中的其他物质造成的污染等。
（2）《欧盟地下水指令》的有关要求
2006年通过的《关于保护地下水免受污染和防止状况恶化的指令》(简称《欧盟地下水指令》)还提出了地下水良好状态的定义：
①具有良好数量状况的地下水体将：具有稳定的地下水水位,平均年抽取量不减少可用地下水资源量/平均年补给量；不会对地表水体和依赖于地下水的陆地生态系统产生负面影响；降低了盐水和其他物质入侵的风险。
②具有良好化学状况的地下水体将：符合水框架指令和地下水指令及相关指令的质量标准；不会对地表水体和相关陆地生态系统产生负面影响；没有盐水或其他物质入侵的迹象或影响。
《欧盟地下水指令》明确提出地下水监测结果必须用于以下方面：确定地下水体的化学状况和数量状况(包括对可用地下水资源进行评估)；帮助进一步的地下水体特征鉴定；验证特征鉴定中开展的风险评估；估计跨越成员国国界的地下水体的流向和流速；为措施计划制定提供帮助；评估措施计划的效力；论证饮用水保护区和其他保护区目标的实现情况；鉴定地下水的天然质量包括自然趋势(基准)；确定人类活动引起的污染物浓度的变化趋势及其扭转情况。
《欧盟水框架指令》是近年来国际上享有声誉的水领域的框架性法令，对于指导水生态监测、开展水资源管理具有很好的参考价值。
2、水利部门重视水生态保护与修复
（1）水生态现状
在我国，由于经济社会发展，水生态问题愈来愈突出，如水体污染、湖泊面积减少、湿地退化、河道断流、地下水位持续下降、入海水量减少等等。近十年来，湖泊富营养化发生的频次越来越高，富营养化发生湖区面积越来越大，无论是南方还是北方都有富营养化发生的现象。如2007年5月，太湖蓝藻大规模暴发，水源地水质遭受严重污染，给无锡市群众生活带来很大影响。我国湖泊生态功能退化问题也十分严重。据统计，平均每年消失约20个天然湖泊。由于大量持续开发利用地下水造成局部地下水超采、地下水位大幅下降，据统计，全国现有超采区164片，地下水超采区总面积近19万km2，其中严重超采区面积约7.2万km2。
（2）水利部门积极开展水生态保护与修复等工作
随着经济社会的发展、生活水平的提高，人们对生态保护的要求也越来越高。水利部门高度重视，积极组织开展了水生态保护与修复等工作，成效显著。如，从2002年起水利部运用黄河小浪底水库进行调水调沙，通过冲刷下游河道来实现黄河下游水沙冲淤平衡。开展了黑河、塔里木河调水，使黑河水滚滚不断地涌入东居延海，这个一度消失10年之久的北方著名湖泊，水域面积已达约40 km2，重现了昔日烟波浩淼的秀美景观。塔里木河水进入300多km的下游台特玛湖，使干涸30余年的台特玛湖形成面积达24 km2的水面。白洋淀是华北平原为数不多的生态湿地之一，近年来，河北省年降水量一直偏少，致使太行山区大中型水库和白洋淀入水量严重不足。从1997年以来，白洋淀已经15次从流域内紧急调水。2006开始实施"引黄济淀"工程，从黄河调水补充白洋淀水量。目前，白洋淀的生态环境得到了明显改善，白洋淀湿地的生态功能也逐步恢复。从2005年开始，水利部先后确定了江苏无锡市、湖北省武汉市、广西桂林市等12个全国水生态系统保护和修复试点，组织开展了一系列保护水资源、改善水环境、修复水生态的工作，取得了显著成效，用实际行动践行了人与自然和谐共处的可持续发展理念。
3、今后水生态监测分析的重点
水生态监测是保护和修复水生态环境的关键、是不可或缺的基础。最近几年，水文系统根据水利部加强水生态监测工作部署，开展了黄河调水调沙、黑河和塔里木河水资源调度、湿地补水等监测，加强了地下水、水质和水土保持监测等，为水生态保护和修复提供了及时的监测信息。2008年初，部水文局要求加强水生态监测，并要求首先针对我国很多湖库发生藻类污染事件，造成的生态环境恶化及供水危机，开展藻类监测试点。2008年，确定启动了太湖、潘家口水库等16个湖库藻类监测试点工作；2009年扩大至33个区域，21个单位参加。但是，对于水生态监测工作而言还仅仅是起步，要全面开展还有很多工作要做。
开展水生态监测将随着经济社会的发展和人民生活水平的提高而日益重要。今后水生态监测分析工作将重点考虑以下几个方面：
（1）河湖流量管理监测
在现有监测的基础上，要根据抗旱及水资源调度的需要，加强干旱期与枯水期旱限水位和流量、生态最低水位和最小流量的研究确定及监测预报工作等；要重视河流、湖泊、水库流量管理监测，实现常年对重要河湖流量的管理；要加强水工程运行对河湖生态影响监测及调度；要进一步做好湿地补水等监测(扎龙、白洋淀等)；要加强水利部水生态修复和保护试点区的监测。
（2）水质（藻类等生物类）监测
根据生态环境的要求，要在常规水质监测的基础上，增加监测断面和监测项目。目前水文系统已在全国21个单位、33个区域开展了藻类监测试点工作，我局今年将进一步推进藻类监测试点工作，2010年拟进一步扩大至40个区域，有28个单位参加。监测内容也进一步扩大，要逐步开展对浮生植物的组成与数量、底栖无脊椎动物的组成与数量等方面的监测。要在总结前两年藻类监测试点经验的基础上，不断完善监测技术标准（《试点监测技术规程》），组织编制"常见淡水藻类原色图谱"。针对藻类监测缺乏技术力量，今年拟委托长江流域监测中心再举办一期藻类监测技术培训班。各试点单位也应加强相关专业技术人才的引进和培养工作，积极争取藻类监测经费，争取纳入财政预算，购置必要的监测分析设备，全面提升监测能力。
（3）绿水监测
绿水是源于降水、存储于土壤并通过植被蒸散发消耗掉的水资源。从水循环的角度分析，全球尺度上总降水的65%通过森林、草地、湿地和雨养农田的蒸散返回到大气中，成为绿水流（绿水），仅有35%的降水储存于河流、湖泊以及含水层中，成为蓝水。要研究植被需水及蒸散发情况，积极开展绿水监测试点。
我们还将进一步加强地下水监测，特别要加强对生态脆弱区、海水入侵区等特殊类型区的监测；加强土壤墒情监测，要研究分析土壤水，研究地下水、土壤水与植被的关系等；要积极推动水文形态监测，加强河流、湖泊水文及支持生物质量要素的形态情况监测和分析，包括：监测湖流和浪高、河湖的深度与宽度的变化、河床结构与底层、河岸地带的结构等。
三、城市水文工作
1、城市水文工作的重要性
城市化是一个国家或地区经济社会发展到一定水平的必然产物或过程。城市化加速了区域或局部环境发生变化，改变了区域下垫面条件，是典型的人类活动影响对区域水文规律改变的过程。
改革开放以来，我国城市化进程明显加快，城市化水平已由1980年的19.4%迅速增长到2008年的近46%。在我国660多座城市中，绝大多数坐落在江河湖海之滨，其中617座有防洪任务，占93％，而达到规定防洪标准的城市只有204座，占33％。我国城市排涝标准普遍较低，一般不足3～5年一遇。近年来，突发性暴雨频繁，由于城市发展，地面不透水面积增加，城市内涝灾害日趋严重。缺水也是城市化面临的另外一个水问题。全国有400多座城市缺水，占城市总数的2/3，其中100多座严重缺水。2000年山东烟台、威海大旱，水库干涸，城市供水告急，人均月限供水仅1吨水。2006年重庆和四川东部等地发生了百年不遇的特大干旱，给城市生活带来了严重影响。
经济快速发展、人民生活水平和文明程度不断提高、以及城市化的发展，对城市水文提出了越来越高的要求。城市水文也是水文工作更深入、更广泛为经济社会服务的重要方面，是践行大水文的重要内容。
2、城市水文的主要工作内容及特点
城市水文涉及防洪排涝、城市水环境、城市供水、城市给排水、城市规划设计和城市景观等多个方面。城市水文的主要特点可以归纳为两个：一是综合性。城市水文涉及水文科学、水利工程、环境科学和城市科学，是一项综合性很强的交叉学科领域工作；二是动态性。由于城市地区的人类活动十分频繁，随时而变，因此城市水文不能只研究较长时间内的准平衡状态，还须着重考虑随时间变化的动态过程。从城市水文的内容与特点看，城市水文工作具有其特殊性和复杂性，与传统的水文工作有显著区别。
3、城市水文工作现状
近年来，许多水文单位开展并加强了城市水文工作。如：北京、江苏、山东等省市水文单位，调整城市水文站网，增加市区重要河道、湖泊、水库等监测站点，有的还设立监控，及时掌握城市雨水情、水质及地下水情况；开展城市水资源精测评价，场次暴雨洪水水资源分析，参与水资源工程论证，参与编制城市水源可持续利用专项规划、城市饮用水水源地保护规划等，为城市管理、改善城市生态环境等做出了重要贡献。
但是长期以来，城市水文工作一直比较薄弱，还不能适应我国城市化和经济社会快速发展要求，存在一些突出问题，需要认真研究。为此，去年11月，水利部水文局在北京召开了城市水文工作座谈会。邓坚局长在会上强调，城市是一个地区政治、经济、文化的中心，为城市发展做好水文工作，是拓展水文服务的重要方面，必须高度重视、积极探索、加快推进。
4、下一步工作要求
（1）调查了解，掌握需求。要调查城市经济社会发展对水文的新需求。水利部水文局也将组织开展专题调研，召开学术研讨会等。
（2）加强城市水文站网规划。要根据城市水文工作的特点，统筹与科学布设各类水文监测站点，增加为城市服务的水文站网密度和功能，加强和提高自动监测及应急监测能力建设。有关内容要纳入"十二五"建设规划。
（3）着力开展城市水文监测。要加强和开展城市水文监测，在传统水文监测基础上，根据城市水文特点，加强水文巡测和自动监测能力，开展对不同量级的暴雨洪水的实时监测，提出城区积水预警，加强对城市饮用水水源地监测等。
（4）提高水文水资源分析预测能力。开展对大场次降水的水资源评价，城市水平衡分析，城市水文预报，实测降雨积水模拟预测，建立城市降雨径流相关预测模型等。
（5）积极提供社会服务。要与城市有关部门沟通，为城市防洪、水资源调度等提供决策支持，为城市交通调度、城市规划设计、城市生态景观等提供咨询服务。
（6）推进理顺水文体制。要根据城市水文工作特点，加快推进地市级、县（市）级水文机构的建设，为实行最严格水资源管理制度和城市水文工作等提供组织和人员保障。
(1)无机污染的监测
被无机盐污染的水，由于离子浓度增高，使其电阻率降低。一般地下电阻率与介质孔隙的连通性、孔隙中是否有液体以及液体的电阻率有关。如果孔隙的大小和连通性基本不变，而液体的电阻率只和污染有关，用电法就可以确定污染的范围和程度，通过电测深和时间域电磁法可以确定污染的垂向分布，而通过电剖面法和频率域电磁法可以确定污染的横向范围，用电(磁)测量比只用钻探成本低、效率高。电(磁)测井也是一种辅助手段。
应用地面电法监测污染的基本条件是:污染水与非污染水电阻率有明显差别，埋藏不太深，污染水体有一定的厚度，地表物质电性比较均匀。工作时可先用电测深或时域电磁法确定污染水体顶底板深度，然后按一定系统进行固定极距的电剖面或固定装置和频率的频域电磁测量。电法一般都要与少量监测井互相配合，解释时利用地质、钻探和其他地球物理资料。对工矿废水污染的监测是受到广泛关注的问题，利用地球物理方法对工矿废水进行污染监测有许多成功的实例。
图9.1用电法监测工厂废水对岩溶的加速作用
工厂的废水排入地下，不仅污染水源，而且在某些地区还加速地下岩溶的发育过程。例如在苏联的奥卡河沿岸有一个大的化工厂生产硫酸，酸性废水渗入地下，溶蚀了石膏质的岩石，在这些岩石中形成了岩溶洞穴，老洞穴不断加大、新洞穴不断出现，连续成地下通道，沿着这些通道，溶解的物质流入奥卡河，造成河水污染。通过地面电法测量和河水电阻率测量可以圈定岩溶水的通道位置，并且评价岩溶作用随时间的变化。从图9.1中时间t1和t2两次观测的视电阻率曲线可以看出，低电阻率的范围加宽，是溶洞变宽的结果。河水电阻率测量表明，被溶解物质的流入量明显增加(低电阻率面积扩大)。通过上述测量确定了废水污染的范围和程度，以便采取必要的措施。
矿山和油田废水也是水资源的重要污染源，例如在美国有成千上万口已经废弃的、封闭不好的油气井，由于二次回采而使产油层产生过压，这些井会使注入油田的卤水沿钻孔向上运移而进入浅部的饮用水含水层。在俄克拉荷马州林肯县产油的普鲁砂层附近曾利用可控源音频大地电磁法来圈定卤水的污染。从 20世纪 30年代就开始从普鲁砂层采油，从 50年代开始注入卤水来提高回采率。瓦穆萨组是该区饮水的主要水源层，淡水层的底部深度变化于 40～ 135m之间，固溶物总量低于 500mg/L。1979年所打的试验井表明在油田上含水层的卤水含量异常高。在该区选出的一些部位按一定网格开展了可控源音频大地电磁法，图 9. 2是一口废井附近典型的视电阻率拟剖面，它表明深部的良导物质向地表运移，其他一些测线上也检测到另外一些污染体。根据地球物理结果所打的两口试验井的 Br/Cl比值表明，瓦穆萨组的污染源确实是普鲁砂层的卤水。
图 9. 2废注水井附近的视电阻率等值线图
(2)有机污染的监测
地下水有机污染的种类较多，其物性特征不尽相同，探测难度较大。来自炼油厂、化肥厂、制药厂等排放的废液多为有机污染，它们在自然环境下不易降解，化学需氧量(COD)、总有机碳(TOD)等指标较高。多数情况下有机污染物与水是非混溶的。轻非水相液体污染物(LNPAL)集中在地下水的表层，而重非水相液体(DNPAL)污染物集中在地下水的底部，这使地下水不同程度地混杂了有机杂质，引起地下水在物理性质和化学性质上的变化。这样可以根据不同的物理性质(化学性质)选取不同的地球物理方法。
20世纪90年代加拿大和美国的学者在加拿大安大略省开展了一项针对乙烯(C2Cl4)的试验研究。乙烯用于服装干洗和金属清洗，仅1986年美国就生产乙烯12×108L。乙烯的特点是密度大，在水中下沉，不太受地下水横向流动的影响。虽然乙烯的溶解度(200mg/L)低，但仍然比世界卫生组织规定的饮水标准(0.01mg/L)高几个数量级，每排放1L乙烯最终可污染1000×104L的地下水。试验场地面积9m×9m，周围用钢板打入地下，穿过3.3m厚的地表含水层进入下伏半隔水层，有效地隔断场地内外的水力联系。通过钻孔向场地内注入770L乙烯，在围绕注入孔的9个监测孔内进行中子、密度和感应测井，还定期测地面和井地电阻率。探地雷达工作频率200MHz，300MHz，500MHz，900MHz，沿测线进行测量。地球物理监测开始于注液前几天，注液延续了3d，注液后观测38d，第一个星期每8h观测一次，以后时间逐渐加长。随后采用表面活化剂清除乙烯，再监测清除的过程。在中子测井曲线上，由于氯俘获中子，出现明显的负峰，如图9.3(a)所示，从电阻率异常的变化上则可以看出乙烯随时间的运移，如图9.3(b)所示。探地雷达测量表明，注入的乙烯先在注入点下1m深左右的界面上汇聚，然后沿该界面向两侧扩散。
图9.3注乙烯后参数变化
地面加油站储油罐和地下储油设施普遍存在腐蚀和泄漏现象，难以发现。北京、沈阳、西安、成都均发生过此类事故。发生在北京地区某加油站的一次漏油事故中，由于污染区面积较大，致使自来水厂停水和地下施工停工。国外此类事故更多，据报道美国对21万个加油站调查发现，在20世纪70年代以前建设的加油站几乎都有渗漏，其中1.8万个已对地下水造成污染。油气渗漏的检测技术较多，其中烃类检测技术(油离烃)、探地雷达技术，能现场实时给出检测结果，且快速、方便;吸收烃乙烷、荧光光谱法探测精度高、结果可靠。图9.4和图9.5分别是北京市某加油站渗漏污染范围的游离烃CH4和吸附烃C2H4检测效果图。
图9.4北京某加油站渗漏污染范围的游离烃CH4检测效果图
图9.5北京某加油站渗漏污染范围的吸附烃C2H4检测效果图
石油污染颇为常见，已有许多利用地球物理方法探测石油污染的实例。例如利用探地雷达探测石油污染、用常规的直流电法和电磁法有可能探测石油污染。石油进入地下介质的孔隙系统后可使其电阻率明显增高。研究人员利用地面低频电磁或电阻率成像方法追索到几十至几百米深处的石油污染。例如在美国俄克拉荷马城的Carlswell空军基地，利用钻孔EM测量数据作出地下电阻率三维分布图像，推断出石油污染的位置，据此所打的钻孔证实了高阻区域与油污染吻合。
图9.6屏蔽体法的室内试验和数学模拟结果
浮在潜水面上的高阻油层对电法测量来说会产生屏蔽作用，因此研究人员提出了“屏蔽体”法(SB)。屏蔽体法是一种井地电法，一个供电电极置于污染层之下，用于确定污染层的范围。室内模拟和数学模拟的结果如图9.6所示。图(a)为室内测得石油污染带上的电位值V(mV);图(b)为数学模拟计算的电位值V(mV);图(c)为数学模拟计算的电位梯度ΔV(mV/m)。室内模拟在电解质槽内进行，数学模拟采用有限元法。在野外试验中采用了电测深和屏蔽法两种方法，其目的是确定石油污染的范围，污染层厚度0.2m，深5.7m，赋存于7m厚的第四系砾－砂沉积中，下伏不渗透的白垩系沉积。电测深AB/2最大为50m，在AB/2=15m时沿一些测线出现了电阻率的升高，为污染带的响应，但最高异常值仅达背景值的15%，难于断定污染带的横向范围，而屏蔽法显示了污染带的范围比电测深要清晰得多，地球物理野外测量结果已被监测孔证实。
澳大利亚CoffeyPartners公司曾提出，用探地雷达和低频电磁法探测石油污染有一定的困难，只有频率在30kHz～5MHz间的电磁波法效果比较好。当频率为1.2MHz时，通过土壤和风化岩石的最大探测深度约30m。在南澳的一个大型柴油机车加油站发现在终端泵站和加油点之间有明显漏油。开始用EM31电磁仪作剖面测量和探地雷达探测均未奏效，后改用GRC－2仪器作无线电波剖面法，其垂直发射线圈和水平接收线圈沿剖面移动，两者保持零耦合状态，测量垂直磁场强度，线圈距在工作期间保持不变。结果在柴油污染范围内测出明显垂直磁场强度低值异常，并经钻探和槽探证实。
地下水有机污染浓度较低，物理化学性质上的变化较小，监测难度大，必须采用高分辨率、高密度的方法以及应用地球物理的综合解释方法技术。
(3)地下水污染路径的动态监测
以河北沧州为例。河北沧州地处滨海平原，该区以冲积－湖积的粉细砂松散岩层为主，并夹有多层海积层。自上而下共有五组含水层，且咸、淡水交替出现，地下水含氟量较高(2～7mg/L)，地下水补、经、排条件差，地下水循环交替作用缓慢，垂向补给逐渐被侧向补给所代替。由于集中开采地下水，使得沧州地下水失衡而形成巨大的地下水漏斗(图9.7)。
图9.7沧州漏斗Q2含水组水位下降剖面图
沧州漏斗的形成给地下水资源的开发、利用带来了严重的问题，尤其是地下水严重污染。由于漏斗的形成，加速了地面污水向地下水的倒灌，使地下水造成污染，同时稠密的机井给地表(浅层)污水、咸水和淡水层形成的污染通道，使所利用的含水层遭受不同程度的污染。利用地球物理方法，如用直流电法和探地雷达，在地面监(遥)测地下水漏斗的动态变化、监测地面上工业和生活污水向漏斗迁移的路径，从污染源和污染路径上卡住污染物对地下水的污染。
(4)井中多个含水层之间交叉污染的监测
已经废弃的工业用井和供水用井，以及一些设计得不适当的监测井穿过多个含水带，使得地下水流系统“短路”。如果其中有的含水层已被污染，便会产生水层之间的交叉污染。美国地质调查所和美国环境保护署合作在宾夕法尼亚州东南部三叠纪斯托克顿组地层中利用地球物理方法研究了废弃井中多个含水层之间的交叉污染，测量了井内的垂向水流，取样并分析了井中的液体。所使用的地球物理方法包括井径测井、液体电阻率测井、液体温度测井、自然伽马测井和单点电阻测井。在16个钻孔的45～143之间进行，用以划分岩性、地层，圈定了含水裂隙和井液垂向运移带，测量了垂向液流，确定了井液的运移方向和速度。
(5)地表水污染治理中的地球物理工作
在杭州西湖换水过程中曾经成功地应用了地球物理方法。西湖由于常年污染，湖水的水质和透明度日益变差，市政府决定开凿隧道引钱塘江水更换西湖湖水。为了解江水进入西湖的运移和分布情况、换水的进度和效果，利用电阻率法在换水过程中及其前后进行了动态和静态观测(图9.8)。
在换水之前对江水和湖水的电阻率进行了测量，江水的电阻率变化范围为81～93Ω·m，平均为88Ω·m。西湖由五个相互连通的湖泊组成，其中电阻率最低的变化范围为55～60Ω·m，平均为57Ω·m，最高的变化范围为69.5～75Ω·m，平均为72Ω·m。这是利用电阻率法监测换水过程的基础。水电阻率观测比例尺为1∶5000，线距200～400m，整个湖面均匀发布20条测线。观测仪器为测井全自动记录仪，安装在电瓶驱动船上，用七心电缆连接电源、探测器和自动记录仪。探测器为井液流体电极系，固定在水深约70cm处，换水期间每天沿各测线连续探测水的电阻率一次。根据观测结果，可以得出江水进入西湖后逐日的扩散范围、水流的主要方向，指导了换水工作的进行。同时发现了一些原来未发现的污染源。
(6)地下水污染防护中的地球物理工作
地球物理方法也可用来监测有机化合物污染的治理过程。美国能源部执行了一项“非干旱区土壤和地下水易挥发有机化合物综合示范计划(VOC-NAS)”，向地下注入甲烷与空气的混合物，作为新陈代谢的碳源，以繁殖一种微生物，使三氯乙烯降解。混合物注入地下后，在运移的途径上，由于置换了地层水，使电阻率升高，因而可以通过地下(井间)电阻率层析使运移的途径成像。电阻率层析是在5个钻孔之间进行的，每一孔内有21个电极，从地面到61m深度等距发布，两孔之间的地面有4个电极。结果发现，注入气体流动途径为复杂的三维通道网，有些通道延伸到距注入井30m以外，这些通道在几个月过程中并不稳定，不断有新通道出现，气体注入通道的电阻率随时间而增大。影响微生物繁殖的其他因素还包括大气降水和来自地表的水溶养分。所以，在另一组试验中，水从地面渗入地下并作出渗入前和渗入过程中某一瞬间电阻率差值的图像，这些图像表明，水的入渗也是限于具有三维结构的狭窄通道，水流受地层渗透率变化(砂和泥的分布)的控制，不过水流通道随时间的变化小。这些通道在图像上表现为低阻带。
图9.8西湖初次换水混合流推进图
美国桑迪亚国家实验室提出一种不尽相同的治理方案，并在南卡罗莱纳州的一个场地进行了试验。该场地也被挥发性的三氯乙烯和四氯乙烯污染。为了治理污染，打了两口水平井，由潜水面以下的井注入空气，而由上面的另一口井抽取污染物，当空气通过地下孔隙时溶解挥发性污染物，再被上面的井抽出。空气在地下的分布会直接影响治理的范围并且影响如何对注入气流进行调节。桑迪亚实验室利用监测井井间地震数据，根据注入气体饱和度变化引起的地震波速变化了解空气的分布。为能提高分辨率，选用井间地震层析成像方法，既减少近地表噪声的影响及与近地表物质有关的衰减，又使震源和检波器更接近目标，减少高频波的能量损耗，高频波波长短而具有更高的空间分辨率。为此，在空气注入前后都作了S波和P波层析。S波震源为频率扫描气动可控震源，用井中三分量检波器。震源和检波孔相距27.4m，孔内测点垂向距离1m。
捷克的一家发电厂也进行过类似的监测，他们为了检查粉煤灰堆放池的施工质量，在未敷设防渗层之前先在池底埋设若干条平行长导线作为检测用的供电电极，然后在其上敷设防渗层。施工结束后向池内放水，将设置在防渗层下的长导线作为供电线路的一个极，另外一个极置于无穷远，在小船上用单电位电极进行测量，在池边用经纬仪测量定位。如果测到高电位异常，即为防渗层破漏处，发现率为94%。
水文监测是指对水文要素进行长期、系统的观测和记录，以了解水文过程及其变化规律。水文监测包括以下内容：
一、降雨量监测
降雨量是衡量一个地区水资源丰富程度的重要指标之一。通过建立雨量站点，定期进行降雨量的观测和记录，可以及时掌握该地区的降水量情况，为防洪、抗旱等提供科学依据。
二、水位监测
水位是指地面或水面上的水深或水高。通过对河流、湖泊、水库等水体的水位进行长期的观测和记录，可以了解该地区的水文情况，预测洪水、干旱等自然灾害的发生，为防洪、抗旱等提供科学依据。
三、水质监测
水质是指水中各种有害物质的含量及其浓度。通过对河流、湖泊、水库等水体的水质进行长期的观测和记录，可以了解该地区的水质情况，预测水污染事件的发生，为保护水资源提供科学依据。
四、流量监测
流量是指单位时间内通过某一断面的水流体积。通过对河流、湖泊、水库等水体的流量进行长期的观测和记录，可以了解该地区的水文情况，预测洪水、干旱等自然灾害的发生，为防洪、抗旱等提供科学依据。
五、水温监测
水温是指水体温度的变化情况。通过对河流、湖泊、水库等水体的水温进行长期的观测和记录，可以了解该地区的水文情况，预测水温异常事件的发生，为保护水资源提供科学依据。
六、泥沙监测
泥沙是指水中悬浮的颗粒物。通过对河流、湖泊、水库等水体的泥沙进行长期的观测和记录，可以了解该地区的水文情况，预测洪水、干旱等自然灾害的发生，为防洪、抗旱等提供科学依据。
七、水位流量关系监测
水位流量关系是指在一定时间内，不同水位下的流量变化规律。通过对河流、湖泊、水库等水体的水位流量关系进行长期的观测和记录，可以了解该地区的水文情况，预测洪水、干旱等自然灾害的发生，为防洪、抗旱等提供科学依据。
水文监测是保障水资源安全的重要手段之一，通过长期、系统的观测和记录，可以及时掌握水文过程及其变化规律，为防洪、抗旱等提供科学依据，促进水资源的合理利用和管理。
一、中外有关水资源管理制度的比较
（一）国外水资源管理的制度
1、美国的田纳西河流域管理制度
田纳西河是美国东南部俄亥俄河的最大支流，流域面积10.5万平方公里，涉及美国7个州，但是流域淤沙沉积，大多数有价值的矿产资源被盲目掠夺，土地严重荒漠化和风化，经常发生洪涝灾害，造成了相当大的生态问题。[3]1933年美国颁布了《田纳西河流域管理局法》，并成立了权威性的流域管理机构“田纳西河流域管理局”（TVA）。该法规定流域管理局是个政府机构，负责田纳西河流域防洪、航运、灌溉等综合开发和治理。法律授予该流域管理机构很大的行政管理权力并明确与其他机构的关系，使管理局能有效、顺利的行使职责。由于有法律的专门授权，使得田纳西河流域管理局能够根据本流域的资源状况、充分考虑开发工程所必须适应的长期发展要求，制定包括防洪、发电、航运、灌溉、农业生产、环境保护等内容的综合性的长期开发方案，协调产业经济与环境保护之间的关系，取得了巨大的成就。
2、法国的流域管理委员会制度
法国于1964年颁布了水法，建立起高效率的水资源管理系统。这个系统被誉为世界上比较好的水资源管理系统之一，其显著特点是将全国按河流水系分成六大流域，成立流域管理委员会。首先将水当作水的汇集系统的整体进行管理，以河流域为单位，按照流域面而不是按行政区进行管理。由于运用了这个系统，法国河流的生态状况有了显著的改善，甚至在人口特别密集的巴黎地区，饮用水源的质量也能满足现代的要求。
3、英国的泰唔士河水务局
英国于1974年成立的泰唔士河水务局是一个综合性流域管理机构。依照1973年英国颁布的水法，它负责流域统一治理和水资源统一管理，包括水文站网建设、水文水情监测预报系统的管理、城市生活和工业供水、下水道、污水处理、防洪、水产、水上娱乐等河流管理所有方面的内容，并有权确定流域水质标准，颁发取水和排水(污)许可证，制定流域管理规章制度，是一个拥有部分行政职能的非盈利性的经济实体。[4]
（二）我国有关水资源管理的制度
1、1988年颁布的《水法》当中规定“国家对水资源实行统一管理与分级、分部门管理相结合的制度。国务院水行政管理部门负责全国水资源的统一管理工作。国务院其他相关部门按照国务院规定的职责分工，协同国务院水行政主管部门，负责有关的水资源管理工作。县级以上地方人民政府水行政主管部门和其他部门，按照同级人民政府规定的职责分工，负责有关的水资源管理工作。”此时确立的是“统一管理与分级、分部门管理相结合”的水资源管理制度，实质上仍是以区域为单元的水资源管理制度。
2、2002年新修订的《水法》规定“国家对水资源实行流域管理与行政区域管理相结合的管理体制。国务院水行政主管部门负责全国水资源的统一管理和监督工作。国务院水行政主管部门在国家确定的重要江河、湖泊设立的流域管理机构（以下简称流域管理机构），在所管辖的范围内行使法律、行政法规规定的和国务院水行政主管部门授予的水资源管理和监督职责。县级以上地方人民政府水行政主管部门按照规定的权限，负责本行政区域内水资源的统一管理和监督工作。”此时确立的是流域管理和行政区域相结合的水资源管理体制。
二、我国现行水资源管理体制的弊端
根据我国现行的《水法》，我国的水资源管理体制是流域管理与行政区域管理相结合的管理体制。流域与行政管理相结合的结果仍然是水资源流域管理服从于行政管理，依然不能解决日益严重的水危机问题。
实行流域管理和行政区域管理相结合的管理体制，必然会导致“以地方行政区域管理为中心”的分割管理状态的出现。因为，经济学当中的公共选择理论认为，各级政府在市场上也是一个“经济人”，也要追求利益最大化。在市场经济的条件下，由于经济利益的驱动，流域的各地方政府为了各自的利益，势必会对流域自然资源、自然环境的开发、利用和保护方面的统一管理产生不同程度的抵触，势必会“充分”地利用其在流域行政区域管理方面的权力，大力开发和利用其行政区域内的流域自然资源和自然环境，为本地方社会经济的发展谋取利益，而不会自觉地、主动地从全流域的利益、从流域可持续发展的角度来开发、利用本行政区域内的自然资源和自然环境。
流域管理实际是一个如何设置水行政管理体制和划分职权的问题。我国的水行政过去总是跟着行政建制走，行政区划就是水权地界，无形中河流、水系被“腰斩”，相有悖于水性，严重违反自然规律。其结果是流水在地理上被切割成块，水管理机构受行政权控制要为地方服务，再加上各部门的功能性管理，权力交叉，范围不清，职责相互纠缠，难免促成灾难的发生。[5]以黄河为例：黄河流经九省市，水在上、中、下游各有其主，上游以地势之利在其“辖区”理直气壮地用水，下游连续近二十年的断流，暴露出调控体制的不适应性。黄河断流固然有自然因素的影响，但沿河缺乏统一管理和调度是不容忽视的因素。
第三，由于对水资源的管理实质是按行政规划进行的管理，因而，将取水、用水、排水、治理等过程人为分割，打破了水资源利用与保护的自然循环。以至于水源地不管供水，供水的不管治水，治污的不管回用，或者说是污染管理者、资源开发者与排污者相脱节，管理者收费不治理，资源开发者既要开发又要治理，排污者只交费什么都不管，其结果是水资源得不到有效保护，最终导致水危机。[6]以流域与行政区划相结合的管理体制不可能根据水资源的自然循环规律和水资源的总体状况进行科学合理分配和管理社会城乡用水，难以做到从水源的丰枯调度、地表水和地下水联合使用，难以进行城市自来水管理、城市排水与污水回用等各个环节进行统一规划、科学调度。由于部门管理的条块分割，难于形成取水、供水、排水、治污、污水回用的连续管理，最终导致一方面水资源严重短缺，另一方面在农业用水和生活用水方面严重浪费。
水资源具有独特的地域特征，以流域或水文地质单位构成一个统一体，每个流域的水资源是一个完整的水系。现行的水资源管理体制不仅不能适合实施流域可持续发展战略的需要，相反有碍于流域可持续发展战略的实施。必须改革现行的流域管理体制，建立一个崭新的科学的流域管理体制。
三、建立水资源流域管理体制的模式选择
通过中外有关水资源管理体制的比较我们可以得知，在目前，对水资源实行流域管理是很多国家所普遍采取的一种方式。不同国家采取的具体模式可能有所不同，正如上文所述的美国、法国和英国的流域管理模式就有区别。就我国而言，建立一个垂直领导并具有一定权力的流域管理机构是解决目前水危机的必由之路。
流域管理机构的建制可以采用如下方式：设立直属于国务院领导的国家流域管理总局（或国家流域管理部、国家流域管理委员会），该部同水利部、环保总局、林业总局、农业部、交通部等部门平级。国家流域管理总局下设多个流域管理分局，如黄河流域管理分局、长江流域管理分局等等，分局受总局的垂直领导，不收地方行政的干涉。由于在水资源管理上出现过“多龙管水”的问题，在成立国家流域管理总局后，将上述部门有关流域管理的职能向流域管理部移交，由其统一行使。为避免新设机构会出现人员臃肿的弊端，在水利、环保、农业、交通等部门执行流域管理权限的工作人员可以同时随业务移转至相应的流域管理部门。
国家流域管理总局可以直接地或者通过其下属的流域管理机关履行流域管理的职责、行使管理权限，其财政开支纳入国家预算。这种管理体制最为明显的优势在于“权大机构少”。权大，便于它对整个流域开发、利用和保护管理工作进行全局性的通盘考虑，统筹安排，统一规划，统一指挥，统一行动。而机构少，则有利于避免流域开发、利用和保护管理工作中的条块分割、各自为政、互不协调，甚至互不买账、互相推诿、相互扯皮等现象的发生，避免内耗，提高流域管理工作的效率。还可以有效地避免地方保护现象的出现。
任何一项制度的实施均离不开相应法律法规的支撑，国外的经验也表明,成功的流域治理需要法律的保障。虽然我国《水污染防治法》规定：“防治水污染应当按流域或者按区域进行统一规划。”但是作为水资源保护基本法律的《水法》对流域管理的规定显然不能适应当前水资源管理的实际状况，难免出现这样那样的问题。再者，我国现有的法律制度虽然基本适应我国国情，在环境管理上也吸取了西方国家发展经济中对环境破坏的前车之鉴，在逐步走向法制化和规范化，然而，现实大量存在的有法不依、执法不严的现象，使我国的一些相关立法形同虚设，无法实现立法者的预期目的，更无法有效的利用和保护稀缺的水资源。但我们同样也坚信，随着我国经济的发展和人民群众环保意识的日渐崛起，对于水资源流域管理体制的建立将指日可待。
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