成果简介：

项目名称：地下水及其环境影响监测关键技术标准研制，项目编号：201411074，项目起止年限：2014.1-2015.12，项目经费：188万元，项目承担单位：中国地质环境监测院，项目协作单位：中国地质调查局水文地质环境地质调查中心、北京市地质环境监测总站。

在国土资源标准化体系框架内，结合水工环地质工作现状和需求，系统地规范了区域地下水质监测网优化过程中的背景调查、现状评价、污染源调查与评价、水质调查与评价、易污性及污染风险性评价、水质监测网优化设计等工作的基本要求，制定了《区域地下水质监测网设计规范》，达到为国家或地区地下水资源可持续管理与地质环境保护提供所需的区域地下水质动态信息的目的；结合国内外通讯行业研究现状，制定了《地下水监测系统数据通信接口协议规范》，规定了地下水监测系统中智能传感器与遥测终端、遥测终端与中心站之间的通信接口协议，确保数据采集和传输方式的可靠性、易维护性，引导地下水环境监测设备产业的良性发展，为地下水环境监测网络系统的建设提供技术支撑；结合目前一孔多层监测井实际施工经验和国外先进技术经验，制定了《巢式地下水监测井建设规程》，提出了巢式地下水监测井设计、钻井施工、成井工艺、验收等的技术要求，为地下水三维监测网的建设提供了技术支撑，也为实施地下水科学管理、促进地下水可持续开发利用以及有效防治地质环境问题提供决策依据。

1.区域地下水质监测网设计规范研究

（1）研究制定了地下水的易污性性评价图的流程。对第四系松散岩类孔隙水易污性评价应重点考虑潜水水位埋深、包气带岩性、降雨补给，兼顾地形、地表水与地下水关系、含水层特征等因素。可采用DRASTIC评价方法；岩溶裂隙水易污性评价应重点考虑岩溶发育特征、地下水位上覆保护层特征、降雨及入渗条件，兼顾地形、植被状况。可采用欧洲方法（PI或COP法）。

（2）规范了地下水的风险性评价程序。地下水污染风险分区图是水质监测网设计的基础。地下水污染风险性评价应根据含水层易污性、地下水价值、污染源等级等因素综合评价；地下水污染风险的大小由地下水遭受污染的概率和污染后果的乘积表达，其中，遭受污染的概率为概化后的面状污染源污染等级，污染的后果为地下水防护紧迫性指标。地下水紧迫性指标主要由易污性分区和地下水价值评价分区叠加构成。地下水污染风险性评价结果分为高、较高、中等、较低、低五个等级。

（3）规范了岩溶水发育区监测点的布设原则。根据国内外研究程度和已有的技术经验，岩溶区按照岩溶发育的均与程度不同，分别布设监测点。其中岩溶发育均匀的区域及红层覆盖岩溶区，按照岩溶水易污性评价结果布设监测点，参照以下推荐值：易污性很高和高的区域按照每100平方千米4-6个点布设；易污性中等的区域按照每100平方千米2-4个点布设；易污性低和很低的区域按照每100平方千米0.5-2个点布设。岩溶发育不均匀的区域，按照每100平方千米0.5-1个点布设监测点，对于大的地下水暗河系统应控制主要的出口、入口、部分天窗和流量变化地段，小的地下暗河系统应控制主要的出口；泉水以控制枯、平、丰期水质动态为原则，丰水期适当加密。

（4）编制《区域地下水质监测网设计规范》，并进行应用。编制完成《区域地下水质监测网设计规范》（征求意见稿）（见附件），规定了区域地下水质监测网设计所需的背景调查、监测网现状调查与评价、污染源调查与评价、地下水水质调查与评价、地下水易污性及污染风险性评价等各环节的技术要求，以及地下水质监测网密度和频率确定的原则和方法，成果产出方式的要求。适用于监测空白区地下水质监测网点的布设，以及已有区域地下水质监测网的优化。所提出的岩溶水易污性评价方法（PI法和COP法）是引进欧洲岩溶水评价技术在国内处于领先水平。编制完成的《区域地下水质监测网设计规范》将为我国地下水的科学调查监测和评价、地下水及其相关地质环境评价提供可靠的技术保障。

2.地下水监测设备接口协议和标准

（1）采用全明码（采用ascii码）编码。标准采用"短消息"作为供电条件不理想的监测首选通信方式为基础，结合"短消息"手机应用的普遍性，决定采用ascii码作为标准的编码方式，其特点有：1）监测数据可发往任何一部授权查看的手机，且无需安装解码类app等，数据清晰、直观，便于相关人员随时获取信息。2）野外现场安装调试，省去了监测设备和"中心站"的数据解析过程，缩短了野外工作时间。

（2）突出"级"和"层"的概念。"级"对应于国土部内各监测点归属（市、省、国家级）属性，相应监测点监测设备也被赋予"级"的概念，各级设备根据自身属性发送数据至不同"中心站"。"层"，对应于"一孔多层"监测井中被分割器分隔监测的各层数据。标准中以体现国土部行业内相关监测井情况为原则，以具体代码的形式对"级"和"层"进行定义，以示例进行了描述，方便仪器研发相关人员理解"级"和"层"的概念。

（3）编制完成《地下水监测系统数据通信接口协议规范》，并进行应用。项目组编制完成《地下水监测系统数据通信接口协议规范》（征求意见稿），规定了地下水监测系统中智能传感器与遥测终端、遥测终端与中心站之间的通信接口协议，适用于地下水监测系统设计、建设、运行维护和管理。在仪器研制、开发、应用等方面取得了比较丰富的实际经验，近年来，依托地质调查课题，研制开发了地下水动态监测仪、孔隙水压力监测仪、水质快检仪等一批新型监测仪器，依托无线通信技术解决了监测数据实时采集、传输、处理、发布等一系列关键技术难题，课题组依托自身仪器开发的便利条件，实现了编写过程中对规范的内容、格式等边写、边试用，边完善的良性循环过程。试应用结果显示规范符合任务书要求。

3.巢式地下水监测井建设规程研究

（1）界定了巢式监测井成井对管材和井管的要求。监测井井管材质应根据监测井性质、井深、地质环境条件、经济合理性等因素综合选取，应具有良好的强度，有较好的防腐蚀性能，且无毒、无味，对地下水不污染，井深100米以内的监测井以PVC-U材质为主，大于100米的监测井以无缝钢管为主。

监测井井管内径应满足洗井设备与监测设备的安装与正常使用要求，可根据监测井性质、水位（头）埋深、设计要求以及经济合理性等因素综合选取，宜在50 -150 mm之间。监测井井管壁厚应根据监测井深度、井管材质以及经济合理性等综合考虑，钢质或不锈钢井管壁厚应不小于4.0 mm，PVC-U井管壁厚应不小于6.0 mm。

（2）提出巢式监测井两种下管方式。监测井的下管可根据设备能力、井管总质量、强度及连接方式、地层稳定情况等因素合理选取。巢式监测井推荐采用集束式和逐级式下管方式。针对两种下管方式，提出了特殊的成井工艺流程。

（3）提出不同类型止水材料的适用条件和合理填送方法。止水材料必须具备隔水性好、入水软化时间长、无毒、不污染水质等条件。止水段宜选用膨润土颗粒作为止水材料，提出封孔段可选用粘土球作为封孔材料。填砾止水方法宜采用孔口静水围填法，当滤水段或止水段埋深大于200 m时，可选用介入式填料法。

（4）设计了新型井口保护箱。针对巢式监测井的维护和运行要求，应设置井口保护设施，采用井房或专用孔口保护装置，给出专用孔口保护装置的标准性样式。新型井口保护装置综合了监测井房和简易孔口保护罩的优势，是一种安全、可靠、稳定、便捷的井口保护设备。

（5）编制完成《巢式地下水监测井建设规程》，并进行应用。项目组编制完成《巢式地下水监测井建设规程》（征求意见稿），通过广泛征求意见或与各省进行交流，对巢式监测井进行了示范推广。2015年在黑河流域成功施工一眼巢式地下水监测井，监测四个层位，井深180m；新型井口保护装置已广泛的应用于北京、河南、山东、新疆等地区的监测井保护工作，取得了良好的效果。

成果创新性：

1.研究制定了地下水的易污性性评价图的流程。对第四系松散岩类孔隙水易污性评价应重点考虑潜水水位埋深、包气带岩性、降雨补给，兼顾地形、地表水与地下水关系、含水层特征等因素。可采用DRASTIC评价方法；岩溶裂隙水易污性评价应重点考虑岩溶发育特征、地下水位上覆保护层特征、降雨及入渗条件，兼顾地形、植被状况。引进欧洲岩溶水评价技术提出了岩溶水易污性评价方法（PI法和COP法），在国内处于领先水平。

2.规范了地下水的风险性评价程序。地下水污染风险分区图是水质监测网设计的基础。地下水污染风险性评价应根据含水层易污性、地下水价值、污染源等级等因素综合评价；地下水污染风险的大小由地下水遭受污染的概率和污染后果的乘积表达，其中，遭受污染的概率为概化后的面状污染源污染等级，污染的后果为地下水防护紧迫性指标。地下水紧迫性指标主要由易污性分区和地下水价值评价分区叠加构成。

3.地下水监测系统数据通信接口协议突出"级"和"层"的概念。"级"对应于国土部内各监测点归属（市、省、国家级）属性，相应监测点监测设备也被赋予"级"的概念，各级设备根据自身属性发送数据至不同"中心站"。"层"，对应于"一孔多层"监测井中被分割器分隔监测的各层数据。标准中以体现国土部行业内相关监测井情况为原则，以具体代码的形式对"级"和"层"进行定义，以示例进行了描述，方便仪器研发相关人员理解"级"和"层"的概念。

4.界定了巢式监测井成井对管材和井管的要求。监测井井管材质应根据监测井性质、井深、地质环境条件、经济合理性等因素综合选取，应具有良好的强度，有较好的防腐蚀性能，且无毒、无味，对地下水不污染，井深100米以内的监测井以PVC-U材质为主，大于100米的监测井以无缝钢管为主。

监测井井管内径应满足洗井设备与监测设备的安装与正常使用要求，可根据监测井性质、水位（头）埋深、设计要求以及经济合理性等因素综合选取，宜在50 -150 mm之间。监测井井管壁厚应根据监测井深度、井管材质以及经济合理性等综合考虑，钢质或不锈钢井管壁厚应不小于4.0 mm，PVC-U井管壁厚应不小于6.0 mm。

5.提出巢式监测井两种下管方式。在充分收集国内外地下水监测井发展历史及现状的基础上，针对目前国内地下水监测井发展存在的诸多问题，根据设备能力、井管总质量、强度及连接方式、地层稳定情况等因素，提出了巢式监测井两种合理的下管方式，集束式和逐级式下管方式。针对两种下管方式，提出了特殊的成井工艺流程。

成果独占性：

本项目在地下水质评价方法上引入了欧洲先进的PI和COP方法；在数据传输和接口规范上也是采用符合国际标准；对巢式地下水监测井的材料和下管方式做出了合理要求；项目中的所有主要成果以行业标准的形式进行了发布；该项目成果均不具独占性，可以公开分享和行业内的广泛推广。

成果盈利性：

项目编制的《区域地下水质监测网设计规范》、《地下水监测系统数据通信接口协议规范》、《巢式地下水监测井建设规程》等标准将以纸质或图件等基础资料的方式推广应用到全国各省地质环境监测工作中，也可供非盈利性的科技基础研究、应用研究、教育及科普活动等公益事业的应用。共享范围主要包括政府部门、全国标准化技术委员会、政府科研主管部门、科研单位等。项目完成时，成果将实现局部定点示范。各标准的应用为已实施的国家级地下水监测工程提供了技术支撑。

成果持续性：

《中共中央、国务院关于加快水利改革发展的决定》（中发〈2011〉1号文件）提出"实行最严格的水资源管理制度"，"加强地下水超采区水文测报能力"。为贯彻落实文件精神，必须加强重点地区地下水监测，全面提升地下水监测数据的服务能力，规范地下水质监测网优化设计、地下水监测系统数据通信接口协议、一孔多层地下水监测井建设规程等能够为实施最严格的水资源管理制度的提供科学支撑，为地下水资源合理开发利用、地质环境保护和地质灾害防治提供基础信息和决策依据。根据目前国家对地质环境保护的要求，本项目成果具备长期地适用性。

成果先进性：

地下水是重要的城市和农村供水水源并支撑各类生态系统。全世界地下水面临越来越严重的由快速城市化、工业化和农业发展造成的污染威胁。潜水含水层大面积硝酸根离子浓度升高；易污染的含水层中发现有农药残迹；重金属和有机质也迁移到地下水。为了减缓目前的地下水污染和防止将来的污染必须采取行动。地下水污染监测与评价为制定有效的地下水保护方案起到重要的作用。

地下水易污性评价、污染源调查和污染风险编图能够圈画最易受到污染的区域、最有害的污染源和最严重的污染地区。这些评价结果为土地利用规划、制定预防地下水污染的措施、确定地下水污染源治理的优先次序、建立地下水水源保护区和设计地下水水质监测网提供可靠的科学信息。只有系统地监测地下水水质才能准确评价地下水水质状态和识别地下水污染趋势。

本次研究通过对地下水易污性评价、污染源调查和污染风险评价方法的研究，巢式地下水监测井建设施工工艺研究以及监测地下水监测系统数据通信接口协议研究，为我国地下水监测网的建设提供了技术保障。

本次研究编制完成的《区域地下水质监测网设计规范》、《地下水监测系统数据通信接口协议规范》、《巢式地下水监测井建设规程》等3个标准进一步完善了地下水监测技术标准体系。

成熟度：09、系统级：产品实际通过任务运行的成功考验

市场分析：

本项目是面向地下水监测行业的公开性技术标准制定，是约束和规范地下水监测网络设计、地下水监测井建设和地下水监测数据传输的规范类文件。不进行市场盈利活动。

商业模式分析：

本项目成果面向地下水监测类事业单位、企业和相关地质环境监测部门，成果免费公开，面向行业内进行共享。

营销状况：

本项目成果均以北京平原区、济南岩溶泉域、新疆乌鲁木齐河流域和黑河流域4个典型地区为示范基地，并且对国家级地下水监测工程起了指导性作用，可以在全国的地下水监测行业内进行推广。

拟采取的转化方式：其他