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荷兰地下水资源勘查开发利用与保护技术培训学习心得
作者:管理员  时间:2018/11/27 15:19:05   点击次数:682

  为期两周的荷兰地下水资源管理培训结束了,我与培训班里其他14名学员,在位于荷兰代尔伏特市的UNESCO-IHE水教育学院,接受了一次水文地质专业知识与水资源管理理念提升的机会。回首培训期间的点点滴滴,实感收获满满,一是学习了国际上在水文地质研究方面的先进理念,又了解了荷兰在地下水资源管理方面的成功做法,这对我以后的工作将起到重要的指导作用,但同时又深感作为一名水文地质工作者的责任和压力,在水文地质研究、地下水资源开发管理等方面,差距还是很大,未来要做的工作还很多。
一、荷兰基本情况
  荷兰位于欧洲西北部,东临德国,南接比利时,西、北濒邻北海,地处莱茵河、马斯河和斯海尔德河形成的三角洲,国土面积约4.2万km2,人口约1680万。荷兰属海洋性气候,一年四季降雨较为均匀,年降雨量约760mm。
  荷兰地势低平,全国陆地面积将近一半低于或平于海平面,是世界有名的“低地之国”,历史上曾因洪涝灾害、海水倒灌侵袭给荷兰人民带来了严重的灾难;加之土地资源有限,人地矛盾紧张,使得填海造陆,增加国土面积成为荷兰解决生存和发展需要的重要途径。特别是须德海和三角洲两大围海造陆工程举世瞩目。三角洲工程把海水挡在外面,兼顾抵抗海潮、照顾航运和连接三角洲各岛屿的功用,是荷兰人奇思妙想的结晶;而用一条长32.5km,平均宽度近90m,双向四车道的须德海工程将三千多平方公里的海域围起来,并通过排咸纳淡使之成为淡水湖泊,则是荷兰人智慧和胆识的体现。“上帝创造了荷兰人,荷兰人自己创造了荷兰”,自13世纪以来,荷兰人向大海索地近七千平方公里,约占其现今国土面积的16%,这些数据足以佐证。
  荷兰人民在填海造陆、与水抗争的过程中积累了宝贵而又丰富的水资源管理经验,形成了合理的水管理体制。为控制地下水位,修建了遍布低地的农田排水系统和运河,由计算机控制的抽水站可以将农田积水迅速排入运河;为解决工业发展和人口增长带来的污染问题,荷兰采取有力措施,改革生产工艺,集中处理污水,同上游国家密切合作,解决上游来水水质问题。卓有成效的水资源管理体制已使荷兰从早期的防洪、排水和供水、水质保护阶段,进入到目前综合水资源管理和可持续发展的阶段。
二、荷兰的主要工作
  此次培训安排在荷兰代尔伏特市的UNESCO-IHE水教育学院,重点学习了荷兰在地下水监测和水资源管理方面的成功经验,结合具体工程项目了解了荷兰在地下水补给、地下水-地表水相互作用、地下水流系统分析等水文地质基础方面的研究成果,并实地参观了三角洲工程、须德海大坝工程和沿海沙丘人工回灌工程、海绵城市工程,切身感受到荷兰在填海造陆、与水抗争的伟大壮举和尊重自然、顺应自然的聪明才智,在Diver公司、Eijkelkamp公司考察活动中,感受到的则是荷兰对于自主研发、科技创新的重视。此次培训不仅丰富了水文地质基础研究的理论,更重要的是学习到了荷兰在水文地质研究方面的成功经验和先进理念,开阔了视野,拓展了思路。

荷兰须德海拦海大坝工程

1.地下水补给研究
  以四川省德阳市湿地公园为例,重点介绍了地下水补给采取的主要方法,包括傍河打井,通过增加井水、河水的水头差实现河水补给地下水;在沟谷修建不做防渗工艺的水库来增大地下水补给量;实施海绵工程,即在广场、小区建设工程中通过铺设超过1米厚的砂层,来实现人造含水层增加储水量的目的;在地面开挖规模、尺寸不一的蓄水池来增加地下水的入渗补给量等。
2.植被对地下水的依赖关系研究
  以内蒙古鄂尔多斯盆地海流兔河流域生态系统与水关系研究项目为例,重点介绍了以大气-植被-土壤水-地下水连续体立体动态监测的实验手段开展野外实验研究,通过研究气象要素的变化、不同植被蒸腾量变化、土壤水的变化以及地下水的水位变化等相关要素,以获取不同植被对地下水的依赖关系,用以指导缺水地区植被物种的选择。
3.地下水和地表水交互作用关系研究
  以鄂尔多斯补浪河子流域地下水和地表水交互作用关系研究项目为例,重点介绍了半干旱区以地下水排泄为主的河流,采用水力学法、温度研究法定性分析地下水和地表水交互作用关系,采用水化学和同位素法对降水时地下水和地表水相互作用进行研究,提出了一种利用电导率沿程变化并结合质量平衡,估算地下水沿河道渗流量的新方法。
4.地下水监测工作
  荷兰高度重视地下水监测工作,早在20世纪80年代早期就已建立国家地下水监测网络,由国家公共健康与环境研究所管理,1991年建立了国家地下水水质数据库(INGRES),开发了水质数据管理的信息系统(MONITOR);各省均建有本省的地下水监测网,省政府负责省级监测网的运行和管理。地下水监测井遍布各地,密度达到1个/km2,水质监测井密度也达到1个/100km2,其密度之大世界罕见。与监测网络相配套的是,荷兰自主设计和制造了世界领先的DIVER地下水自动监测仪器,自主研发了基于云平台的监测数据自动管理系统,高效、完备的地下水监测网络和准确、海量的监测数据自动管理系统,成为荷兰水资源管理者和研究人员进行水资源开发利用和保护的有效工具。

遍布荷兰国土的地下水监测网络

5.沙丘地区地下水人工回灌补给研究
  重点考察了阿姆斯特丹市沿海沙丘区大型地下水人工回灌工程。为缓解日益严重的供水危机,保证供水水质和居民口感,阿姆斯特丹供水公司于20世纪60年代,在赞德福特镇沿海沙丘地区兴建了地下水人工回灌工程。该工程自莱茵河取水后,利用自然地形高差,采用收集沟、渠、集水廊道和水井来进行收集。天然风积中细砂层,地层颗粒较细,渗透系数小,能够保证回灌水源在地层中的运移时间至少达到60天。中细砂层的过滤和较长时间在密闭地层中的运移能够确保有效处理掉回灌水源中的细菌、病毒和有机物,这种采用自然方法进行的水处理,大大降低了水处理成本和处理过程中的环境代价。
6.建设海绵城市,解决城市内涝问题
  相对于以前完全依赖城市集中式的基础设施,分散式的维持体系成为一种更合理的解决方案,而大量的城市居住区作为城市的组成细胞正是实现这种分散式体系的重要载体。在此理念指导下,“水广场”“绿色屋顶”等城市水量调蓄措施应时而生。在阿姆斯特丹的部分居住区,用地内规划设计了开放的雨水排水沟渠,把雨水汇集到居住区中心位置的长条形水塘,待水塘蓄满水以后,再溢流至居住区外的城市地表水系。“绿色屋顶”在荷兰已司空见惯,有报道称全球十大经典“绿色屋顶”设计方案中,仅荷兰占了五成,可见其规模之大。“绿色屋顶”不仅帮助冷却城市环境、改善空气质量以及提供生物多样化的栖息地,而且通过减少雨水径流和过滤污染物管理雨水,同时可以减少加热和制冷成本。

遍布大街小巷的荷兰砖路面

三、主要体会

  通过此次培训,结合目前从事的工作,主要取得以下认识和收获。
1.高度重视地下水监测网络建设
  荷兰高度重视地下水监测,早在上世纪80年代就已经建立起了地下水监测网络,为了不同的研究目的,在全国各地布设了密度惊人的监测井,并由此带动了一批地下水监测仪器、自动采集系统等自主研发企业。反观我省地下水监测工作,还有较大差距,主要表现在:一是现有的地下水监测井数量偏少,控制精度偏低。以泰安为例,全市国土面积7761km2内,分布泰莱盆地、肥城盆地、大汶口盆地等多个水文地质单元,但仅设有地下水水位监测点45个,水质监测井30个,监测井的布设数量和控制精度尚不能满足区域地下水动态变化研究的需求;二是现有监测手段较落后,自动化监测井数量偏少。以泰安为例,45个水位监测井中自动监测井仅有14个,仅占31%,其余均采用人工监测。受人为因素影响,监测数据的准确性和时效性难以保证;三是针对不同含水层地下水的监测工作尚不全面。目前泰安市地下水监测层位主要为第四系浅层孔隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水,古近系砾岩孔隙裂隙水、基岩裂隙水均未布设监测井,其动态变化特别是水质动态变化难以掌握。
2.加强地下水监测数据的分析利用
  重视地下水监测数据的分析利用是荷兰高度重视地下水监测工作的另一体现。荷兰自上世纪50年代开始地下水监测以来,已经取得了近70年的监测数据,目前所开展的地下水的补给研究、地下水地表水转化关系研究、植物蒸腾作用研究以及人工回灌系统研究等一系列精细化水文地质研究,都是依托长期的监测数据的分析研究的基础上开展的,通过分析利用海量的地下水监测数据,来获取解决社会实际问题的方法,是荷兰水文地质工作精细化水平的重要体现。
3.重视生态环境保护
  在荷兰,“绿色屋顶”绿色建筑随处可见;不同色彩的荷兰砖遍布大街小巷、公园、广场;宽阔平坦的地面上除了公路和建筑物外,均被各种乔、灌木或草本植物所覆盖……,这一切无不体现了荷兰对于保护生态环境的重视。荷兰在长期的填海造陆过程中,也逐渐意识到了潜在的生态灾难风险,荷兰政府逐渐改变思路,将造出的陆地部分用于农业,部分作为湿地保留,此举为海洋、陆地生物链的自然演替提供了保障,这也是荷兰人从主观改造自然到顺应自然、保护自然的生态保护理念提升转变的重要体现。
四、建议
  针对此次培训,结合当前工作,提出以下工作建议。
1.增加地下水监测井数量,提升监测精度。
  开展地下水水位水质监测是研究和分析区域水文地质条件变化趋势的重要依据,监测井的代表性和监测数据的准确性直接关系研究成果的正确与否。针对泰安市地下水监测井偏少的现状,一方面依托现有水文地质钻探项目,新增一定数量的监测井,提高监测井的控制精度;一方面向院申请资金支持,新增一批自动监测设备,以提升监测数据的准确性。
2.积极对接相关部门,实现监测数据共享。
  泰安市的地下水监测点除地矿部门外,省地环总站、市水文局、市环保局等相关部门和单位均有自己的监测点,下一步我们将积极对接上述部门,主动共享我们的监测数据,以达到全市地下水监测数据共享的目的。
3.关注政府关切,做好政府参谋
  一是岩溶塌陷地质灾害防治方面。由于地下水的长期超采,导致泰安市岩溶塌陷地质灾害高发频发,在对地方经济社会发展造成不利影响的同时,也给当地群众造成了极大心理恐慌。如何补源调蓄,避免塌陷发生,成为政府领导和市民百姓关切的问题。下一步我们将继续加大在岩溶塌陷防治研究方面的投入,为当地岩溶塌陷防治工作提供技术支撑。
  二是海绵城市建设方面。城市内涝问题是泰安市政府部门及广大市民普遍关注的一大城市顽疾。荷兰海绵工程的成功经验,为我们提供了一个可供借鉴的样板。下一步我们针对海绵城市建设提出建议方案,主动向市县政府及建设、规划部门对接汇报。可先在市民活动广场等无车辆过往的场所,进行“水广场”建设试点,与现有喷泉景观结合,形成集景观欣赏、调蓄补源等多功能于一体的综合性设施。
  三是应急供水方面。城市供水安全工作是困扰泰安市可持续发展的一大顽疾,现有的几处城市供水水源地均达到或超过允许开采量,而又缺少应急供水水源,因此几乎每个枯水年份均会不同程度的闹“水荒”。下一步工作中,我们将争取项目,对大汶河建坝蓄水后现有水源地的可采资源量进行核实,开展调蓄研究和临界控制水位研究,挖掘现有水源地开采潜力;争取资金,开展应急水源地调查评价,保障城市供水安全。
4.建设岩溶塌陷试验场,持续开展岩溶塌陷预警预报研究。
  依托山东省岩溶发育区地质环境调查、泰安高新区桥沟地区岩溶塌陷地质灾害调查与防治、覆盖型岩溶地面塌陷监测与预警示范研究等项目,建设泰安城区-旧县水源地岩溶塌陷试验场。通过建立试验场地下水系统数值模型和地下水管理模型,完善地下水系统水气压力精细监测网络和开展分布式光纤传感技术土体变形监测试验,实现对岩溶塌陷地下水动力触发条件的自动化、实时监测,获取土体变形关键参数,力争在岩溶塌陷预警研究方面有新的突破,为地方政府防灾减灾提供支撑。
5.开展岩盐、石膏矿采空区地下存储研究。
  岩盐、石膏具有良好的密封性,其采空区适宜地下储存。泰安市大汶口矿区岩盐、石膏矿资源丰富,矿层厚度大,地质结构较稳定,经过多年的开采,形成了大量的采空区,利用采空区建设地下存储库,可变废为宝,还具有安全、环保、占地小、节约投资等诸多优点。下一步将在进一步论证大汶口岩盐、石膏矿地下采空区稳定性的基础上,开展采空区地下存储可行性的研究,为我省矿区地下采空区利用提供示范。(地质环境处 焦玉国)


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