探秘地下水世界——访自然资源部新疆干旱区冲洪积层地下水野外科学观测研究站

　　记者 何伟 通讯员 季彦桢

　　地下水廊道式观测室 新疆地下水野外观测站供图

　　地下水是水资源的重要组成部分，它具有资源、生态、环境等多重属性功能，在维持生态环境的平衡方面发挥着不可替代的作用。开展地下水的监测、评价和研究具有重要的现实意义。

　　日前，记者来到新疆昌吉回族自治州昌吉市，走进今年更名挂牌的自然资源部新疆干旱区冲洪积层地下水野外科学观测研究站（以下简称“新疆地下水野外观测站”），探寻地下水观测科研的奥秘。

　　国内水文地质研究“圣地”

　　新疆地下水野外观测站于1992年8月建成并投入使用，2012年被原国土资源部命名为干旱区冲积层地下水—新疆昌吉野外基地，2016年改造扩建升级，2021年5月正式更为现名。目前，该野外观测站由新疆维吾尔自治区昌吉回族自治州自然资源局管理，新疆维吾尔自治区地质环境监测院为其业务依托单位。

　　该观测站占地面积22.5亩，其中试验场区17.5亩，主要开展地下水形成条件及“三水”转化关系、降水、蒸发条件下多试验介质中地下水运移规律、地下水动态监测等研究，可为区域地下水资源评价、地下水超采综合治理和土壤面状污染预测等提供基础依据和重要信息。

　　新疆地下水野外观测站为何选址落户于此？新疆地质环境监测院副院长王占和表示，昌吉市地处天山北麓、准噶尔盆地南缘，是山前冲洪积平原地带，在新疆乃至西北干旱区具有典型性和代表性。

　　新疆地下水野外观测站建成至今已连续运行近30年。“20世纪90年代至21世纪初期，面对经费难以保障、人才队伍不足等实际困难，新疆地下水野外观测站能够咬牙坚持下来实属不易。”王占和表示，站上长期观测保留的有关数据和资料，对于地下水监测研究具有十分重要的意义，可广泛应用到西北五省区干旱区的相关研究。

　　记者看到，这里保存有包括中国科学院院士陈梦熊、王焰新等在内的一大批国内水文地质专家和澳大利亚、日本、荷兰等国外学者的留言。新疆地下水野外观测站站长王新中告诉记者，由于建站时间早、数据资料齐全和科研成果相对丰富，新疆地下水野外观测站被喻为国内水文地质研究“圣地”。多年来，国内水文地质专家尤其是地下水专家来疆，总要抽时间来此考察。

　　实时获取动态数据

　　经过不断积累和发展，目前新疆地下水野外观测站拥有各类先进齐备的仪器和设备，可实现计算机远程实时自动调节、监测和数据动态可视化传输。

　　据了解，新疆地下水野外观测站设有淡水蒸发与入渗试验、地下咸水蒸发蒸腾试验、劣质水（再生水）灌溉试验、自然剖面灌溉水入渗试验、大型水面蒸发试验、土壤水盐运移参数实验、地下水监测井试验、自动气象站监测等8个区域。

　　在淡水蒸发与入渗试验区，记者看到了一座全国独有的总长度达55米、连续呈台阶式下行最深处达8米的廊道式包气带水观测室。这里装配有与相关高校合作研发的蒸渗仪61组、负压计187套、含水率仪187台、地温仪56个，能够每15分钟远程上传和存储一次数据。

　　王新中介绍，廊道式地下观测室东侧主要开展地下0米~4米水位埋深咸水蒸发蒸腾观测，通过向土壤供给矿化度30克~50克/升的咸水，在自然条件下进行土壤水分取样，测定矿化度、电导率和蒸发量和入渗量等参数。由于西北内陆干旱区地下咸水分布面积较大，而对于地下咸水蒸发蒸腾规律相关研究目前较少，该类观测能够提供有效的技术支撑。西侧主要开展地下0米~7米水位埋深灌溉水入渗试验，通过在土壤中分层填充细砂、亚砂土和砂砾石，在自然条件下观测土壤入渗量、入渗补给量和土壤水势、土壤含水率、地温等参数。

　　在大型水面蒸发试验区，建有一个20平方米的水面蒸发皿、6组不同盐度水蒸发皿，可在每年4月~10月，借助阳光、风力等自然环境作用，分别模拟测定湖泊、水库等淡水资源和不同盐度水资源蒸发数据。

　　此外，该观测站建有劣质水（再生水）灌溉试验区、自然剖面灌溉水入渗试验区，用以开展劣质水（再生水）灌溉对不同作物生长影响研究；建设的自动气象站监测区可实时获取区域环境温度、湿度、风速等15项参数，有力地保障了地下水观测研究的顺利开展。

　　据统计，近30年来，新疆地下水野外观测站累计留存各类数据约1500万条，形成了一套完整翔实的地下水观测科研系统资料。仅2020年，就接收和整理完成了土壤负压、含水率和潜水蒸发等监测数据262.8万条，为自治区地下水资源调查评价、准噶尔盆地地下水统测及地下水资源评价等项目建设提供了基础参数。

　　中国地质环境监测院高级工程师宋建新表示，新疆地下水野外观测站拥有各型先进的地下水野外观测设备，配套设施完善，能够以观测数据定量解读定性的自然规律，相关成果可支持工程学科、实际应用等领域，支撑各级政府决策，验证地下水合理利用的新方法、新技术。

　　衍生大批科研成果

　　近年来，在新疆维吾尔自治区自然资源厅的有力推动下，新疆地下水野外观测站依托完备的技术设施和精干的人才团队，在示范服务和科学研究等方面成果斐然。

　　该观测站以自治区地质环境监测院技术力量为牵引，先后形成《国家地下水监测工程（新疆部分）运行维护与地下水质监测报告（2019年度）》《新疆昌吉—沙湾县监测区地下水动态监测五年报告（2011~2015年）》《新疆地下水资源评价报告（2020年）》等。

　　在此基础上，新疆地下水野外观测站积极与新疆大学、新疆农业大学等共建单位合作，分别建成本科教学实习基地、研究生科研基地，每年定向接待本科生60多人次、硕士研究生数十人；依托该站培养博士研究生2名、硕士研究生2名。

　　该站聘请了新疆农业大学教授周金龙担任技术顾问，在其领衔指导下，先后开展浅埋咸水分布区积雪覆盖和黏土夹层对潜水蒸发影响机理研究、干旱内陆盆地地下水流系统模式与地下水补给排泄研究等2项国家自然科学基金课题，天山北麓非金属矿山复垦土壤水分运移机制及生态效应省部级课题。形成干旱区高盐度潜水蒸发规律初步分析等地下水科研成果3项，利用相关研究成果联合发表相关论文十余篇，其中被SCI期刊收录论文3篇。

　　“当前，我们正在筹划推进学术交流、共享平台建设、开放课题选择等工作。下一步，将强化与区内重点院校合作，积极引入相关课题和项目，通过科研不断完善试验条件和能力，促进科普和产学研共同发展，从而更好地服务于全区生态文明建设。”王新中说。