第三节 普查组织与方法
一、普查组织实施
地下水取水井专项普查是在第一次全国水利普查领导小组及办公室的统一组织领导下,通过国家、流域、省、地、县等5级水利普查机构的努力共同完成。普查工作历时3年,主要经历了前期准备、清查登记、填表上报和成果发布4个阶段。
前期准备:主要包括对地下水取水井和地下水水源地相关情况进行摸底调查、设计普查方案、选取全国56个试点县开展试点工作,完善地下水取水井专项的普查指标和普查表式,编制普查实施方案和相关技术细则等。
清查登记:主要包括开展地下水取水井和地下水水源地两类对象的清查,建立地下水取用水量等普查动态指标的台账,收集整理分析基础背景数据,统一制作工作底图和工作表,全面获取普查数据等各项工作。
填表上报:在对各地地下水取水井和地下水水源地普查进行督导检查、技术指导等工作基础上,各级普查机构组织普查人员和技术支撑单位对普查数据进行逐级审核、汇总、分析,并按法定程序进行普查数据修改完善,数据质量满足要求后逐级上报上级普查机构,最终形成全国地下水取水井专项普查数据库。
成果发布:主要是开展地下水取水井专项普查数据的汇总协调平衡、普查成果逐级抽查验收、普查资料分析整理汇编、普查数据管理和空间数据库建设、普查成果验收和发布等工作。
二、普查单元与分区
本次地下水取水井专项普查以县级行政区为组织工作单元,按“在地原则”,由县级水利普查机构组织开展对象清查及普查工作。并根据对地下水取水井和水源地的普查要求和县域内清查对象的特点、数量及分布情况确定普查的最小分区。对于地下水取水井,一般以村级行政区套地貌类型区和水资源三级区为最小分区进行普查;对于地下水水源地,一般由县级普查机构组织,以水源地所在的乡(镇)套地貌类型区和水资源三级区为最小分区进行普查,对于跨界的地下水水源地,由管理单位所在的县级普查机构负责组织管理单位填报。
三、总体技术路线
地下水取水井专项普查总体技术路线为通过档案查阅、实地访问、现场查勘、典型调查、计量推算、综合分析等方法,首先按照“在地原则”,以县级行政区为组织工作单元,对普查对象进行清查登记,编制普查对象名录,确定普查表的填报单位;其次组织填表单位获取普查数据,并填报普查表;然后逐级进行普查数据审核、汇总、平衡、上报,形成全国地下水取水井专项普查成果。对规模以上机电井、规模以上地下水水源地进行详细调查,进行用水计量,普查数据获取后,逐对象填报清查表与普查表;对规模以下机电井及人力井进行简单调查,打捆填报清查表与普查表。地下水取水井专项普查总体技术路线见图1-3-1。
四、主要技术方法
(一)对象清查
对象清查重点是对地下水取水井和地下水水源地进行全面的清查登记,摸清其数量、分布、规模以及管理单位等基本信息,目的是建立各类普查对象的基础名录,确定填报方式,保证普查对象不重不漏。
图1-3-1 地下水取水井专项普查流程框图
首先,查阅已有资料形成清查对象初步名录,然后按“在地原则”进行“地毯式”现场清查,全面查清取水井和规模以上地下水水源地的数量与分布,同时填写普查对象清查表,逐级汇总形成完整的普查对象基础名录。取水井对象清查的基本单元为村级行政区,规模以上地下水水源地按县级行政区组织,以水源地所在的乡(镇)为单元进行清查。
(二)填表上报
以“在地原则”为主,由县级普查机构组织普查对象管理单位,对规模以上机电井、规模以上地下水水源地逐个调查,按照数据获取方法及填表说明填写普查表中的各项指标,对规模以下机电井及人力井,以村为单元对普查数据进行获取和打捆填报普查表,并以县级行政区为汇总单元进行数据汇总与审核。县级普查机构将审核验收后的普查表及汇总成果报上一级普查机构,审核验收后再上报上一级普查机构,最终形成全国地下水取水井专项普查成果。
(三)数据采集
依据普查对象名录,按照“谁管理,谁采集,谁填表”的原则,由普查对象的管理单位进行数据采集并填写普查表。
本次普查数据包括静态指标和动态指标两类,其中动态指标为2011年取水量,其他均为静态指标。总体来讲,静态指标具有数量多、易于获取的特点,而动态指标则具有数量少、难于获取的特点。
1.静态数据
静态指标一般采取内业与外业相结合的方式进行采集,如档案查阅、实地访问、现场测量、综合分析等。
档案查阅主要是指查阅取水井及规模以上地下水水源地的设计文件、验收报告、取水许可证及区域地下水埋深等值线图等。
实地访问主要是指实地了解规模以上机电井的成井时间、井壁管材料、机电设备配套情况、水量计量设施安装情况等。
现场测量主要是指实地测量规模以上机电井的井口井管内径、井深、地下水埋深以及规模以上地下水水源地机电井的地理坐标等。
综合分析主要是指分析、判断取水井及规模以上地下水水源地的主要取水用途等。
2.动态数据
2011年取水量采集主要包括直接计量、间接计量、调查推算3种方法,其中规模以上机电井采用直接计量或间接计量的方法,规模以下机电井及人力井一般采用调查推算法,具体方法如下。
(1)直接计量。对于安装了水表、流速仪及堰槽等水量计量设施的规模以上机电井,逐井直接计量2011年全年取水量。
1)水表法。根据年末与年初水表读数差确定年取水量。
2)流速仪法。年取水量计算公式一般为
年取水量=0.36×年累计取水时间×过水断面面积×平均流速
式中:年取水量单位为万m3;年累计取水时间单位为h,过水断面面积单位为m2;平均流速单位为m/s。
3)堰槽法。根据年累计取水时间与流量确定年取水量。其中,流量换算结果根据堰槽的类型、尺寸、角度及泄流平均水深,按照《堰槽测流规范》(SL24—91)给出的计算公式或关系图表确定。
一般情况下,测定流量的堰槽包括三角缺口薄壁堰(见图1-3-2)、矩形缺口薄壁堰(见图1-3-3)、梯形薄壁堰、平坦“V”形堰、三角剖面堰、矩形宽顶堰、圆头平定堰和巴歇尔槽等。实际计算中,视具体情况而定。
图1-3-2 三角缺口薄壁堰示意图
图1-3-3 矩形缺口薄壁堰示意图
(2)间接计量。对于未安装水量计量设施的规模以上机电井,逐井记录全年耗电量(或耗油量、开泵时数),乘以率定的单位耗电量的取水量(或单位耗油量的取水量、水泵单位时间出水量)计算年取水量。
1)耗电量法。对以电动机带动水泵取水且已安装电表的机电井,可采用耗电量法推算年取水量,计算公式为
年取水量=单位耗电量的取水量×年耗电量÷104
式中:年取水量为单井年取水量,万m3;单位耗电量的取水量由县级普查机构根据已有成果或典型调查结果并经平衡分析校验后综合确定,m3/(kW.h);年耗电量为用于本机电井取水的年耗电量,kW·h。
2)耗油量法。对以柴油机等内燃机带动水泵取水的机电井,可采用耗油量法推算年取水量,计算公式为
年取水量=单位耗油量的取水量×年耗油量÷104
式中:年取水量为单井年取水量,万m3;单位耗油量的取水量由县级普查机构根据已有成果或典型调查结果并经平衡分析校验后综合确定,m3/L;年耗油量为用于本机电井取水的年耗油量,L。
3)出水量法。对于未安装电表、无耗油量记录的机电井还可采用出水量法推算年取水量,计算公式为
年取水量=水泵单位时间出水量×年开泵小时数÷104
或
年取水量=水泵单位时间出水量×年耗电量÷电动机实际输出功率÷104
式中:年取水量为单井年取水量,万m3;水泵单位时间出水量由县级普查机构根据已有成果(如水泵特性曲线等)或典型调查结果综合确定,m3/h;年开泵小时数为单井全年累计开泵小时数(水泵运行时间),h;年耗电量为用于本机电井取水的年耗电量,kW·h;电动机实际输出功率为可近似采用水泵铭牌上的额定功率,kW。
4)参数的确定方法。间接推算年取水量时所用的单位耗电量的取水量、单位耗油量的取水量、水泵单位时间出水量等参数,与水泵型号、地下水埋深等有关,由县级普查机构根据已有资料整理形成,或由县级普查机构选取典型井进行参数测定,然后整理形成不同水泵型号、不同地下水埋深(或扬程)的参数表,供普查时参考使用。
典型井的选择一般应遵循如下原则。
a.典型井数量要求。对水泵型号可查的典型井,每一乡级普查区,每一型号水泵的典型井一般不少于2眼,对水泵型号不可查的典型井,每一乡级普查区,灌溉机电井、供水机电井一般分别不少于2眼。
b.典型井代表性要求。典型井应具有较好的代表性,其供水对象、成井时间、出水管口径等应能较好地代表区域内取水井的特性,以提高测定参数的代表性和推算取水量的精度。
c.典型井参数易于测量要求。典型井应已安装水量计量设施,或加装水量计量设施,或具备简易测量取水量条件,以便测定参数。
(3)调查推算。对规模以下机电井及人力井,一般通过定额法或典型调查法推算其年取水量,对于具备条件的规模以下机电井可采用直接计量或间接计量的方法获取年取水量。
1)规模以下灌溉机电井,定额法计算公式为
农业灌溉年取水量=综合灌溉定额×实际灌溉面积÷104
式中:综合灌溉定额由县级普查机构根据经济社会用水调查中的典型调查结果、所在省(自治区、直辖市)颁布的用水定额、相关技术标准等成果并结合当地具体情况综合确定,m3/亩;实际灌溉面积为村级行政区内井口井管内径小于200mm灌溉机电井全年实际灌溉面积总数,采用实际调查数据,亩;农业灌溉年取水量为当地下水为农业灌溉的单一水源时,地下水取水量一般可直接采用上述计算成果,当多水源灌溉时,上述计算成果一般为各种水源的总供水量,各地应根据实际情况将其修正为地下水取水量,万m3。
2)规模以下供水机电井。以城乡生活供水为主的供水井定额法计算公式为城镇生活年取水量=城镇生活用水定额×城镇实际供水人口×365(d)÷107
乡村生活年取水量=(乡村居民生活用水定额×乡村实际供水人口+
牲畜用水定额×牲畜数量)×365(d)÷107
式中:城镇、乡村生活用水定额由县级普查机构根据所在地(村、乡)实际用水定额和调查访问情况、经济社会用水调查中的典型调查结果综合确定,其中城镇生活用水包括居民生活用水、公共用水(含第三产业及建筑业等用水)和环境用水(含河湖补水和绿化、清洁用水等),乡村居民生活用水仅指计算范围内乡村居民的日常生活用水,不包括牲畜用水,L/(人·d);城镇、乡村实际供水人口为村级行政区内日取水量小于20m3供水机电井全年实际供水人口总数,采用实际调查数据,人;牲畜数量为村级行政区内日取水量小于20m3供水机电井全年实际供水牲畜数量,按大、小牲畜年底存栏数分别统计,采用实际调查数据(大牲畜包括牛、马、驴、骡和骆驼,小牲畜包括猪和羊,家禽数可折算后计入小牲畜中),头;牲畜用水定额按照计算范围内大、小牲畜数量权重和有关典型调查综合确定,L/(头·d);城镇、乡村生活年取水量为当地下水为城乡生活的单一水源时,地下水取水量一般可直接采用上述计算成果,当多水源向城乡生活供水时,上述计算成果一般为各种水源的总供水量,各地应根据实际情况将其分解为地下水取水量,万m3。
以工业供水为主的供水井定额法计算公式为
工业年取水量=万元工业产值用水定额×实际工业产值÷104
式中:万元工业产值用水定额由县级普查机构根据所在地(村、乡)实际用水定额定性和调查访问情况、县级普查经济社会用水调查中的典型调查结果综合确定,m3/万元;实际工业产值为村级行政区内以日取水量小于20m3供水机电井为水源井的企业全年实际工业产值,采用实际调查数据,万元;工业年取水量为当地下水为企业的单一水源时,地下水取水量一般可直接采用上述计算成果,当多水源向企业供水时,上述计算成果一般为各种水源的总供水量,各地应根据实际情况将其分解为地下水取水量,万m3。
3)人力井:一般采用定额法或典型调查法推算。
定额法参考规模以下机电井定额法计算公式。
典型调查法是指逐户调查或选取典型户调查平均每户每天从人力井取用的地下水水量(以水缸等盛水容器的体积换算),在此基础上推算村级行政区人力井的年取水量。
3.背景数据
对地下水取水井普查相关的基础背景数据,包括地下水资源量、地下水可开采量、可开采模数、井灌区面积、各级统计机构发布的机电井数量及取水量等,由省级普查机构统一组织进行收集整理分析,各级普查机构协助复核校验。
(四)数据审核
采用计算机审核与人工审核相结合、全面审核与重点审核相结合、内业审核与外业抽查相结合、调查数据与背景数据相结合的方式进行数据审核,包括普查对象审核、基础数据审核和汇总数据审核。数据审核由县级普查区自下而上逐级进行全面审核,审核后逐级上报再次审核,审核不合格不允许上报,最终形成国家级普查成果。
1.普查对象审核
以规模以上机电井、规模以上地下水水源地为重点,审核普查对象的全面性,确保普查对象不重不漏。
内业方面,主要进行以下6个方面的审核:①审核有无重复的普查对象记录;②审核清查表、普查表中普查对象及其数量是否一致;③与经济社会用水、农村供水工程的普查对象进行关联性审核,判断有无遗漏的普查对象;④与背景资料及成果进行比对,分析差别原因,必要时进行补充调查;⑤结合区域经济社会、地下水开发利用状况,分析区域间普查对象分布的合理性;⑥通过空间数据审核分析是否存在漏标、错标、重标的普查对象。
外业方面,主要是结合事中、事后质量抽查,审核有无漏报、错报、重报的普查对象。
2.基础数据审核
重点审核清查表、普查表等基础数据的完整性、合理性、协调性,确保基础数据和源头数据的质量。
内业方面,主要进行以下8个方面的审核:①审核是否存在应填而漏填的数据项;②审核是否按规定取值范围、计量单位填写数据项;③对各表已有数值指标、间接数值指标进行排序,审核有无奇异性数据和不合理数据,其中间接指标为根据普查表中已有指标间接计算的指标,如亩均、人均地下水取水量等;④审核本专项清查表、普查表的同一数据项是否一致,如Q802与P802中的井数等;⑤审核本专项同一普查表内存在关联关系的数据项是否协调,如P801表中的水泵额定出水量与实际出水量、实际灌溉面积与控制灌溉面积等;⑥审核本专项相关普查表存在关联关系的数据项是否协调,例如规模以上机电井数量、取水量等;⑦审核本专项普查基础数据与农村供水工程、经济社会用水、灌区专项相关专业普查基础数据是否协调;⑧将本专项普查基础数据与背景数据进行关联审核,检验普查数据合理性。
外业方面,主要是结合事中、事后质量抽查,审核基础数据填报的真实性、准确性。
3.汇总数据审核
汇总数据审核是提升普查成果数据质量的重要保障,与基础数据审核互有联系、互有补充、互有侧重。以汇总数据时空分布合理性分析为重点,主要进行以下7个方面的审核:①规模以上机电井配套率、水量计量设施安装率、取水许可证办理率等数据区域分布的合理性审核;②不同区域,特别是县级普查区间亩均、人均地下水取水量等单位指标分布的合理性审核;③不同区域间地下水取水总量及分行业取水量分布的合理性审核;④不同区域,特别是山丘区、平原区间地下水开采模数的合理性审核;⑤同一区域各类井取水量数据分布的合理性审核;⑥本次普查地下水取水量与统计资料等进行比对,分析差别原因,相互验证;⑦本次普查地下水埋深与有关资料及成果对比,并结合地下水开采量分析水位变化的合理性。
(五)数据汇总
1.汇总方式
普查数据汇总分为水资源分区、行政分区、重点地区3种方式汇总。水资源分区汇总是以县级行政区套地貌类型区和水资源三级区为基本单元,逐级汇总形成水资源三级区、二级区、一级区不同地貌类型区的普查成果;行政分区汇总是以县级普查区为基本单元,逐级汇总形成县级行政区、地级行政区、省级行政区及全国普查成果;重点地区汇总是以县级普查区为基础单元,汇总形成各重点地区普查成果,重点地区分为三类:一是地下水超采区;二是黄淮海平原区、东北平原区、西北地区等地下水开发利用的重点地区;三是国家级主要功能区,包括重要经济区、能源基地、粮食主产区、重点生态功能区。
根据各类普查对象特点,基于普查表和清查表的基础数据,结合地下水管理需要等进行分类汇总。对地下水取水井,按取水井的规模类型、成井时间、井深、井壁管材料、应用状况、水量计量设施安装情况、行政许可证办理情况、所取用地下水的类型、主要取水用途等分类汇总各类取水井的数量、2011年地下水开采量等指标,分别按水资源分区、行政分区、重点地区进行汇总;对于规模以上地下水水源地,按水源地规模、所取用的地下水类型、主要取水用途、应用状况、水质监测资料情况、保护区划分情况、取水许可证办理情况等分类汇总水源地数量和2011年地下水开采量等指标,分别按水资源分区、行政分区、重点地区进行汇总。
2.汇总分区
(1)水资源分区。水资源分区采用全国水资源综合规划成果,按照全国的河流水系情况,将全国划分为10个水资源一级区,在水资源一级区的基础上进一步划分为80个水资源二级区,然后再进一步划分为213个水资源三级区。其中10个水资源一级区包括松花江区、辽河区、海河区、黄河区、淮河区、长江区、东南诸河区、珠江区、西南诸河区、西北诸河区。全国水资源分区概况见表1-3-1和附图D1,全国水资源分区及编码见附录C。
表1-3-1 全国水资源分区概况
为了满足普查成果汇总要求,本次水利普查利用全国水资源综合规划基于1∶25万地图制作的地级行政区套水资源三级区成果,根据最新的1∶5万国家基础地理信息图,制作形成了1∶5万县级行政区套水资源三级区成果。全国共划分形成县级行政区套水资源三级区单元4188个。
为便于表述我国南北方地下水开发利用的特点,按照水资源一级区统一划分南北方界线,其中北方地区包括松花江区、辽河区、海河区、黄河区、淮河区、西北诸河区,南方地区包括:长江区(含太湖流域)、东南诸河区、珠江区、西南诸河区。
(2)行政分区。本次普查行政区划采用国家统计局的最新行政区划成果。为便于表述我国不同地区地下水开发利用的特点,以省级行政区为基础将全国划分为东、中、西部地区,其中东部地区包括北京、天津、河北、辽宁、山东、上海、江苏、浙江、福建、广东、海南11省(直辖市);中部地区包括安徽、江西、湖北、湖南、山西、吉林、黑龙江、河南8省;西部地区包括广西、内蒙古、四川、重庆、贵州、云南、西藏、陕西、甘肃、青海、宁夏、新疆12省(自治区、直辖市)。
(3)重点地区。
1)地下水超采区,为揭示我国超采区内地下水开发利用情况,本书对全国地下水利用与保护规划确定的浅层地下水超采区范围内的地下水取水井普查成果进行了综合分析。
2)地下水开发利用重点地区,对我国地下水开发利用强度较高的黄淮海平原、东北平原、西北地区进行了地下水取水井专项普查数据汇总分析。
a.黄淮海平原。黄淮海平原是我国第二大平原,为我国地下水开发利用最早、历史最悠久的地区,是我国重要粮食生产基地,但同时也是地下水开发利用问题最集中、形势最严峻的地区,地下水超采十分严重。黄淮海平原涉及北京、天津、河北、河南、山东、江苏、安徽7省(直辖市)的534个县级行政区,总面积42.8万km2。黄淮海平原范围统计情况见表1-3-2。
表1-3-2 黄淮海平原范围统计情况
b.东北平原。东北平原包括辽河中下游、松嫩、三江平原等,近年来由于工农业的快速发展和良好的地下水开采条件,地下水开采逐年增长,同时也引发了地下水超采等生态环境问题。东北平原涉及黑龙江、吉林、辽宁及内蒙古4省(自治区)的221个县级行政区。东北平原范围统计情况见表1-3-3。
表1-3-3 东北平原范围统计情况
c.西北地区。西北地区水资源短缺,水资源开发利用程度较高,生态环境脆弱,水资源已成为制约经济社会发展的最重要因素。近年来地下水开采量在逐渐增加,地下水超采等生态环境问题有加剧的趋势。西北地区包括陕西、宁夏、甘肃、青海、新疆以及内蒙古中西部,面积约351万km2。西北地区范围统计情况见表1-3-4。
表1-3-4 西北地区范围统计情况
3)主体功能区。依据《全国主体功能区规划》,根据《全国水中长期供求规划》确定的重要经济区、能源基地、粮食主产区、重点生态功能区范围,汇总形成各主体功能区地下水取水井专项普查成果。
a.重要经济区。《全国主体功能区规划》确定了我国“两横三纵”的城市化战略格局,包括环渤海地区、长三角地区、珠三角地区3个国家级优先开发区域和冀中南地区、太原城市群等18个国家层面重点开发区域,进一步细分为27个重要经济区,共涉及31个省(自治区、直辖市),212个地级市的1754个县级行政区,总面积约284万km2。重要经济区范围统计情况见表1-3-5。
表1-3-5 重要经济区范围统计情况
b.重要能源基地。《全国主体功能区规划》确定了我国能源开发布局,重点在能源资源富集的山西、鄂尔多斯盆地、西南、东北和新疆等地区建设能源基地,形成以“五片一带”为主体,以点状分布的新能源基地为补充的能源开发布局框架。共划分5片17个重要能源基地,涉及煤炭开采、煤电开发、石油开采、天然气开采等诸多类型,覆盖全国11个省(自治区),55个地级市,257个县级行政区。能源基地范围统计情况见表1-3-6。
表1-3-6 能源基地范围统计情况
c.粮食主产区。依据《全国主体功能区规划》的“七区二十三带”范围及全国水中长期供求规划成果,确定本次汇总采用的粮食主产区包括“七区十七带”,涉及26个省级行政区,221个地级行政区,共计898个粮食主产县。粮食主产区范围统计情况见表1-3-7。
表1-3-7 粮食主产区范围统计情况
d.重点生态功能区。根据《全国主体功能区规划》,国家层面限制开发的重点生态功能区包括大小兴安岭森林生态功能区等25个区域,共涉及全国24个省(自治区、直辖市),包含434个县级行政区。总面积约为384万km2,占全国国土总面积的39.8%;2011年底常住总人口约1.05亿人,约占全国总人口的7.7%。国家重点生态功能区划分情况见表1-3-8。
表1-3-8 国家层面限制开发重点生态功能区范围统计情况