近期，由北京水務(wù)系統(tǒng)等多家單位申報的“城市地下水監(jiān)測預(yù)警與安全防控北京市重點實驗室”成功獲批，為首都地下水再添“智慧守護”。

筑牢首都水安全防線的關(guān)鍵一環(huán)

城市地下水，是埋藏于地下的城市“生命線”，既是飲用水源的重要組成，也是維系生態(tài)環(huán)境平衡的物質(zhì)循環(huán)樞紐，支撐著城市的正常運行，更關(guān)乎城市地下空間的安全。因此，做好城市地下水監(jiān)測預(yù)警與安全防控至關(guān)重要，這其中監(jiān)測預(yù)警和安全防控缺一不可。監(jiān)測預(yù)警如同為地下水安裝“心電圖”，實時掌握其健康狀況；安全防控則相當(dāng)于制定“治療方案”，提前預(yù)防和應(yīng)對可能出現(xiàn)的各種“病癥”。唯有精準(zhǔn)監(jiān)測、科學(xué)防控，才能讓城市“地下血脈”始終保持健康、為我所用。

目前，該實驗室面向首都水生態(tài)健康發(fā)展和城市安全運行保障兩大戰(zhàn)略需求，承擔(dān)全市地下水的監(jiān)測-評價-保護-監(jiān)管全鏈條管理支撐工作，針對新形勢下的水循環(huán)過程中的相關(guān)科學(xué)難題，創(chuàng)新研發(fā)了地下水超采治理與保護修復(fù)方法，形成地下水循環(huán)模擬與精細(xì)化管控技術(shù)體系。

全周期守護地下水

重點實驗室負(fù)責(zé)人介紹，該實驗室立足地下水面臨的實際問題，系統(tǒng)規(guī)劃四大核心攻關(guān)方向，形成一套“摸清機理—監(jiān)測診斷—模擬預(yù)測—智能調(diào)控”的完整解決方案。

該方向核心是搞清楚城市地下水的“身世”，聚焦地下水在“大氣-土壤-巖石-地下水”多圈層中的循環(huán)路徑與動力機制，探索地下水從哪里來、到哪里去，如何在土壤、巖石等不同層次中流動，以及沿途可能攜帶或留下什么物質(zhì)。通過解析其在不同介質(zhì)圈層中的滲透規(guī)律與流態(tài)特征，識別污染物在遷移過程中發(fā)生的物理擴散、化學(xué)轉(zhuǎn)化等耦合效應(yīng)。了解這些規(guī)律，不僅能科學(xué)預(yù)判地下水的自然更新能力，更能為追溯污染源頭、評估擴散范圍及后續(xù)防控措施筑牢基礎(chǔ)。

城市地下水系統(tǒng)多要素立體化監(jiān)測，如同為城市地下水世界建立一個“全方位體檢系統(tǒng)”，打破單一監(jiān)測模式的局限，覆蓋水位動態(tài)、水質(zhì)指標(biāo)、水溫變化、水流方向及流速等關(guān)鍵要素，實現(xiàn)對地下水系統(tǒng)的全面感知。通過在地面監(jiān)測站、淺層含水層、深層承壓水等不同區(qū)域科學(xué)布局監(jiān)測點位，構(gòu)建三維監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，既能實時捕捉地下水系統(tǒng)的瞬時變化，又能長期追蹤其演化趨勢，為后續(xù)模擬分析與預(yù)警決策提供連續(xù)、精準(zhǔn)、全面的數(shù)據(jù)支撐。

伴隨城市快速發(fā)展，地鐵、地下管網(wǎng)、商業(yè)綜合體等地下工程設(shè)施日益密集，它們在建設(shè)與運營中與地下水系統(tǒng)相互影響。該方向主要是通過融合水文地質(zhì)學(xué)、數(shù)值模擬技術(shù)等多學(xué)科方法，創(chuàng)建城市地下的“數(shù)字孿生”系統(tǒng)，復(fù)刻地下水系統(tǒng)與地下空間設(shè)施的耦合關(guān)系。通過模擬極端降雨、工程施工等不同情況下地下水的滲流變化以及與地下工程的相互作用，提前預(yù)判可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，為城市地下空間規(guī)劃布局與風(fēng)險規(guī)避提供科學(xué)依據(jù)。

城市地下水安全預(yù)警與多目標(biāo)智能調(diào)控，相當(dāng)于給地下水裝了“智能安全衛(wèi)士”，該方向基于研究形成的理論、數(shù)據(jù)與模擬成果，構(gòu)建集風(fēng)險識別、等級評估、提前預(yù)警于一體的智能預(yù)警模型，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時分析與深度挖掘，實施對地下水超采、污染超標(biāo)、地質(zhì)災(zāi)害等風(fēng)險的預(yù)判。同時，模型綜合考量供水安全保障、生態(tài)流量維持等多重目標(biāo)，自動生成可操作的智能調(diào)控方案，推動地下水管理從“被動應(yīng)對”向“主動防控”“智能調(diào)控”轉(zhuǎn)型。

據(jù)介紹，2026年將重點強化地下水監(jiān)測能力，讓地下水狀況感知更精準(zhǔn)；深入開展地下水運動規(guī)律研究，推動機理模型研發(fā)應(yīng)用，加強監(jiān)測數(shù)據(jù)與數(shù)學(xué)模型耦合聯(lián)動；研發(fā)面向城市安全的地下水位監(jiān)測預(yù)警方法，為積極應(yīng)對地下水位上升帶來的安全隱患提供技術(shù)支撐。通過這些工作，讓地下水管理更加精細(xì)化、智能化，努力構(gòu)建“可感知、能預(yù)警、善調(diào)控”的城市地下水安全保障體系，讓首都的“地下血脈”健康流淌，為城市發(fā)展持續(xù)注入水資源動力。