地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行管理研究

摘要：地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)λ|(zhì)狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，其對水資源管理至關(guān)重要。通過對地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析了地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行，并對該地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行了具體案例實(shí)施。以期為地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)與運(yùn)行管理提供一定的借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：地表水;在線監(jiān)測系統(tǒng);建設(shè);運(yùn)行管理

中圖分類號：X832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號：2095-672X（2020）12-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.12.069

Research on construction and operation management of on-line surface water monitoring system

Ji Yinxing

（Ecological Environment Monitoring Center of Nantong City，Jiangsu Province，Nantong Jiangsu 226001，China）

Abstract：The surface water online monitoring system can monitor water quality in real time， which is very important for water resources management.This paper analyzes the construction and operation of the surface water online monitoring system by researching the surface water quality automatic monitoring system， and implements a specific case of the surface water online monitoring system.It is expected to provide a certain reference and reference for the construction and operation management of the surface water online monitoring system.

Key words：Surface water;Online monitoring system;Construction;Operation management

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與人們生活水平的提高，水污染的問題逐漸成為社會(huì)聚焦的重點(diǎn)，城市化程度的加深意味著需要提高對人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中所產(chǎn)生污染物的處理能力及效率，而且需要做好所居住區(qū)域的地表水水質(zhì)狀況監(jiān)測，一不留神，將會(huì)引起巨大的負(fù)面社會(huì)效應(yīng)。在過去，對某水域進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測通常采用現(xiàn)場采樣、實(shí)驗(yàn)室分析的手段，這種監(jiān)測方法存在很大的缺陷，首先就是監(jiān)測頻次低，再者就是采樣的代表性不足，這就造成監(jiān)測失效或者監(jiān)測結(jié)果誤差大，并不能真實(shí)反映出所監(jiān)測水域的水質(zhì)質(zhì)量狀況。因此，為了科學(xué)、客觀地反映出相關(guān)水域的水質(zhì)污染情況，必須建設(shè)地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)，對相關(guān)水域?qū)嵤┤旌蜃詣?dòng)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測，以期對水資源的質(zhì)量狀況進(jìn)行評價(jià)分析，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果得出水質(zhì)變化規(guī)律，能夠?yàn)橄嚓P(guān)水資源管理部門制定預(yù)防策略，控制治理水質(zhì)再污染提供可靠的理論依據(jù)與數(shù)據(jù)支撐。而隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)階段在建設(shè)及運(yùn)行水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)上已積累了一定的現(xiàn)場經(jīng)驗(yàn)。

1 構(gòu)建地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)

為解決無法及時(shí)科學(xué)、客觀反映地表水污染狀況的問題，構(gòu)建地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)至關(guān)重要，其能夠?qū)崟r(shí)自動(dòng)監(jiān)測地表水質(zhì)量變化規(guī)律。圖1所示為地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖，將已有的水文監(jiān)測站進(jìn)行升級改造，并將監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析，以形成一個(gè)綜合性的地表水水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)。在監(jiān)測地表水的過程中，嚴(yán)密監(jiān)測水質(zhì)的溫度、溶解氧、pH值、電導(dǎo)率、高錳酸鹽指數(shù)、總有機(jī)碳、總氮、總磷、濁度及氨氮等參數(shù)，并改善相關(guān)監(jiān)測部門的監(jiān)測能力與技術(shù)手段，以建設(shè)更為完善的自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)。

構(gòu)建形成的地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)在監(jiān)測水質(zhì)污染方面具有很大的優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在以下4個(gè)方面。

（1）降低社會(huì)水資源監(jiān)測站建設(shè)成本，可在原有水資源監(jiān)測站上進(jìn)行優(yōu)化升級改造，在滿足地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測要求的同時(shí)，還可避免重復(fù)建站，從而達(dá)到節(jié)約成本的目的。

（2）地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用，能夠解決監(jiān)測能力不足的現(xiàn)象。升級改造后的監(jiān)測站有能力完成信息化傳輸，使所監(jiān)測水質(zhì)樣本得到最快送檢，使技術(shù)人員有能力及時(shí)完成更多樣本分析，使所監(jiān)測水質(zhì)更具代表性。

（3）地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)測范圍更廣，結(jié)合水文監(jiān)測浮標(biāo)運(yùn)用數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸可對環(huán)境條件差的區(qū)域進(jìn)行水質(zhì)狀況監(jiān)測，圖2（a）、（b）所示為位于湖泊中的水質(zhì)監(jiān)測浮標(biāo)及其結(jié)構(gòu)圖。

（4）構(gòu)建的地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)能夠保存監(jiān)測的水質(zhì)狀況監(jiān)測數(shù)據(jù)，可根據(jù)歷史數(shù)據(jù)對某區(qū)域的地表水水質(zhì)狀況進(jìn)行研究分析，以得出水中污染物的擴(kuò)散規(guī)律，有利于對水中的污染物進(jìn)行有效處理。

2 地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)的建設(shè)運(yùn)行

2.1 站點(diǎn)選擇

在建設(shè)地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)的時(shí)候首先需要對站點(diǎn)進(jìn)行選擇，對監(jiān)測站點(diǎn)的合理選擇能夠真實(shí)地反映所監(jiān)測水域的污染狀況，需具有很強(qiáng)的代表性。在選擇站點(diǎn)時(shí)需要考慮地表水流是否穩(wěn)定，所在斷面存在的湍流情況，地表水深度及所監(jiān)測區(qū)域堤岸抗沖刷能力，這些因素都會(huì)影響到監(jiān)測的準(zhǔn)確性。經(jīng)過對某地區(qū)小流域進(jìn)行勘察研究，在該流域符合設(shè)置要求的5個(gè)位置建設(shè)了在線監(jiān)測系統(tǒng)站，以對該水域進(jìn)行水質(zhì)狀況分析。

2.2 儀器選型選購

在建設(shè)地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)的過程中，在合理選擇站點(diǎn)的同時(shí)，還需要認(rèn)真對所需儀器設(shè)備進(jìn)行選型選購，這些儀器設(shè)備是在線自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)的心臟，在建設(shè)過程中應(yīng)綜合考慮其測量范圍、測量方法、分辨率及售后服務(wù)是否周全等，所選用的儀器必須符合我國水質(zhì)監(jiān)測國家標(biāo)準(zhǔn)。在選型選購的過程中應(yīng)根據(jù)所監(jiān)測區(qū)域的水質(zhì)狀況來選擇儀器量程，所估算的最大濃度值應(yīng)位于有效量程內(nèi)。根據(jù)某水域歷史數(shù)據(jù)，針對所監(jiān)測的水體各指標(biāo)所選用的測量方法有監(jiān)測水體溫度選用的傳感器法，監(jiān)測pH值采取的玻璃電極法，監(jiān)測溶解氧選用的熒光法，監(jiān)測高錳酸鹽指數(shù)選用的高錳酸鹽氧化法，監(jiān)測氨氮采用的比色法等。

2.3 地表水在線監(jiān)測系統(tǒng)配置與運(yùn)行

地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站對水體溫度、高錳酸鹽指數(shù)等必監(jiān)項(xiàng)目與葉綠素a、揮發(fā)性有機(jī)物及生物毒性等選擇性監(jiān)測項(xiàng)目按照一定的頻次進(jìn)行采樣，一般每隔4個(gè)小時(shí)采樣一次，也可根據(jù)不同的管理增加采樣頻次，可通過遠(yuǎn)程信息網(wǎng)絡(luò)把監(jiān)測到的數(shù)據(jù)傳輸至任何水質(zhì)監(jiān)測站。為了方便人們理解，可將水質(zhì)狀況按照污染的程度分為六類，即I類水質(zhì)、II類水質(zhì)、Ⅲ類水質(zhì)、IV類水質(zhì)、V類水質(zhì)及劣V類水質(zhì)，其中I、II類水質(zhì)又被稱為優(yōu)質(zhì)水質(zhì)，將劣V類水質(zhì)稱為重度污染水質(zhì)，人們可通過互聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測有關(guān)水域的水質(zhì)狀況。考慮到水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)有時(shí)會(huì)受到外界環(huán)境的影響，偶爾會(huì)出現(xiàn)信息傳輸中斷、數(shù)據(jù)缺失的現(xiàn)象，因此需及時(shí)對相關(guān)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站的儀器設(shè)備進(jìn)行檢查修復(fù)，并做好日常維修，以降低自動(dòng)監(jiān)測站運(yùn)行過程中的故障發(fā)生率。

3 系統(tǒng)實(shí)施方法

3.1 地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測方法

地表水水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)需要對水中的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測水體的流向，流速與流量的變化情況，以及水體溫度、濁度、氨氮量、總氮、總磷、pH值、鹽度、電導(dǎo)率、含沙狀況、高錳酸鹽指數(shù)及溶解氧等參數(shù)的變化情況。

3.2 實(shí)施案例

以長江流域某水資源管理局為例，在制定水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)施方案后，通過具體的實(shí)踐證明自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)能夠很好地反映出相關(guān)水域的污染狀況：2016年～2019年間在該水域6個(gè)具有代表性的站點(diǎn)上布置SBE37-SM型溫鹽深測量系統(tǒng)，積累了該水域的水體溫度及鹽濃度歷史數(shù)據(jù)，通過對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行研究，分析出了該水域內(nèi)的水體倒灌原理，這套系統(tǒng)監(jiān)測出含氮、含氧量及電導(dǎo)率等數(shù)據(jù)具有很高的可靠性，能夠在一定程度上反映出該水域范圍內(nèi)的水質(zhì)狀況。該水域的6個(gè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)組成的監(jiān)測網(wǎng)能夠?qū)崟r(shí)動(dòng)態(tài)地對該水域進(jìn)行在線監(jiān)測，能夠及時(shí)準(zhǔn)確地反映出該水域的相關(guān)監(jiān)測項(xiàng)目的變化情況，對該水域污染程度進(jìn)行監(jiān)控，以為相關(guān)水資源管理部門及時(shí)處理水環(huán)境污染事件提供科學(xué)合理的決策依據(jù)。

4 結(jié)論與展望

既要綠水青山又要金山銀山，在線監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行有利于國家在大力推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)，有利于研究水體中的污染物變化規(guī)律，有利于相關(guān)水資源污染管理部門制定出控制處理污染物的有效策略。建設(shè)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)能夠解決好以往監(jiān)測水平低，監(jiān)測結(jié)果與實(shí)際污染程度誤差大的問題，其能夠布置在環(huán)境條件差的水域，擴(kuò)大了水質(zhì)監(jiān)測范圍，對促進(jìn)水質(zhì)監(jiān)測站升級改造，合理配置社會(huì)資源，推動(dòng)國家水污染防治計(jì)劃也具有非常重要的意義。

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收稿日期：2020-09-19

作者簡介：季寅星（1986-），男，漢族，本科學(xué)歷，工程師，研究方向?yàn)樗⒋髿狻⒃肼曌詣?dòng)監(jiān)測監(jiān)控;污染源治理;機(jī)動(dòng)車尾氣監(jiān)測監(jiān)控。