水質自動站在汛期水質預警中的應用與思考
——以宿遷市為例

樊冬玲 司堯迪 張超 尹若燕

（1. 江蘇省宿遷環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇宿遷 223800；2. 江蘇省水文水資源勘測局宿遷分局，江蘇宿遷 223800）

1 引言

汛期是指江河中由于流域內季節(jié)性降水、融冰、化雪，引起定時性水位上漲的時期。宿遷市汛期主要是由于夏季暴雨和秋季連綿陰雨造成的。與非汛期相比，汛期具有降水強度大、降水頻次高等特點。降水沖刷，水泥污俱下，攜帶大量農業(yè)面源污染物進入毛渠、斗渠、支渠、干渠，城市道路污水、未徹底雨污分流的城市生活污水進入雨水管道，最終匯入河湖水體，使汛期地表水質狀況惡化。在大暴雨、特大暴雨時，洪水甚至會沖毀村鎮(zhèn)、農田，進而危及人民群眾飲水安全與生命財產安全。據統(tǒng)計，1996 年8 月洪水期間，石家莊上游山區(qū)共來水92.2 億m3，其中，超過地表水環(huán)境質量Ⅲ類標準的水高達89.1 億m3，占來水量的90%［1］。汛期水質預警的重要性不言而喻。

宿遷市用約2 年時間建成50 多座水質自動站，實現全市“主動脈”、重要“毛細管”基本全監(jiān)控。本文簡述了汛期以來監(jiān)測預警工作中遇到的問題，介紹了特殊情況的警情分析排除和警情報告，并提出后續(xù)預警工作改善建議。

2 水質自動站預警現狀及存在問題

2.1 基于自動站水質預警，缺少水量監(jiān)測，不能直觀體現水動態(tài)變化

生態(tài)環(huán)境部門汛期水質預警立足于本部門建設的水質自動站，從監(jiān)控水質異常的角度出發(fā)，很少配備水位、水量、流向監(jiān)測模塊；水質自動站數據僅僅體現水質是否惡化，至于是上游來水差的影響，還是下游頂托倒流水差的影響，或者是局部的水質惡化，很難直觀體現，尚需要結合現場踏勘確定，嚴重制約警情判斷時效性。

2.2 監(jiān)管水質自動站數量多，但無水質監(jiān)控預警平臺，自動化水平亟待提高

宿遷市現有50 多座水質自動站，尚未建成統(tǒng)一的水質監(jiān)控預警平臺。宿遷市有14 座水質自動站在國家水質自動綜合監(jiān)管平臺監(jiān)管，有40 座水質自動站在省級地表水水質自動監(jiān)管平臺監(jiān)管（其中14 座同時在國家級平臺），有25 座水質自動站在市級河湖水質自動監(jiān)測系統(tǒng)監(jiān)管（其中14 座同時在省級平臺）。全市所有水質自動站分散在不同的監(jiān)管平臺，尚無統(tǒng)一的可識別符合預警條件的預警監(jiān)管平臺，由人工盯看原始數據，甄別出符合預警條件的并發(fā)出預警報告，自動化水平低。

2.3 自動站加密監(jiān)測，但水質數據上傳時間滯后，時效性仍需提升

飲用水水源地與跨省界水質自動預警是預警的重中之重。進入汛期以后，這2 類水質自動站監(jiān)測頻次由非汛期4 h 監(jiān)測1 次加密為2 h 監(jiān)測1 次，但自動站監(jiān)測數據上傳基本發(fā)生在下一次采樣監(jiān)測后，上傳時效性較差，尤其是在降雨、行洪等特殊情況時，非常不利于及時了解水質動態(tài)變化、報出警情報告。

2.4 暴雨或行洪時站房、棧橋、取水口等出現問題，基建外圍保障水平需要提高

在暴雨以上級別降水發(fā)生時，自動站板皮房容易出現漏雨、斷電、斷網等現象，上游泄洪時易出現人工棧橋被淹、被沖垮現象，甚至取水頭被洪水沖走，基建外圍保障水平需要提高。

3 汛期特殊情況的警情分析排除、警情報告

3.1 溶解氧低于預警值的特殊情況分析排除

以宿遷市SHQ 水質自動站出現連續(xù)8 h 溶解氧低于汛期水質目標值，達到預警條件為例（見圖1）。SHQ 水質自動站為跨省界斷面水質自動站，設置目的為監(jiān)控上游安徽省來水水質。分析該斷面每日溶解氧變化規(guī)律后發(fā)現，每日18：00 后溶解氧開始逐步降低，直至次日8：00 開始大幅升高，10：00 基本可以達到地表水Ⅳ類3 mg/L 標準限值。

圖1 宿遷市SHQ 水質自動站溶解氧變化曲線

現場了解到該斷面附近水草茂盛，溶解氧變化規(guī)律與水草光合作用、呼吸作用有關。每日18：00 后水草光合作用減弱，產氧量減少至無，日落入夜后僅發(fā)生呼吸作用，水體氧逐漸被消耗；次日8：00 后光照增加，水草光合作用增加，溶解氧含量隨之增加。綜合考慮后，判定為非預警情況。

以宿遷市SQ 水源地水質自動站出現溶解氧低于地表水Ⅲ類5 mg/L 目標值為例（見圖2）。進入汛期前，SQ 水源地出現溶解氧值低于地表水Ⅲ類5 mg/L 標準限值。經與自動站運維方聯系，現場考察后發(fā)現，一方面，進入5 月溫度升高，水體中溶解氧濃度降低；另一方面，SQ 水源地采水頭至溶解氧分析儀器之間輸水管線很長，管道中滋生的微生物代謝活動消耗溶解氧，導致溶解氧降低。為避免汛期水質誤報，在汛期到來前，采取截短輸水管線措施。

圖2 宿遷市SQ 水源地水質自動站溶解氧變化曲線

3.2 高錳酸鹽指數高于預警值的特殊情況分析排除

以宿遷市THDQ 水質自動站出現連續(xù)8 h 高錳酸鹽指數超汛期水質目標，達到預警條件為例（見圖3）。THDQ 水質自動站為跨省界斷面水質自動站，設置目的為監(jiān)控上游安徽省來水水質。高錳酸鹽指數雖然達到預警條件，但經向宿遷市水文部門了解，2020 年宿遷市駱馬湖飲用水水源地水位持續(xù)下降，為保障宿遷市市民生活用水，正通過該河匯入的河流徐洪河，從洪澤湖向駱馬湖調水，徐洪河河水逆流，THDQ 所在河流無法順流流入宿遷市徐洪河，形成回水區(qū)，水質變差。雖然達到預警條件，但并非為上游來水水質低于目標值，綜合考慮后判定為非預警情況。

圖3 宿遷市THDQ 水質自動站高錳酸鹽指數變化曲線

以宿遷市ZZDK 水質自動站出現連續(xù)8 h 高錳酸鹽指數超汛期水質目標，達到預警條件為例（見圖4）。ZZDK 水質自動站為跨省界斷面水質自動站，設置目的為監(jiān)控上游安徽省來水水質。經向宿遷市水文部門了解，ZZDK 下游的雙溝大橋水文站未監(jiān)測到流量；現場勘查ZZDK 水質自動站附近發(fā)現，水體不流動，采集水樣呈濃綠色且渾濁，水中藻類較多，初判為水體局部水質惡化，并非上游來水水質差，綜合考慮后判定為非預警情況。

圖4 宿遷市ZZDK 水質自動站高錳酸鹽指數變化曲線

3.3 未達到預警條件的特殊情況專報

以宿遷市新濉河DQ 跨省界斷面水質自動站為例，該斷面任一項指標均沒有達到連續(xù)8 h 超水質目標值現象，僅氨氮連續(xù)4 h 3 組數據超過地表水Ⅴ類2 mg/L 限值（見圖5）。經了解，上游安徽省正通過新濉河泄洪，判斷上游來水水質較差導致DQ 斷面水質惡化，雖沒有達到連續(xù)8 h 5 組數據超標的預警條件，但在氨氮第2 次出現高值時即編制該斷面水質異常波動的專題報告。

圖5 宿遷市DQ 水質自動站氨氮指數變化曲線

4 汛期水質自動站預警建議

4.1 環(huán)保水利同址共建水質水文站，實現水質水量雙預警

從生態(tài)環(huán)境部與水利部層面推動統(tǒng)籌同址共建水文水質站，可避免重復報批用地、洪評等相關手續(xù)，亦可避免重復建設站房，還可提升站房等外圍基建質量，節(jié)省時間、用地，更高效地實現水質水量雙預警。

4.2 建設統(tǒng)一水質監(jiān)控預警平臺

從省級層面整合優(yōu)化現有監(jiān)管平臺，將國家級、省級、市級水質自動站數據全部接入平臺，升級平臺預警功能，按水源地、國省考、跨省界斷面等不同類型站點設置相應的預警篩選條件，甄選出符合預警條件的水質自動站、生成預警報告，并與省級大數據平臺契合，直接向須知曉并處理警情的相關方發(fā)出預警報告。

4.3 提升水質自動站數據傳輸時效性

在建設水質自動站時或是汛期到來前，設定自動站數據上傳時間，在數采儀獲取數據后，各個自動站點盡快將數據上傳至監(jiān)管平臺，便于迅速掌握當時水質狀況，提升預警的時效性。

4.4 加強與同一地區(qū)、上下游地區(qū)的水利等相關部門聯合

推進信息交流與互享，加強與地方環(huán)保、水利、水文、氣象等部門的溝通，積極與上下游進行環(huán)保、水利、水文信息交互，及時或提前了解降雨預報、即時水文變化、閘壩開關等信息，確保預警準確及時。