水質監測技術在中國水利的應用解決方案
一、21世(shi)紀(ji)中(zhong)國(guo)水質監(jian)測的嶄新內(nei)容
中國(guo)水(shui)(shui)(shui)利系(xi)統水(shui)(shui)(shui)質監(jian)(jian)測(ce)工作經歷了(le)(le)(le)幾十年(nian)的(de)(de)發(fa)展,首先在(zai)水(shui)(shui)(shui)文部門內增設(she)了(le)(le)(le)水(shui)(shui)(shui)質監(jian)(jian)測(ce)機構,進而(er)建立健全了(le)(le)(le)各流(liu)域水(shui)(shui)(shui)質監(jian)(jian)測(ce)中心,現(xian)已建成了(le)(le)(le)覆蓋(gai)全國(guo)的(de)(de)水(shui)(shui)(shui)質監(jian)(jian)測(ce)網絡(luo)體系(xi),實現(xian)了(le)(le)(le)對水(shui)(shui)(shui)質的(de)(de)有效監(jian)(jian)測(ce),在(zai)水(shui)(shui)(shui)質監(jian)(jian)測(ce)項目上,也(ye)由(you)從(cong)天然水(shui)(shui)(shui)化學(xue)監(jian)(jian)測(ce)發(fa)展延伸而(er)來,具有了(le)(le)(le)綜(zong)合河(he)流(liu)天然水(shui)(shui)(shui)化學(xue)特(te)征(zheng)與河(he)流(liu)水(shui)(shui)(shui)污(wu)染特(te)征(zheng)的(de)(de)監(jian)(jian)測(ce)。
在水(shui)(shui)(shui)(shui)利系統的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)監(jian)(jian)測是(shi)與水(shui)(shui)(shui)(shui)文站(zhan)相結(jie)合(he)的(de),充分利用了采樣上具備(bei)的(de)便利的(de)條件,可以實現代表性強的(de)高頻次監(jian)(jian)測,具有(you)流(liu)域管(guan)理和水(shui)(shui)(shui)(shui)量(liang),水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)同時(shi)監(jian)(jian)測的(de)優勢,結(jie)合(he)水(shui)(shui)(shui)(shui)功能(neng)區管(guan)理要(yao)求(qiu),掌握(wo)國家確定的(de)重要(yao)江河、湖泊(bo)、跨省(自治區、直(zhi)轄市)的(de)江河、湖泊(bo)水(shui)(shui)(shui)(shui)體(ti),省界(jie)水(shui)(shui)(shui)(shui)體(ti)、重要(yao)供水(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)源(yuan)地、主要(yao)入河排污(wu)口的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)情況(kuang),有(you)可能(neng)完成掌握(wo)突(tu)發性水(shui)(shui)(shui)(shui)污(wu)染事故以及洪水(shui)(shui)(shui)(shui)淹(yan)沒(mei)、河流(liu)斷(duan)流(liu)后的(de)復(fu)流(liu)、污(wu)水(shui)(shui)(shui)(shui)閘壩調度與水(shui)(shui)(shui)(shui)庫(ku)調度等(deng)重要(yao)過程的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)突(tu)變情況(kuang)。
水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)利的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質監測過(guo)去側(ce)重于地(di)(di)表(biao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質監測,而水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)功能區(qu)劃,要求綜(zong)合考量(liang)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)功能區(qu)域內地(di)(di)表(biao)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)/地(di)(di)下水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)/大氣降水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)/水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)生態等水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質的(de)多個層面,水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)利系統要補充/調整/完善和建立新的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)(shui)質檢測網絡。
《水(shui)(shui)法(fa)(fa)》的頒布實施,賦予了水(shui)(shui)利(li)系統水(shui)(shui)行政管理主(zhu)(zhu)體的地位(wei)和權力,對水(shui)(shui)質監(jian)測(ce)工作(zuo)也提出(chu)了明確的、更高的要(yao)求,水(shui)(shui)質監(jian)測(ce)不(bu)僅要(yao)掌(zhang)握面上水(shui)(shui)資(zi)源(yuan)質量狀(zhuang)況(kuang),還要(yao)對用水(shui)(shui)和排污(wu)進(jin)行有效監(jian)控(kong)。水(shui)(shui)利(li)部(bu)門的水(shui)(shui)質監(jian)測(ce)主(zhu)(zhu)要(yao)側重于為水(shui)(shui)資(zi)源(yuan)的開發、利(li)用、管理與(yu)(yu)保護服務(wu),與(yu)(yu)水(shui)(shui)資(zi)源(yuan)管理、水(shui)(shui)工程調度相結合,監(jian)控(kong)入河(he)排污(wu)狀(zhuang)況(kuang)及省際轄區(qu)水(shui)(shui)質狀(zhuang)況(kuang),使(shi)水(shui)(shui)質監(jian)測(ce)具有服務(wu)于水(shui)(shui)行政執法(fa)(fa)的鮮明特征(zheng)。
可(ke)以肯定地(di)說,在21世紀(ji)中(zhong),中(zhong)國水利的水質監測工作有著嶄新的內容。
二、水質(zhi)監(jian)測的(de)重要意義
中國的(de)水(shui)質監測工作不僅有新(xin)的(de)內容還(huan)有非常重要的(de)意義。
目前(qian)我國水(shui)(shui)(shui)資源緊(jin)缺,水(shui)(shui)(shui)污染嚴重,水(shui)(shui)(shui)質監(jian)測(ce)是水(shui)(shui)(shui)資源管理(li)與保護的重要基礎,水(shui)(shui)(shui)質監(jian)測(ce)提供(gong)的水(shui)(shui)(shui)質信息顯得尤為重要。
從一般(ban)意(yi)義來講,水(shui)質(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測工作的(de)(de)整(zheng)體水(shui)平提高(gao),水(shui)質(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測的(de)(de)能(neng)力(li)建設進行全(quan)面實施后,水(shui)質(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測系統的(de)(de)機(ji)動(dong)、快速反(fan)(fan)應能(neng)力(li)和自動(dong)測報能(neng)力(li)將大(da)大(da)提高(gao),能(neng)實現水(shui)功(gong)能(neng)區內重點地(di)區、重點水(shui)域和供水(shui)水(shui)源地(di)的(de)(de)水(shui)質(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測,提高(gao)水(shui)質(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測信息數據(ju)傳輸(shu)和分析效率。在滿足各級水(shui)行政主管部門(men)及社會公(gong)眾(zhong)對(dui)(dui)水(shui)質(zhi)(zhi)信息需要的(de)(de)同時,提高(gao)對(dui)(dui)突(tu)發、惡性水(shui)質(zhi)(zhi)污染事故的(de)(de)預警預報及快速反(fan)(fan)應能(neng)力(li)。
從中(zhong)國(guo)特色意義:中(zhong)國(guo)水(shui)(shui)資源分布的(de)極度(du)不平衡,水(shui)(shui)質(zhi)型(xing)缺水(shui)(shui)問題嚴重,跨流域調水(shui)(shui)工(gong)程(cheng)(cheng)多,三峽工(gong)程(cheng)(cheng)建(jian)設、西部大開(kai)(kai)發、西藏“一江兩河(he)”開(kai)(kai)發,國(guo)際河(he)流的(de)開(kai)(kai)發利用與保(bao)護(hu)都對水(shui)(shui)質(zhi)監測(ce)提出了更(geng)高的(de)要求(qiu),也使水(shui)(shui)質(zhi)監測(ce)具(ju)有(you)了更(geng)加特使的(de)意義,如水(shui)(shui)權交易,國(guo)家間的(de)水(shui)(shui)事磋商等都離(li)不開(kai)(kai)水(shui)(shui)質(zhi)監測(ce)數據。
從更(geng)深層意義講:加(jia)強水(shui)資源管理與(yu)(yu)保護工(gong)(gong)(gong)作需(xu)要水(shui)質監測(ce)有超前發(fa)(fa)展(zhan),通過水(shui)質監測(ce)的(de)基(ji)礎數據,分析(xi)水(shui)的(de)承載力,按照水(shui)功(gong)能區的(de)不同(tong),確認水(shui)環(huan)境(jing)容(rong)量(liang),建立水(shui)環(huan)境(jing)的(de)評估與(yu)(yu)決策模型,分析(xi)和(he)掌握污染物水(shui)體中稀釋擴散和(he)自凈化過程與(yu)(yu)平衡關系,制定減(jian)量(liang)或(huo)禁止排放的(de)規劃(hua)與(yu)(yu)實施方案,指導水(shui)利工(gong)(gong)(gong)程,治理工(gong)(gong)(gong)程,使水(shui)環(huan)境(jing)與(yu)(yu)社(she)會(hui)經(jing)濟協調發(fa)(fa)展(zhan),水(shui)資源管理與(yu)(yu)保護工(gong)(gong)(gong)作為經(jing)濟發(fa)(fa)展(zhan)服務,水(shui)利成為社(she)會(hui)經(jing)濟持續發(fa)(fa)展(zhan)的(de)資源保障(zhang)。
三、水(shui)質監測的(de)現狀與問題
水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)監(jian)測(ce)(ce)工(gong)作是水(shui)(shui)(shui)資源管(guan)理(li)與保護(hu)的(de)一項重要的(de)基礎性工(gong)作。目前,水(shui)(shui)(shui)利(li)系統已建成由(you)水(shui)(shui)(shui)利(li)部、流域(yu)、省及其地(di)(市(shi))水(shui)(shui)(shui)環境監(jian)測(ce)(ce)中心、分中心,共251個監(jian)測(ce)(ce)機(ji)構組成的(de)四(si)級(ji)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)監(jian)測(ce)(ce)體系;水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)監(jian)測(ce)(ce)站點3240處,基本覆蓋了(le)全國主要江河湖(hu)庫;專職人員2218人,技術力量較強,實(shi)現了(le)對水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)的(de)有效監(jian)測(ce)(ce)。
當前(qian),我國主要江河、湖(hu)泊水體的(de)(de)(de)(de)水質(zhi)總體上呈惡化趨勢,水質(zhi)監(jian)測(ce)任(ren)務(wu)十分繁重(zhong)。為了適應水資源管理與保護工(gong)作發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)需求,亟須提高(gao)水質(zhi)監(jian)測(ce)技術的(de)(de)(de)(de)現代(dai)化和(he)標準化以及管理制度(du)化的(de)(de)(de)(de)水平。雖然水利系統的(de)(de)(de)(de)水質(zhi)監(jian)測(ce)體系和(he)能力(li)已經(jing)有了一定的(de)(de)(de)(de)基礎(chu),但(dan)面對(dui)新時期水利發展(zhan)的(de)(de)(de)(de)形勢與要求,還存在(zai)著(zhu)一些急待解(jie)決的(de)(de)(de)(de)問題。
1.水(shui)(shui)利系(xi)統的(de)(de)(de)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)監測站點多以掌握(wo)地表水(shui)(shui)水(shui)(shui)資源(yuan)質(zhi)(zhi)量功(gong)能為(wei)主,缺乏對(dui)地下水(shui)(shui)的(de)(de)(de)監測,大氣降(jiang)水(shui)(shui)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)監測,供水(shui)(shui)水(shui)(shui)源(yuan)地水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)監測,排(pai)污水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)監控,水(shui)(shui)生(sheng)態(tai)環境監測等全面反映水(shui)(shui)功(gong)能區(qu)內的(de)(de)(de)全面水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)狀況,來評價(jia)水(shui)(shui)功(gong)能區(qu)的(de)(de)(de)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)是否達到水(shui)(shui)域使(shi)用功(gong)能對(dui)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)要求。
2.水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)監測站的(de)總數少于水(shui)(shui)(shui)(shui)功能區的(de)數量,不能反映(ying)全部水(shui)(shui)(shui)(shui)功能區的(de)水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)狀(zhuang)況,而且還存在地域分布不均衡,水(shui)(shui)(shui)(shui)質(zhi)監測站布局不合理的(de)狀(zhuang)況,不適(shi)應經濟(ji)發展和水(shui)(shui)(shui)(shui)資源保護工作的(de)需要,都(dou)急需進行補充(chong)、調整、完善或建(jian)立。
3.各(ge)級水(shui)質(zhi)監(jian)(jian)(jian)測(ce)中心(xin)的(de)采樣能(neng)力不足,監(jian)(jian)(jian)測(ce)頻率(lv)低,水(shui)質(zhi)監(jian)(jian)(jian)測(ce)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)監(jian)(jian)(jian)測(ce)儀器設(she)備老化,大型分析儀器配(pei)備不平衡,于水(shui)質(zhi)監(jian)(jian)(jian)測(ce)管理的(de)要求不適應(ying)。
4.機動監(jian)測(ce)(ce)能力不足,移動水(shui)質分(fen)析監(jian)測(ce)(ce)實驗室配備數量太少(shao),現(xian)場監(jian)測(ce)(ce)能力低,無法及(ji)時(shi)掌握突發性水(shui)污(wu)(wu)染事故以及(ji)洪水(shui)淹(yan)沒(mei)、河流(liu)斷流(liu)后的(de)復流(liu)、污(wu)(wu)水(shui)閘壩調(diao)(diao)度(du)(du)與水(shui)庫調(diao)(diao)度(du)(du)等重要水(shui)利過程的(de)水(shui)質突變情(qing)況(kuang)。
5.自動水質(zhi)監(jian)測(ce)站數量太少,缺乏(fa)自動測(ce)報(bao)能(neng)力,無法獲得(de)對重點水功能(neng)區主要水質(zhi)監(jian)測(ce)的實時數據(ju),更沒有對突發(fa)性污染事(shi)故的預(yu)測(ce)/預(yu)報(bao)能(neng)力。
6.水(shui)質監測(ce)信(xin)息處理(li)及時性,針(zhen)對性差,監測(ce)數據的處理(li)仍然以手工(gong)為主,各級中(zhong)心建立的監測(ce)數據庫結構(gou)不統一,標準化程度低,信(xin)息處理(li)的軟(ruan)硬(ying)件落后,不能實(shi)現(xian)按流域(yu),按功能區的水(shui)量/水(shui)質綜合分析(xi)評價體系,不能滿足新時期水(shui)資源管(guan)理(li)與保(bao)護(hu),水(shui)行政管(guan)理(li)的要求(qiu)。
四、水質監測的規劃(hua)目標
《水法》的頒布實施為水資源管(guan)(guan)理與保(bao)護提供了(le)法律依(yi)據,也對水行政主管(guan)(guan)部(bu)門的水質監測工作提出了(le)明確的、更(geng)高的要求。
按照(zhao)水利部水文局編制(zhi)的(de)全國水質監測(ce)規(gui)劃,有以下幾個目標:
1.近期目(mu)標(2010年):水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)站點應(ying)達到與國(guo)家水(shui)(shui)(shui)文站相結合、滿(man)足水(shui)(shui)(shui)功(gong)能區(qu)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測(ce)要(yao)求,實現站點優化(hua)布局。加強能力(li)(li)建設(she),強化(hua)以流域(yu)和(he)省(sheng)(自治區(qu)、直轄(xia)市)級水(shui)(shui)(shui)環境監(jian)(jian)測(ce)中心(xin)為骨干(gan)、省(sheng)(自治區(qu)、直轄(xia)市)水(shui)(shui)(shui)環境監(jian)(jian)測(ce)分中心(xin)為基礎的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測(ce)體系。在完善常規水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測(ce)的(de)(de)(de)基礎上,大力(li)(li)提(ti)高水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測(ce)系統(tong)的(de)(de)(de)機動(dong)、快速反應(ying)能力(li)(li)和(he)自動(dong)測(ce)報能力(li)(li),實現重(zhong)點地區(qu)、重(zhong)點水(shui)(shui)(shui)域(yu)和(he)供水(shui)(shui)(shui)水(shui)(shui)(shui)源(yuan)地的(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)自動(dong)監(jian)(jian)測(ce)。對全國(guo)水(shui)(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)監(jian)(jian)測(ce)評價信息進行系統(tong)的(de)(de)(de)分析(xi)、合理(li)的(de)(de)(de)分類和(he)組(zu)合,建立統(tong)一的(de)(de)(de)信息存儲交(jiao)換標準,構建各(ge)種專業應(ying)用系統(tong),提(ti)高數(shu)據傳輸和(he)分析(xi)效率。
2.遠期(qi)目標(2020年(nian)):通過進(jin)一步優化(hua)水(shui)(shui)(shui)質監(jian)(jian)測(ce)(ce)站點布局,加強水(shui)(shui)(shui)質監(jian)(jian)測(ce)(ce)能力建(jian)設,逐步開(kai)展(zhan)水(shui)(shui)(shui)生態環境(jing)監(jian)(jian)測(ce)(ce)、遙測(ce)(ce)等。采用先進(jin)的(de)計算機手段,通過規范(fan)化(hua)的(de)信息管(guan)理(li),實現(xian)全國(guo)水(shui)(shui)(shui)質監(jian)(jian)測(ce)(ce)數(shu)據的(de)共享和傳輸,滿足各(ge)級(ji)水(shui)(shui)(shui)行政主管(guan)部門及社(she)會公眾對水(shui)(shui)(shui)質信息的(de)需要(yao)。提高(gao)對突發(fa)、惡性水(shui)(shui)(shui)質污(wu)染事故的(de)預警預報(bao)及快速反應能力,判斷發(fa)展(zhan)趨(qu)勢及成因(yin)分析。對重要(yao)決策及常規管(guan)理(li)提供信息支(zhi)持,為管(guan)理(li)部門提供多方位(wei)、多側面準確、快捷的(de)信息服務。
3.量化目標(列表(biao))
地表水站 國際河流站 自動站 地下水站 降水站
2005 5612 - 185 2004 441
2010 - - 341 2474 686
2020 7216 78 346 2689 752
21世紀的水質監測工作,不僅僅要掌握全國江河湖庫水資源質量的基本情況,還要根據當前水功能區管理的需要,在現有的基礎上,提高水質監測系統的機動能力、快速反應能力和自動測報能力,監測的對象包括地表水,地下水,大氣降水,生態水,還涵蓋了供水水源地,排污點源面源,水土保持等所有涉及水功能區內區域水環境的全部信息,以提升水質監測工作的整體水平為目標,能實現重點地區、重點水域和供水水源地的水質自動監測,也將提高監測信息數據傳輸和分析效率。在滿足各級水行政主管部門及社會公眾對水質信息的需要的同時,提高對突發、惡性水質污染事故的預警預報及快速反應能力。
五、水質(zhi)監測的關鍵是水質(zhi)監測分析
1.先(xian)進的水(shui)質監測技術是實現水(shui)質監測目標的關鍵
隨著全(quan)國水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)規劃(hua)的實(shi)施(shi),要(yao)實(shi)現水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)的規劃(hua)目標,就(jiu)必(bi)(bi)須(xu)采用先進(jin)(jin)的水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)技術作保障(zhang),對(dui)水(shui)質站(zhan)網進(jin)(jin)行(xing)優化配置(zhi)和(he)合理(li)布局,構(gou)建選用先進(jin)(jin)的水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)儀(yi)器設備和(he)技術裝(zhuang)備的水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)實(shi)驗室/移動(dong)水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)實(shi)驗室/自動(dong)水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)站(zhan)。在進(jin)(jin)行(xing)水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)實(shi)施(shi)過(guo)程中(zhong),應該充分考慮我國的國情,從實(shi)際出發(fa),實(shi)事求是,建立既能滿足當前(qian)水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)工作要(yao)求,又留有(you)超前(qian)發(fa)展冗余的水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)系統(tong)結構(gou)。因此(ci),我們(men)必(bi)(bi)須(xu)學習和(he)借鑒(jian)西方發(fa)達(da)國家的歷史和(he)經驗,創建一條有(you)中(zhong)國特(te)色(se)的,跨越(yue)式發(fa)展的水(shui)質監(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)(ce)之路(lu)
2.國外現代化水質監(jian)測(ce)體(ti)系的發展現狀和趨(qu)勢
國外(wai)(wai)早期河流水系(xi)(xi)的(de)水質監(jian)測(ce)方(fang)法(fa)是(shi)定時(shi)(shi)(shi)定點(dian)在河流的(de)某些斷(duan)面取(qu)瞬(shun)時(shi)(shi)(shi)水樣,帶回(hui)實驗(yan)室分析。但這種人(ren)工抽查式的(de)監(jian)測(ce)方(fang)法(fa)不能及(ji)時(shi)(shi)(shi)、準確地獲得水質不斷(duan)變化的(de)動態數(shu)據。為(wei)了(le)盡早發現水質的(de)異常變化,迅(xun)速(su)作(zuo)出下游水質污染預報,及(ji)時(shi)(shi)(shi)追(zhui)蹤(zong)污染源,研究水的(de)稀釋、自(zi)凈規律,國外(wai)(wai)在完(wan)善實驗(yan)室監(jian)測(ce)的(de)同時(shi)(shi)(shi),陸續(xu)發展(zhan)了(le)水質移動監(jian)測(ce)系(xi)(xi)統和自(zi)動監(jian)測(ce)系(xi)(xi)統。
水質移動(dong)監(jian)測(ce)(ce)系(xi)統以移動(dong)監(jian)測(ce)(ce)車為(wei)基本(ben)監(jian)測(ce)(ce)單元,以便攜水質實驗室和現場水質多參(can)數(shu)分(fen)析儀為(wei)分(fen)析手段,以GPS全球衛星(xing)定位系(xi)統和GPRS/GSM無線數(shu)據(ju)通訊裝置為(wei)信息載體,有效(xiao)地解決了(le)偏(pian)遠地區、水域水質監(jian)測(ce)(ce)的困難。
水(shui)質自(zi)動監(jian)測系(xi)(xi)統WQMS(Water Quality Monitoring System)以(yi)監(jian)測水(shui)質污(wu)染綜合指標及(ji)其(qi)某些特定項目為基礎,通(tong)過在一個(ge)水(shui)系(xi)(xi)或一個(ge)地區(qu)設置若(ruo)干個(ge)有(you)連(lian)續(xu)(xu)自(zi)動監(jian)測儀(yi)器的(de)監(jian)測站(zhan),由一個(ge)中心站(zhan)控(kong)制若(ruo)干個(ge)子站(zhan),隨時對(dui)該區(qu)的(de)水(shui)質污(wu)染狀況進行連(lian)續(xu)(xu)自(zi)動監(jian)測,形成一個(ge)連(lian)續(xu)(xu)自(zi)動監(jian)測系(xi)(xi)統。
水(shui)質(zhi)(zhi)自動監測系(xi)統是20世紀70年(nian)代發展起(qi)來(lai)的,在美國(guo)、英(ying)國(guo)、日本、荷蘭等國(guo)已有相當規(gui)模的廣泛應用,并被納入至網(wang)絡化(hua)的“環(huan)境(jing)評(ping)價(jia)體系(xi)”和“自然災害防(fang)御體系(xi)”。一則可為(wei)綜合(he)評(ping)價(jia)水(shui)功能區的水(shui)環(huan)境(jing)質(zhi)(zhi)量提供基(ji)礎性(xing)數據(ju),二則可迅(xun)速發現(xian)突發性(xing)水(shui)質(zhi)(zhi)污(wu)染事故或天災,將水(shui)域異(yi)常水(shui)質(zhi)(zhi)情況、污(wu)染傳(chuan)(chuan)播源及影響規(gui)模通(tong)過系(xi)統的通(tong)訊網(wang)絡傳(chuan)(chuan)至控(kong)制中心,為(wei)決策(ce)(ce)部門把握(wo)災害的性(xing)質(zhi)(zhi)狀態(tai),從而制定災害的防(fang)治對策(ce)(ce)提供依據(ju)。
3.先(xian)(xian)進(jin)(jin)的監測技術(shu)要與先(xian)(xian)進(jin)(jin)的信息管理技術(shu)相(xiang)結合
隨著科(ke)學技術(shu)的(de)(de)進步,水質(zhi)(zhi)監測技術(shu)迅速(su)發展(zhan),儀(yi)器(qi)(qi)分析、計算機控制等(deng)現代化手段在水質(zhi)(zhi)監測中得到(dao)了廣泛應用。分析方法(fa)(fa)(fa)從分光(guang)(guang)光(guang)(guang)度法(fa)(fa)(fa)、電(dian)位法(fa)(fa)(fa)發展(zhan)到(dao)原(yuan)子吸收法(fa)(fa)(fa)、原(yuan)子熒光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜法(fa)(fa)(fa)、氣(qi)相色譜法(fa)(fa)(fa)和液相色譜法(fa)(fa)(fa)等(deng);手動(dong)和半(ban)自(zi)動(dong)實驗方法(fa)(fa)(fa)、儀(yi)器(qi)(qi)也正逐(zhu)步被由計算機控制的(de)(de)自(zi)動(dong)監測、遙(yao)測裝置所代替。
然而(er),正(zheng)如(ru)前文所述,21世紀的(de)(de)水(shui)利水(shui)質監(jian)(jian)測(ce)任務(wu)是以(yi)流域或區域水(shui)環境(jing)為(wei)主要研(yan)究對象的(de)(de)系(xi)統化工(gong)程(cheng),水(shui)質監(jian)(jian)測(ce)技(ji)術僅(jin)僅(jin)是系(xi)統工(gong)程(cheng)中(zhong)的(de)(de)基(ji)礎組(zu)成(cheng)部(bu)分,更為(wei)繁重的(de)(de)工(gong)作(zuo)是將(jiang)這些監(jian)(jian)測(ce)數據(ju)(ju)進行(xing)必要的(de)(de)信息化,構(gou)筑全國性的(de)(de)水(shui)質站網和(he)監(jian)(jian)測(ce)信息中(zhong)心,將(jiang)各級監(jian)(jian)測(ce)中(zhong)心的(de)(de)數據(ju)(ju)進行(xing)統計、分類和(he)組(zu)合(he),建(jian)立水(shui)體(ti)分析模型綜合(he)分析預(yu)測(ce),為(wei)水(shui)資源的(de)(de)開發(fa)利用、優化調度和(he)水(shui)環境(jing)的(de)(de)保護管理提供決(jue)策性的(de)(de)依(yi)據(ju)(ju)。
4.中國的(de)水質(zhi)監測體系(xi)可以走跨越式發展之路(lu)
中(zhong)國(guo)改(gai)革開(kai)發,WTO的(de)加入,綜(zong)合國(guo)力的(de)提高,以(yi)及(ji)由(you)水利部領(ling)導(dao)的(de)國(guo)家(jia)水利系(xi)統(tong)多(duo)年(nian)來陸(lu)續(xu)建立(li)和完善的(de)四級監(jian)測體系(xi),使中(zhong)國(guo)具備了跨(kua)越(yue)式發展的(de)可能。中(zhong)國(guo)的(de)水質(zhi)監(jian)測體系(xi)完全可以(yi)針對國(guo)情,學(xue)習和借鑒(jian)西方發達國(guo)家(jia)的(de)歷史和經驗(yan),創建一條(tiao)有(you)中(zhong)國(guo)特色的(de),跨(kua)越(yue)式發展的(de)水質(zhi)監(jian)測之路。
六、水利系(xi)統(tong)的(de)水質監測綜合(he)應(ying)用解(jie)決(jue)方案
從國家未來(lai)水資源開發(fa)(fa)、利用(yong)、保護和管(guan)理的(de)長(chang)期政策來(lai)看(kan),綜合應(ying)用(yong)解決方案既要能實現重(zhong)點地區、重(zhong)點水域(yu)和供水水源地的(de)水質自動監測,提高監測信息數據(ju)傳輸(shu)和分析效率,又要能提高對突發(fa)(fa)、惡性(xing)(xing)水質污染事故的(de)預警預報及快速反應(ying)能力,實現應(ying)急移動監測,并(bing)結合基礎(chu)實驗室監測網站的(de)監測數據(ju)為(wei)國家大型水利建設工程提供技術可行性(xing)(xing)依據(ju)。
綜合應用解(jie)決方案是(shi)集成方案,涉及到(dao)軟件系(xi)統(tong)的(de)構架和硬件系(xi)統(tong)的(de)建設(she)兩個方面。
1.監測系統的軟件(jian)構架-水資源質量評價系統
在諸(zhu)多(duo)的(de)(de)水(shui)(shui)環境狀況的(de)(de)要(yao)(yao)素中,首先就要(yao)(yao)客觀、科(ke)學、公正地監測、評(ping)價(jia)水(shui)(shui)資源質(zhi)量這(zhe)個首要(yao)(yao)表征,同時做(zuo)到水(shui)(shui)質(zhi)水(shui)(shui)量同步監測、資料(liao)配套,水(shui)(shui)文部門要(yao)(yao)為國家政府、水(shui)(shui)行(xing)政主(zhu)管(guan)部門及時、快(kuai)速、準確(que)地提供水(shui)(shui)質(zhi)動態信息(xi),提出保護和改善的(de)(de)建設(she)意見,其次,根據(ju)社(she)會需要(yao)(yao),采(cai)用多(duo)樣方(fang)式面向社(she)會展開全(quan)方(fang)位服(fu)務(wu)。
水(shui)利水(shui)質監(jian)測(ce)(ce)數據(ju)歷史長久、樣本(ben)代表性典(dian)型、系(xi)統(tong)(tong)完整、水(shui)量(liang)水(shui)質配套(tao)、數據(ju)準確可靠(kao)、資料(liao)可比的(de)(de)水(shui)環境(jing)(jing)監(jian)測(ce)(ce)信(xin)息(xi)體系(xi),為國家(jia)、水(shui)行政(zheng)主管部門依法行政(zheng)、實施監(jian)督管理、做好(hao)水(shui)資源保護提供(gong)科(ke)學依據(ju)和技(ji)術支撐。如何將現有條件下的(de)(de)水(shui)環境(jing)(jing)水(shui)質監(jian)測(ce)(ce)系(xi)統(tong)(tong)得到的(de)(de)實時(shi)、巨量(liang)的(de)(de)監(jian)測(ce)(ce)數據(ju)及時(shi)、有效地采集、存儲、分(fen)析、報(bao)告、預測(ce)(ce)、公布,真正使(shi)之(zhi)成為為國家(jia)、水(shui)行政(zheng)主管部門決策的(de)(de)考量(liang)、執法的(de)(de)依據(ju)、管理的(de)(de)標準,這就成為了水(shui)文(wen)部門的(de)(de)當(dang)務之(zhi)急(ji)。
安(an)恒公司提出以(yi)(yi)水(shui)環(huan)境(jing)質(zhi)量評(ping)價(jia)標準為(wei)核心,應用(yong)當今最(zui)先(xian)進的(de)(de)Internet技術、GIS技術,基于(yu)Microsoft的(de)(de)XML 語言,在Microsoft .net的(de)(de)服務(wu)平臺(tai)上(shang),以(yi)(yi)WEBGIS為(wei)應用(yong),將地理(li)信(xin)息系統的(de)(de)空間圖(tu)形與水(shui)環(huan)境(jing)評(ping)價(jia)屬性(xing)(xing)數(shu)據(ju)(ju)有機結合,對各層空間信(xin)息、屬性(xing)(xing)數(shu)據(ju)(ju)進行(xing)自動(dong)采(cai)集(ji)、實時(shi)傳輸、分類存儲(chu)、更新顯(xian)示(shi)、分析評(ping)價(jia)、有效管(guan)理(li)、報告(gao)和發布(bu),并(bing)形成可(ke)視化(hua)的(de)(de)生(sheng)動(dong)表達形式和調(diao)度顯(xian)示(shi)系統的(de)(de)全國(guo)水(shui)環(huan)境(jing)管(guan)理(li)信(xin)息系統,這一管(guan)理(li)信(xin)息系統主要針對各流(liu)域的(de)(de)水(shui)環(huan)境(jing)信(xin)息進行(xing)管(guan)理(li),具有覆蓋面廣、運(yun)(yun)行(xing)費用(yong)低、安(an)全、穩定(ding)、可(ke)擴充性(xing)(xing)強、業務(wu)操作簡捷、日常運(yun)(yun)行(xing)維護簡便(bian)、上(shang)傳數(shu)據(ju)(ju)及時(shi)、通(tong)訊(xun)設(she)備無需(xu)投資、報告(gao)、發布(bu)電信(xin)化(hua)、分析評(ping)價(jia)自動(dong)化(hua)、可(ke)視化(hua)、管(guan)理(li)正規(gui)、科學(xue)、有序。
2.監測(ce)系統(tong)的(de)硬件構架-立體化監測(ce)解(jie)決方案
立(li)體化的監測解決方案由實(shi)驗室、移動和(he)自動監測三部分組成。
(1)實驗室監測解決方案
實(shi)驗室(shi)是四級監(jian)測(ce)(ce)體系中進行(xing)(xing)日常(chang)水(shui)質分析(xi)工(gong)作(zuo)的(de)(de)基(ji)本單位(wei),由于長(chang)期以來各地(di)域(yu)經濟發(fa)展水(shui)平(ping)不(bu)平(ping)衡,標準不(bu)統一。因(yin)此,實(shi)驗室(shi)的(de)(de)建設規(gui)模和發(fa)展程(cheng)度也很(hen)不(bu)平(ping)衡,為使監(jian)測(ce)(ce)數據(ju)具有(you)可比性、規(gui)范性和統一性,有(you)必要根據(ju)國家和水(shui)利行(xing)(xing)業的(de)(de)有(you)關(guan)標準,建立和不(bu)斷(duan)完善應(ying)(ying)用技術相當的(de)(de)標準化實(shi)驗室(shi),配備以常(chang)規(gui)監(jian)測(ce)(ce)參(can)數為主,如:Hach公司出品的(de)(de)pH、COD、BOD、氨氮、總(zong)磷和微生(sheng)物等(deng)實(shi)驗室(shi)快速(su)自動分析(xi)儀(yi),并結(jie)合地(di)方水(shui)質特(te)點輔(fu)以特(te)殊的(de)(de)監(jian)測(ce)(ce)儀(yi)器,如:砷、硒、汞(gong)、揮發(fa)酚等(deng)分析(xi)設備。通(tong)過標準化的(de)(de)“水(shui)環境監(jian)測(ce)(ce)樣品管理和質量(liang)控制系統”,進行(xing)(xing)日常(chang)的(de)(de)水(shui)質參(can)數分析(xi)。典型應(ying)(ying)用有(you)由中國婦(fu)女發(fa)展基(ji)金會主持的(de)(de)“大地(di)之愛母親水(shui)窖”工(gong)程(cheng)的(de)(de)配套項(xiang)目??水(shui)質衛(wei)生(sheng)安全監(jian)測(ce)(ce)體系。
(2)應急移動監測解決(jue)方案
今年以(yi)來,黃河流域陸續發生了蘭(lan)州油污(wu)染(ran)和(he)(he)(he)黃河潼關段(duan)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)異常事(shi)件,為(wei)應(ying)對和(he)(he)(he)預防重大流域的(de)突發性水(shui)(shui)污(wu)染(ran)事(shi)故和(he)(he)(he)災害,建立起相應(ying)的(de)移(yi)動(dong)(dong)(dong)監(jian)測系統。系統由(you)現代(dai)化的(de)移(yi)動(dong)(dong)(dong)監(jian)測車(che)、便(bian)(bian)攜水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)(fen)析儀(yi)、自動(dong)(dong)(dong)采(cai)樣器(qi)、圖像采(cai)集和(he)(he)(he)移(yi)動(dong)(dong)(dong)通訊設備等構成。利用(yong)便(bian)(bian)攜方便(bian)(bian)的(de)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)(fen)析儀(yi)器(qi)現場(chang)迅速監(jian)測基本污(wu)染(ran)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi),采(cai)錄污(wu)染(ran)現場(chang),并(bing)通過(guo)(guo)GPRS/GSM移(yi)動(dong)(dong)(dong)通訊設備及時(shi)將第一手資(zi)料回傳至上級部門和(he)(he)(he)信息管理中(zhong)(zhong)心。同(tong)時(shi)自動(dong)(dong)(dong)采(cai)集樣品,進(jin)(jin)行恒溫貯藏,以(yi)備在實驗室進(jin)(jin)行進(jin)(jin)一步分(fen)(fen)析之用(yong)。在首次5000萬噸(dun)晉水(shui)(shui)東調(diao)進(jin)(jin)京的(de)水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)監(jian)測過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong),便(bian)(bian)攜式水(shui)(shui)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)監(jian)測儀(yi)器(qi)Hydrolab Datasonde 4a初步顯示了移(yi)動(dong)(dong)(dong)監(jian)測的(de)優越性,在晉水(shui)(shui)進(jin)(jin)京沿途的(de)五個監(jian)測點進(jin)(jin)行了連續監(jian)測,現場(chang)數(shu)據及時(shi)反饋回北京的(de)監(jian)測中(zhong)(zhong)心,為(wei)緩解首都的(de)水(shui)(shui)危機提(ti)供了安全保障。
(3)自動站監測解決方案
自動水(shui)(shui)質(zhi)監測(ce)(ce)站連續(xu)或間歇(xie)地(di)實(shi)(shi)時監控(kong)(kong)(kong)河(he)流、江(jiang)河(he)口、湖(hu)泊(bo)、沿海(hai)、地(di)下水(shui)(shui)監測(ce)(ce)井、排污口水(shui)(shui)質(zhi)狀況,為(wei)水(shui)(shui)質(zhi)監控(kong)(kong)(kong)提供完整的自動在線解決方案。整套系統由水(shui)(shui)質(zhi)采樣裝(zhuang)置、預(yu)處理裝(zhuang)置、自動監測(ce)(ce)儀器、輔助裝(zhuang)置、控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)系統、數據采集(ji)和傳輸系統組成。采用先進的Windows操作(zuo)軟件,監控(kong)(kong)(kong)記錄(lu)水(shui)(shui)質(zhi)的物(wu)理、化學、生物(wu)的變量參數,并通過(guo)網關將信息(xi)實(shi)(shi)時反饋到水(shui)(shui)利部水(shui)(shui)質(zhi)監測(ce)(ce)中(zhong)心(xin)(xin),監測(ce)(ce)中(zhong)心(xin)(xin)也可通過(guo)公眾電話網絡/PSTN專線、GSM/GPRS無線通訊(xun)網采集(ji)數據和實(shi)(shi)現系統的遠程控(kong)(kong)(kong)制(zhi)(zhi)。
七.結論
現(xian)代化(hua)、信息化(hua)、系統(tong)化(hua)的(de)(de)水(shui)質監(jian)(jian)測體(ti)系日益提上議事日程,筆(bi)者認為(wei)在現(xian)有(you)的(de)(de)四(si)級水(shui)質監(jian)(jian)測體(ti)系下,以(yi)提高(gao)水(shui)質監(jian)(jian)測技術的(de)(de)現(xian)代化(hua)、標準化(hua)以(yi)及管理制度化(hua)的(de)(de)水(shui)平為(wei)目(mu)標,逐步建立(li)起實(shi)驗室、移(yi)動監(jian)(jian)測和(he)自動監(jian)(jian)測相結合的(de)(de)立(li)體(ti)化(hua)監(jian)(jian)測模(mo)式,并統(tong)一于水(shui)利部(bu)水(shui)質監(jian)(jian)測中心之(zhi)下,可以(yi)有(you)效全面的(de)(de)解決我國可持續發展過程中所面臨的(de)(de)水(shui)質監(jian)(jian)測問題(ti)。

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