关键字：水源地 监管 控制 预报预警
一、研究内容
饮用水水质在线监测预警系统是一个集水质监测传感器、无线数据传输设备、远程监控平台、预报预警为一体，运用现代自动监测技术、自动控制技术、计算机应用技术并配以相关的专业软件，组成一个从取样、预处理、分析到数据处理及存储和大数据统计分析的完整系统，实现了对饮用水水质的在线自动监测，可24小时连续、准确地监测饮用水中余氯、浑浊度、pH值等卫生指标及其变化状况，并通过网络实时将数据传输到监控管理平台，便于相关单位对饮用水质信息进行实时公布和统计分析。系统为饮用水卫生监督提供科学依据，预警预防用水安全事故的发生，为经济社会可持续发展和构建和谐社会提供有力保障。
利用光谱分析方案，建立监控预警网络，以较低的建设成本和极低的维护成本实现水质监测网络；
在通过饮用水水质评价预警方法的基础上，增加生物毒性预警作为有力补充；
建立从饮用水源地道水龙头的全过程监测网络，为监测预警提供数据支撑；
通过信息化手段和监测网络，建立全方位无死角的监测预警体系，使预警和取水口联动，实现从被动监督到主动预警的转变；
通过引入先进的预警预测模型，实现在突发污染事故时为应急处置提供决策支持辅助。
二、解决的关键技术问题
在监测网络建设层面，通过对水源地周边情况的调研分析，完善污染风险因子，结合光谱法技术，降低网络建设成本，加强监测网络覆盖，从而增强监测预警能力；
在网络传输层面，增强通讯能力，保证在无线网络覆盖不到的地方数据依然可以稳定传输；
在大数据应用层面，通过大数据分析，做到对污染事件的预警预判，并建立与各水厂取水口联动机制；
通过国内外先进的预测模型，建立预警预测机制，为应急处置提供决策辅助。
三、采用的方法、技术路线以及工艺流程
对饮用水源地进行监测网络划分，以优化断面为基础，针对水源地周围的环境的不同，有针对性的部署监测网络和监测指标。
1.监测网络建设
在饮用水源地入口断面建设3个水质自动监测站，并在水库中心区域部署1-2个浮标式水质监测站。
监测手段：根据监测项目的不同，建设水质自动站和浮标站，监测项目如下表。
浮标站监测项目：五参数、化学需氧量、氨氮、叶素生、物毒性、流量
同时辅以监测车和无人船，开展定期的水域采样和监测，满足考核比对需求，支撑突发性环境污染事故应急工作。
对饮用水水源地整体进行监控，通过视频监控的手段，主要监控水源地入水口、部分重点监测区域和水面清洁，使监测数据和视频数据联动，在发现监测数据异常以及污染事故时，为溯源提供有力支持。
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3.数据应用
自动监测实时管理系统
集成全网的自动监测网络数据（包括浮标站和水质自动监测站），形成水质自动监测数据库，实现自动监测数据的管理、查询、上报、数据分析及其它一些应用。
手工监测管理系统
整合出入水口和重点监测断面监测数据，建立统一的业务处理软件，包括水源地入水口、出水口、水厂取水口和重点监测断面等多项业务监测。
4、流域水环境预警预报系统
首先建立风险等级的预警阈值，当监测数据达到不同等级预警阈值时，系统就会提醒工作人员关注这一断面上游污染源排放情况，并对下游水环境质量进行报警。从以下两个方面进行数据异常报警，一是根据级别报警，二是根据异常类型报警；级别报警指的是根据报警级别的不同，关联相关责任人，如运维人员、监测站相关人员、环保局相关人员、市委领导等。异常类别是指根据数据有效性、监测项目关联性、监测项目超标等情况进行数据报警。
预警预测利用通量核算模型以及水质与水生态响应模拟模型，完成河道总量模拟、流域排放监控，最终实现水质短期、中长期和突发预测等功能，为事故发生后的抢险、救援工作提供信息参考，便于有关领导及时、准确地决策，从而最大限度地减少突发事故造成的各项损失。
5、应急监测管理系统：
在发生污染事故时，启动水污染应急决策系统，为应急指挥提供科学计算结果和可视化决策支持。以详尽准确的环境基础数据为信息基础，以地理信息系统为空间分析手段，结合环境管理信息，建立能满足突发环境污染事件应急反应需要、为应急指挥提供科学决策的系统。
6、应急指挥：针对环保突发事件，结合应急事件管理，对应急指挥的全过程，采用流程化、分步骤的模式，将环保应急事件处置过程分成多个步骤进行，实现应急救援信息资源的获取、整合、处理、传递与利用，为事件的预测预报、事件研判、指挥调度、领导决策、后期分析与评估等过程提供有效管理和辅助决策；
7、事故模拟分析及动态预测：通过模型库数据，在GIS系统中模拟出突发事故，通过模拟可以为系统有关部门和领导及时、直观地掌握重大事故隐患及重点污染源信息提供支持，并为事故发生后的抢险、救援工作提供信息参考，便于有关领导及时、准确地决策，从而最大限度地减少突发事故造成的各项损失；
8、危险化学品管理数据库：主要是对危险化学品进行分类分级管理，汇总各类、各级危险化学品相关的物理指标、化学指标、理化特性、毒害特性、检测方法、危害、处置方法、急救措施等，便于突发事故时查找及分析救援对策；
9、基于物联网的应急处置和执行：选定某一个应急决策过程，基于物联网架构，利用无线通信及传感等技术，对“物联网”中的人员、设备等实施实时管理控制，以精细动态方式提高管理效率, 最终实现识别、定位、追踪、监控、调度、管理的智能化，完成基于物联网的应急决策执行。
四、讨论
集中式饮用水源地水质监控历来是环境监测部门的重点工作，从 20 世纪 80 年以来，环境监测部门 就开展了对水源地人工监控监测；2000 年以来， 有条件的地区开展了水源地水质自动监测。 水源地水质监督性监测，对群众了解饮用水水质，对水源地的保护与监管，发挥了重要作用。但是近年来，随着经济的发展，各地污染负荷与污染风险源数量增加，饮用水污染事件时有发生。从各地案例表明，水源地环境监测预警能力薄弱，远远满足不了当前形势。有些地方意识到这个问题，有条件的地区引入水源地水质监测自动预警概念，在自动监测基础上利用信息系统进行数据处理，缩短了数据处理与评价时间。但是，监测点位一般设在水源地，一但发生污染事件，尽管数据评价结果较以前有所提前，受污染的水仍有可能进入自来水厂，总体上还起不到真正的预警作用。 因此，建立和完善饮用水源的水质预警监测系统， 是保障预警机制有效运作的基础。
目前各地市对于饮用水监测预警系统，都没有建设运营一体化的解决方案，而预警预测项目的物联网建设和信息化建设通常都是由不同公司承接，导致两个建设严重脱节，造成已建成的饮用水源地监测预警项目实际效果不好，没有达到预期目的。根据各地饮用水源地的自身情况，合理的选择监测方法、指标以及有针对性的对模型进行调整，建立饮用水源地监测预警系统，从而减少国家及人民的经济损失，间接创造了经济效益。
论文作者:刘鹏辉
论文发表刊物:《科技中国》2018年3期
论文发表时间:2018/8/6
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