太湖水质（共4篇）
太湖水质 篇1
0 引言
随着工业化和城市化进程的加快, 我国城市人口和占地规模越来越大, 使土地利用与土地覆被发生很大变化。土地利用与土地覆被变化 (LUCC) 是近几年来研究的热点问题[1,2,3]。环太湖地区是长江三角洲经济最具实力和活力的地区之一。该地区经济发达、人口众多, 由于经济的迅猛发展和土地利用长期缺乏有效的调控, 对该地区的生态环境造成严重伤害[4]。太湖是我国的第三大淡水湖泊, 在我国水系中具有重要的环境、水文和生态意义。但是太湖的水环境问题尤其是富营养化问题十分严重, 已经严重影响了水体的生态功能和使用功能[5]。本文通过收集1980、1990和2005年的太湖地区卫星遥感资料及太湖水质监测资料, 分析了环太湖地区土地变化情况及其对太湖水质的影响, 并揭示了经济发展驱动因素、城市化因素、人口因素、政策因素和自然因素这五个因素与土地利用结构和水质变化的关系, 为以后的太湖治理提供参考。
1 研究区域与数据获取
1.1 研究区概括
太湖是我国长江中下游地区五大淡水湖之一, 位于长江三角洲的南翼坦荡的太湖平原上, 水面面积2338km2, 流域面积36500km2, 湖泊平均水深为1.89m, 最大水深2.6m, 是典型的浅水湖泊[6]。本研究的环太湖地区指位于太湖周边的江苏无锡、常州、苏州和嘉兴等地以及浙江的湖州等, 面积为2.708×104km2, 占国土面积的0.28%, 总人口约2000万左右, 约占全国人口总数的1.59%, 该地区是我国经济发达和城市化程度较高的地区, 尤其是最近20几年, 发展较为迅速。区内河网交织、湖塘棋布, 自然条件优越, 也很容易使得城市化发展影响到太湖水质。
1.2 数据获取
本研究引用了张兴榆等人[7]研究结果的1980、1990和2005年三个时期的遥感影像图, 该影像采用的数据来源为1980、1990及2005年三期Lands at TM影像 (1980年数据为MSS, 1990及2005年数据为TM) 。通过对遥感影像进行预处理、辐射纠正和几何纠正、图像配准等工作, 以土地利用方式和覆盖特征为主要分类依据, 将景观类型分为耕地、水域、林地、草地、建设用地及未利用地等六大类。
太湖水质数据分别收集了全球水质监测系统太湖水质1980-1982年监测报告, GEMS/Wate r (全球环境监测系统) 1993年的监测结果以及2005年太湖实际采样监测结果, 数据收集后, 利用SPSS13.0对这些数据采取统计分析。
2 结果与分析
2.1 太湖土地利用变化
图1为环太湖地区的土地利用变化情况, 从图中可以明显的看出, 在1980年时, 环太湖地区主要以耕地和林地为主, 城市建设用地只是集中于三个点处, 即就是苏州、无锡和常州三个市, 环太湖地区主要以耕地和林地为主。
到1990年时, 苏州、无锡和常州三个市的建设用地有所扩大, 而且出现了一条从常州到苏州的红色建设用地线, 说明此时已经逐渐形成了以苏州、无锡和常州为一线的经济带, 同时在环太湖地区的其他地区, 也开始较密集的分布建设用地“红斑”, 表明了此时环太湖地区的经济在改革开放的十几年中已经逐渐的开始由农业化向工业化、城市化转变。而到2005年时, 环太湖地区耕地和林地大面积减少, 苏州、无锡和常州为主的建设用地呈现为片状分布, 已经开始以建设用地为主。其中, 1990-2005年间耕地面积的减少速率远大于1980-1990时间段;草地面积在1980-1990年间减少的速率远低于其在1990-2005年间的增长速率;建设用地面积继续维持较快增长速率, 1990-2005年间建设用地增长的绝对数量远大于1980-1990年。
表1为环太湖地区1980-2005年间土地面积及变化情况, 从表中可以看出, 耕地、林地和水域面积表现为减少, 尤其是耕地, 而建设用地表现为急剧增加, 说明在城市化进程中, 大量的耕地和林地被占用为建设用地, 水域的减少可能是由于围湖造地所导致的, 这对太湖地区的水生生态系统造成了破坏。
2.2 太湖水质变化
表2为太湖1980~1982年、1993年和2005年的水质监测数据。
从上表中可以看出, 太湖主要的监测物质从1980年到2006年里, 一直呈现出上升趋势, 说明太湖在过去的20多年里, 一直受到越来越强烈的人为干扰。太湖目前已经为富营养化湖泊, 氮磷营养盐被认为是富营养化发生的主要因素, 通过表2中数据比较发现2006年的氨氮、硝酸盐氮和磷酸盐的含量分别为1980年的4.5倍、1.8倍和5.6倍, 上升速度较为明显, 尤其是1993年以来, 上升的趋势更为明显。除此之外, 太湖的重金属污染也不可忽视, 铅的含量在过去的20多年里更是增加了10多倍, 而镉则增加了4倍多, 这主要是由于环太湖地区工业迅速发展, 将大量的废水排入太湖。
3 讨论
3.1 太湖土地利用变化与太湖水质关系
随着人为活动的加强, 外源输入对湖泊的影响日益严重, 这种影响表现为外源为湖泊生物提供了营养物质, 如N和P, 并将一些持久性有机污染物和重金属带入湖泊等[12], 人为活动干扰越强烈的河流, 带入湖泊的外源污染物越多。
从图1和表2可以看出, 1980-1982年间, 环太湖地区的土地利用主要以耕地和林地为主, 此时的人类活动还不是很剧烈, 但是太湖的污染物还是呈现上升趋势, 说明此时的太湖已经受到了人类活动的影响, 而1993年到2006年间, 土地利用格局发生迅速变化, 而太湖污染也急剧增加。尤其是太湖的北部湖区, 被公认为是太湖污染重灾区, 其中, 竺山湾接纳了常州市武进区和宜兴市的污水, 尤其是两地交界的漕桥河, 是太湖主要入湖河流之一。1993年后, 土地主要以建设用地为主, 建设用地很大一部分为工矿企业, 这样就使得漕桥河两岸化工、印染企业密集, 河水污染严重, 从而使太湖污染尤其是重金属污染迅速加重。1993年后, 耕地的面积减少, 但是营养盐N和P的含量却迅速升高, 这可能是由于尽管耕地面积减少, 但是大量的化肥使用, 提高了农作物产量, 同时也使得水土流失的过程中将过量的N和P带入了太湖中, 引起了太湖的富营养化。
3.2 太湖土地利用驱动力分析
土地利用格局的形成是一定地域内各种自然因素和社会因素共同作用的结果[8]。在较小尺度下 (如环太湖地区) , 土地利用变化主要由社会经济等人文因素所造成[9]。在资源消耗型社会经济增长模式下, 人类社会经济活动是影响区域土地资源利用的最活跃的因子[10]。一般的有自然因素经济发展驱动因素、农业集约化因素、城市化因素、人口因素、政策因素这五个因素。
景观变化的自然驱动因子主要是指在景观发育过程中, 对景观形成起作用的正常自然因素。包括海洋动力条件、泥沙供给、动植物定居和土壤的发育情况等[11], 这些驱动因素在正常的情况下, 对景观的影响是长期的, 但是在短时期内不是很明显。如太湖地区, 从1980到1990年间, 人为活动不是很剧烈, 但是自然因素对太湖地区的土地利用格局的影响也不是很明显。
随着环太湖地区经济技术的进步和产业的不断升级, 迫切需要大量的土地来发展经济。建设用地的扩展在耕地流失总量中仍占有绝对的比例, 经济发展对耕地数量变化的驱动作用十分显著。耕地的大量流失是经济快速发展地区面临的一个普遍问题, 表明经济发展是耕地数量变化的最主要驱动力之一。在经济发展的同时, 城市化建设也相应的加快了步伐。当前衡量城市化水平的主要指标是非农人口占总人口的比重, 这一过程必然会带来人口和劳动力的转移[4]。当城市人口逐渐增多, 已经不能满足人们的生活要求时, 城市的扩建和郊区农村加入到城市化建设中就成了一个必然, 这样就使得建设用地扩张, 而耕地开始减少。同样的, 农村人口的生活水平的提高, 加上政策的指导, 开始新农村建设, 势必使得农村也开始扩建。城镇基础设施的增加, 人类经济活动范围的扩大, 引致更大的土地需求, 加剧了土地利用结构的变化。
除了经济因素和城市化发展因素外, 人口因素和政策因素也是重要驱动因素。人口是人类社会系统对土地利用结构变化最具活力的驱动因素之一, 它一方面通过影响农产品需求量的变化间接地影响土地利用及其空间分布的变化;另一方面还会在一定程度上对土地利用产生直接的影响, 人口数量的增加不仅会产生对食物、燃料等基本生活资料的增加, 还会造成居住用地及基础设施用地等需求的增加, 随之而来的是加大对土地资源的压力, 进而导致整个土地利用类型结构及其空间分布的变化。区域土地利用类型是在特定的经济关系和政策影响下形成的。土地管理的政策、政府开发意识与投资政策等对土地利用方式都有很重要的影响, 如苏锡常经济圈的建设, 环太湖旅游风景区规划等都会对太湖地区土地利用格局产生影响。
4 结语
研究对环太湖地区土地利用的结构及其对太湖水质的影响, 对环太湖地区的经济发展、社会进步以及太湖水体环境的保护有着重要的意义。利用遥感技术监测和评价太湖周边的土地利用变化具有信息综合能力强、信息获取快速、省时省力等特点, 能够在较大范围内对太湖水质长期的发展做出更为准确的判断。
摘要：本文以江苏省环太湖地区为研究区域, 以1980～2005年时期为研究时段, 对这一特定时空的土地利用结构变化及太湖水质进行研究。研究发现, 在1980-1990年间, 环太湖地区土地主要以耕地和林地为主, 太湖水质开始受到人为干扰;1990-2005年间环太湖地区土地利用发生重大转变, 开始以建设用地为主, 太湖水质也急剧恶化, 说明受到人为因素干扰较为厉害。文章揭示了土地利用结构与经济发展驱动因素、城市化因素、人口因素、政策因素和自然因素这五个因素有关。
关键词：遥感,土地格局,水质,驱动力
参考文献
[1]李秀彬.全球环境变化研究核心领域——土地利用/覆被变化的国际研究动向[J].地理学报, 1996, 51 (6) :553-557.
[2]陈百明, 刘新卫, 杨红.LUCC研究的最新进展评述[J].地理科学进展, 2003, 22 (1) :22-29.
[3]刘新卫, 陈百明, 史学正.国内LUCC研究进展综述[J].土壤, 2004, 36 (2) :132-135.
[4]李闽, 孙在宏, 杨素静, 等.江苏省环太湖地区土地利用结构演变与驱动力分析[J].地球信息科学, 2008, 10 (2) :136-141.
[5]张彦, 张远, 于涛, 等.太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征[J].环境科学研究, 2011, 23 (11) :1333-1343.
[6]孙顺才, 黄漪平.太湖[M].北京:海洋出版社, 1993:1-21.
[7]张兴榆, 黄贤金, 赵小风, 等.我国环太湖地区近20年土地利用与景观格局变化分析[J].2008年中国土地学会学术年会论文集.
[8]李宏, 邓良基, 吴金涛.成都平原县域景观格局时空变异与驱动因子分析——以成都市双流县为例[J].资源科学, 2005, 27 (2) :147-153.
[9]仇恒佳, 卞新民.环太湖景观生态格局变化研究——以苏州市吴中区为例[J].长江流域资源与环境, 2006, 15 (1) :81-85.
[10]程乾, 吴秀菊.杭州西溪国家湿地公园1993年以来景观演变及其驱动力分析[J].应用生态学报, 2006, 17 (9) :1677-1682.
[11]李加林, 张忍顺, 王艳红等.江苏淤泥质海岸湿地景观格局与景观生态建设[J].地理与地理信息科学, 2003, 19 (5) :86-90.
[12]范成新, 季江, 隋桂容.太湖底泥蓄积和主要的理化性质空间分布特征.太湖环境生态研究[M].北京:气象出版社, 1998:55-61.
太湖水质 篇2
太湖流域目前是我国国内投资增长最快,经济发展最具活力的地区之一,伴随着城镇化、工业化建设的飞速发展和农业集约化程度的不断提高,人类活动引起的环境问题日益突出,严重制约了该地区社会经济的进一步发展,大规模频繁的蓝藻爆发已经危及地区居民的生存。作为无锡、苏州、上海主要供水源地,如何解决太湖水质富营养化问题,使太湖水生生态系统良性循环,是目前太湖流域水环境治理工作的重点。而这些工作的展开,需要流域水文水质监测部门的水文测验、水质监测、污染源监测及水质水量同步巡测。
水资源质量监测工作是水利部门工作的重要基础,在防汛抗旱、水资源管理和保护,以及生态保护与修复等方面有着十分重要的地位和作用。经过多年来的建设,太湖流域水环境监测工作在站网布设方面取得了长足进步与发展,建立了一些自动监测站,为江苏省太湖地区经济社会发展提供了强有力的水资源信息支撑。
1 水质自动监测站建设情况
为保障太湖流域重要水源地供水安全,2008年,“引江济太”调度从1月10日启动,至6月30日结束引水,共调引长江水20亿m3,入太湖9亿m3。本文主要分析常熟、望亭立交、贡湖、太浦闸、金泽5个自动监测站处水质。
这5个监测站全部实现遥测,在线实时监测水位、流量和水质等6～10个项目。5个测站主要水质指标的监测均采用符合国家水质自动分析仪技术要求的分析仪器,其中高锰酸盐指数分析仪是严格按照国标研制,实现检测过程的完全自动化,具有运行稳定可靠、操作维护方便、监测结果精确、数据重复精度高等优点;另外,总磷、总氮和氨氮均采用先进的进口在线分析仪。这些精密的自动化监测仪器的使用为测站取得水质数据的可靠性提供了保证,同时配合远程控制设备、实时通信设备实现了数据交流的快捷性和预报预警的及时性。
根据太湖流域管理局水文水资源监测局《2008年望亭水量水质自动监测站维护记录》,2008年度望亭站、常熟自动站整体运行状况良好,系统未发生严重故障和安全事故。望亭站数据捕获率96.7%,可信任数据率96.4%;常熟站数据捕获率98.6%,可信任数据率97.7%。两站均达到年初制定的可信任数据率大于90%的目标。
2“引江济太”期间5个自动监测站水质分析
2.1 常熟、望亭及望虞河沿线水质分析
2.1.1 常熟水质分析
太湖地区实施“引江济太”工程,由常熟水利枢纽调长江水通过望虞河经望亭立交水利枢纽入湖。由常熟自动监测站所提供的水质数据整理如表1所示。
由表1可知,常熟监测点水质较好,即所引长江水水质较好,高锰酸盐指数、氨氮和总磷都保持在II类水平。
2.1.2 望亭水质分析
望亭位于望虞河进入贡湖的尾部,此处水质代表了长江水流经望虞河后即将进入太湖的水质。2008年引江济太期间,望亭监测点水质变化如图2所示。
由图2可以看出,2008年引江济太期间,望亭的高锰酸盐指数和TP相对稳定,高锰酸盐指数为II类水平,TP为III类水平;TN呈逐渐下降趋势。经过对水文资料的分析,望亭监测点高锰酸盐指数出现短期突然跳高的原因是由望虞河沿线排污口附近工厂集中排污所致。
2.1.3 望虞河沿线污染状况
望虞河位于太湖东北,河长60.8 km。望虞河东岸已全面建闸控制,西岸仍以敞流为主。西岸的支流主要有张家港、伯渎港、九里河与锡北运河等污水河道。望虞河在排洪期间,宣泄太湖洪水并排放望虞河沿线污水;在引水期间,由于干流水位抬高,顶托西岸支流来水,减缓了排污河道对望虞河干流的污染,但不可避免仍须接纳沿途支流污水,支流污水进入望虞河后,污染物质得到降解,浓度有所降低[1]。具体水质状况如表2所示。
由表2可以看出,由于沿线排污口排污,2007和2008年常熟-望亭之间沿程污染物都有所增加。但在2008年,常熟-望亭沿线的TP和TN是呈减少趋势的。另外,对比2007和2008两年的水质数据可以看出,常熟-望亭沿线2008年水质要好于2007年,说明2008年较长的引水期对沿线水质改善起到了明显的作用,其作用不仅体现在总体水质的改善,也体现在减少了沿程污染增加率上,这些都可以更好地保证进入太湖的水质。
2.2 贡湖水质分析
贡湖长约19 km,宽约7～8 km,水域面积147 km2。望虞河入贡湖河口设有自动监测站和18#人工监测点,南西向距离18#点约l0 km处为大贡山人工监测点。引江后的望虞河水流先后经自动监测站和18#监测点、大贡山再流入大太湖,在进入大太湖前,必然受贡湖水质的影响。
2.2.1 自动监测站所测贡湖水质数据分析
2008年引江济太引水入湖共9亿m3,引水期间由贡湖自动监测站提供的贡湖水质变化如图3、4、5所示。
由图3可以看出,望亭枢纽从2 0 0 8年1月22日14时开闸到6月30日闭闸,贡湖水的高锰酸盐指数相对稳定,TN和TP有缓慢下降的趋势。据现有资料分析,由于引江济太带入贡湖的悬移质有利于吸附营养物质并在水流流速减缓的过程中逐步沉降,且贡湖里水草等水生生物对水体亦有净化作用,引江济太对贡湖水质有明显的改善作用。
2.2.2 人工监测站所测贡湖水质数据分析
分析贡湖18#人工监测点和大贡山人工监测点,引水期贡湖水质状况及其净化能力的评价如表3所示。
由表3可以看出,在引水期贡湖水质保持了较好的水平,并且贡湖对NH3-N和TP的净化作用十分明显,NH3-N的净化率为68.89%,TP的净化率为60.80%。长江水的高锰酸盐指数很低,虽经望虞河沿途污染,其入湖浓度仍低于太湖平均浓度,导致入湖时高锰酸盐指数虽有所升高,但仍处于II类水平。
引水水流净化后,NH3-N浓度大为降低,净化后浓度从0.720 mg/L降低为0.224 mg/L,即从III类水平改善至II类水平;其次TP净化后从0.125 mg/L降低为0.049 mg/L,即从III类水平改善为II类水平。所有指标经贡湖净化后都低于相应年份全湖区年平均值。因此,引水水流经贡湖自然净化后,进入大太湖的水质是优良的,为改善大太湖的生态环境提供了保证[2]。
2.2.3 自动站与人工站监测数据比较
将图3、4、5和表2比较可知,自动监测站和人工监测点的数据趋势一致,说明自动站的数据可信度很高。另外,自动站具有数据精确度高,稳定性好,能实现水质水量实时动态监测,极高的信息时效性、准确性等优点,并在监测范围、时效性、信息指标方面比人工监测站有优势。因此建议加强今后的自动站建设和设备优化工作,以进一步提高对太湖水质的监控力度和改善作用。
2.3 太浦闸水质分析
太浦河是太湖向下游地区供水的主干道,太浦闸位于东太湖与太浦河的交汇处。在此处设自动监测站,可起重点监控和预警作用,实时监测东太湖的出湖水质水量,可起重点监控和预警作用,以便及时采取调度处置措施。引水期间太浦闸水质状况如表4所示。
由表4得出,太浦闸处水质总体上较好。除了TN之外,其它指标都符合饮用水水源地标准,甚至在2007年氨氮指标保持在I类水平上。比较太浦闸监测点2年的水质变化,发现2007年4个指标之间所达到的水质类别差异较大;而2008年则基本保持了II类水平,并且4个水质指标之间形成了很好的平衡,有3个指标都达到了II类水平,所以总体说来2008年太浦闸处水质好于2007年。
同时也发现太浦闸附近水质不稳定,虽然2008年的高锰酸盐指数下降,但是氨氮和总氮都高于2007年。太浦河～黄浦江一线是下游地区尤其是上海的主要水源地。太浦河水质受沿岸大小河流影响,水质不稳定,部分时段有恶化趋向,危及供水安全。因此,需要加强太浦河～黄浦江河流沿线排污口的水量水质的实时监测,有效控制入河污染物。
2.4 金泽水质分析
2008年引水期间金泽水质状况如表5所示。
由表5可以看出,金泽监测点的水质水平较好,高锰酸盐指数和氨氮都在III类水平,而TP则为II类水平,虽然TN为劣V类,但是只高出V类水平线17.5%。但是比较金泽和太浦闸2个监测点的水质情况,沿程污染增加状况不容乐观,高锰酸盐指数升高了18.47%,氨氮升高了117.50%,TP升高了66.67%,TN升高了71.53%。建议在太浦闸和金泽之间加强水质监控和预报,并与水利部门形成实时联动机制,使今后两地之间的沿程污染增加降低,更好地保证黄浦江水源地的水质。
3 结语
由本文数据分析得知,2008年常熟、望亭立交、贡湖、太浦闸、金泽等5个水质监测站的水质有所改善,总体好于2007年;2008年较长的引水期对常熟-望亭沿线水质的改善起到明显的作用,改善了总体水质,减少了沿程污染增加率。贡湖水的高锰酸盐指数相对稳定,TN和TP有缓慢下降的趋势。但比较金泽和太浦闸2个监测点的水质情况,沿程污染增加较大,建议在太浦闸和金泽之间加强水质监测和预报,使得水利控制部门更好地控制沿程流量,以达到减少沿程污染增加的目的。
常熟等5个监测站地理位置重要,且均建在太湖流域人口稠密工业发达的地区,对整个太湖流域环境问题起着全面的监控作用,并且为这些地区的水源地提供了全面的水质数据。由2007和2008年2年的水质监测数据分析得知,5个监测站很好地反映了2年间太湖水质的变化,突显了5个监测站分布上的合理性和数据的代表性。
由数据资料可以看出,5个监测站可以完整、准确地实时动态记录太湖水质的变化情况,对于太湖水质的改善起到了监督预警作用。随着长三角经济的进一步发展,太湖流域的环境监测的重要性也随之提高。监测站作为太湖流域水质监测的第一手资料来源,发挥的作用也在日渐突出,今后一定要加强监测站方面的建设。
要保证太湖流域的水质安全,进一步优化引水期时间和水量,建议太湖流域5个监测站形成联动机制,实时准确地监测水质指标,进一步提高数据的准确性和可信率,给出监测数据和预报,互相协调,指导水利部门进行流域内的水质水量控制,以保证整个太湖流域水质的持续改善和水源地的水质安全。
参考文献
[1]贾锁宝,钮锋敏.浅析运用望虞河水利枢纽调水改善水环境[A].黄真理.中国环境水力学(2002)[C].北京:中国水利水电出版社,2002:243-248.
太湖水质 篇3
1 资料和方法
1.1 数据库共享平台建设目标
基于J2EE开发环境, 采用Oracal数据库、B/S多层体系架构, 建立环太湖地区包括无锡、常州、苏州、湖州在内的水质监测数据库共享平台, 充分利用计算机网络技术优势, 建立客户端工作平台及时进行基本信息的调整、更新和补充, 实行动态管理。通过Internet将环太湖地区所辖地区的水质监测数据全部存放在数据中心的数据库中, 根据客户端的不同职能共享水质监测的相关信息。实现跨省、市疾控中心的联动和监测数据的共享, 及时汇总、分析环太湖流域地区太湖水、水源水、出厂水的状况, 为生活饮用水安全性预警以及政府部门科学决策提供依据, 有效履行卫生监测职责, 保障人民身体健康。
1.2 数据库建构
无锡市疾病预防控制中心与无锡市中卫信科技发展有限公司联合进行环太湖地区水质监测数据库共享平台的设计与开发。该系统基于J2EE开发环境, 采用Oracal数据库、B/S多层体系架构, 各种数据均储存于数据库服务器, 多用户可直接使用独立的用户名和密码, 通过Internet浏览器直接登录数据平台, 在Internet 浏览器中进行相关的浏览, 资料录入, 数据上传等操作。
1.3 基础信息维护
1.3.1 基础数据维护
包括环太湖监测项目表, 水源类型表, 所属地区表等。基础数据维护完成并通过审核后, 相关人员可以在数据录入、上传等工作时直接选择相应的信息。同时, 如果相关基础数据出现调整变化时, 如监测项目的删减, 可以在相应模块中进行添加、停用等操作, 保证数据的合理有效。
1.3.2 监测点信息维护
包括监测点名称、所属地区、水源类型、水质类型和GPS定位信息等。监测点信息维护完成并通过审核后, 相关业务人员可直接在数据录入时选择相应地区的监测点位。
1.4 资源信息库
水质监测相关监测点的位置示意图、水质监测相关的法律法规、标准规范、突发事件的应急预案等文件资料均能通过数据库平台进行上传导入, 相关业务人员能随时通过数据库平台下载浏览相关文件资料。另外, 相关供水单位的基本资料, 如水厂名称、所属地区、地址、相关的工艺流程示意图、供水范围、所使用的消毒剂的用法及用量等, 都能录入到数据库中, 形成统一格式的水厂供水档案库, 便于以后的检索查看。
1.5 数据的导入及浏览
由于水质监测工作中不同的监测种类、监测点、监测项目、监测频次而形成的数据资料积累很多, 查找费时且容易疏漏, 资料利用时需逐项统计再汇总, 难度很大, 耗费很多精力和时间, 效果也并不理想。环太湖地区水质监测数据库建立后, 数据的内存明显增大, 数据的安全性增强, 环太湖地区各成员之间所形成的水质监测网络的数据传输速度明显加快, 通过录入和导入相应的监测结果和数据, 经相应审核人员审核后, 根据不同的工作职能和权限快速进行任何时间段、任何水质类型、任何监测点在环太湖地区范围内的水质监测数据的查询、检索和浏览等操作, 使水质监测数据的储存和分析利用有了新的突破。
1.6 数据统计分析
环太湖地区水质监测数据共享平台的建设以监测单位、地域分布、监测点分布、监测时间、监测项目、监测结果为主要关系, 进行共享数据的管理。借助人工干预, 录入和导入环太湖地区水质监测数据资料, 通过对录入和导入的监测信息进行合法性逻辑判断, 对已定义数据和非定义数据进行特定需求的分析, 生成不同地域、不同时间段、不同水质类型监测结果的趋势分析资料等专题分析图表和报告, 充分体现环太湖地区水质监测预警预测的功能。对录入和导入的监测信息能够按环境要素自动生成的数据库进行整理, 自动更新和自动备份。通过计算机管理, 使大量数据的整理分析能够在瞬间完成。
2 结果
2.1 数据资料收集完整
从2009年底投入使用, 已输入水质监测数据结果238条, 每条数据包含水温、总磷、总氮、硝酸盐氮、pH值、电导率、高锰酸盐指数、叶绿素a、氨氮、总有机碳和微囊藻毒素-LR等17项监测指标, 所有数据资料在数据库中均能准确保存, 无读取障碍或系统冲突。
2.2 功能模块运行良好
数据库数据浏览界面简洁直观, 易于检索查询, 多条件联合检索功能, 数据分析功能可以满足水质监测科研工作的需要。比如, 需检索出“苏州地区, 2010年1月份, 所有太湖水中的氨氮指标”, 操作方法为:在数据浏览模块中, “地区”的下拉菜单中选择“32050000 苏州市”, “水源类型”的菜单中选择“水源水”, “项目选择”中勾选“018 氨氮”, “日期”中选择“2010年1月”, “状态位”选择“已审核”, 即可检索出所有符合相应条件的水质监测结果记录。另比如, 需分析“2009年7月至2010年6月份期间, 无锡市锡东水厂水源水中每个月总氮指标的变化趋势”, 具体操作方法为:在统计分析模块中, “采样时间”中选择“任意时段查看”后, 将日期定在“2009年7月1日”至“2010年6月31日”, “地区”选择“32020000 无锡市”, “监测点”选择“锡东水厂水源水”, “项目”选择“008 总氮”, “统计方式”选择“按月统计”, 即可统计出所需要的变化趋势曲线图, 操作简便, 变化趋势图简洁直观。
2.3 数据保存安全可靠
系统连续运行性能稳定, 与Windows XP操作系统兼容性良好, 没有出现数据传输错误或外泄。
3 结论
环太湖地区水质监测数据库共享平台的建设, 实现了环太湖地区水质监测数据的静态和动态显示, 以及环太湖地区各成员单位水质监测数据的快速传递和数据分析, 有利于掌握环太湖地区水质现状及变化规律, 预测未来环太湖地区水质可能出现的变化情况, 特别是对于区域性水污染突发性事件应急方案的制定和处理发挥着决策支持作用。同时由于平台应用时间有限, 还需要不断健全和完善环太湖地区水质监测数据库共享平台的规范性运作, 不断提高客户终端的应用便利性, 提高资源的有效共享和利用率。
参考文献
太湖水质 篇4
关键词：太湖流域,水环境质量,水质自动监测系统,对比研究
0概述
水质自动监测系统是结合了众多现代先进技术和仪器设备为一体的在线分析系统, 主要由采水单元、预处理单元、配水单元、分析单元、数据采集和通讯单元以及控制系统等组成。江苏省自2007年开始, 已投资建成了126个水质自动监测站点, 覆盖了太湖流域主要省市交界断面、国控断面、出入湖主要河流等重要位置, 并初步建成了太湖流域水环境监控平台[1]。
目前, 江苏省太湖流域水站每日监测频次为每4小时采样分析一次, 每日各监测项目可以得到6组监测数据。水质监测系统主要包括了来自北京、上海、厦门的7家集成系统[2]。由于站点系统集成类型多样, 为了进一步提高太湖流域水质的监控水平, 加强水站的预警能力, 确保监测数据质量, 本文对其中主要的4家水质自动监测系统进行了对比分析, 具有重要意义。
1 研究内容
江苏省太湖流域水站目前主要采用了德国WTW、日本DKK、德国科泽、日本岛津等监测仪表, 而各家水站系统均可兼容相关监测仪表, 为了更真实的反映各系统特点, 本文将主要从采水单元、预处理单元、配水单元以及控制单元等进行对比分析, 分析单元不列入内。
1.1 采水单元
采水单元负责为系统提供可靠、连续、稳定的样品。其主要包括:水泵、浮筒及采水管路等。采水单元倘若出现故障会致使数据全部异常, 进而导致系统报警, 停止运行。太湖流域各系统的采水单元主要区别不大, 水泵均采用自吸泵或潜水泵。自吸泵扬程小, 适用于站房与河面落差低、近距离的站点, 潜水泵因扬程大的特点则适用于落差大、远距离的站点。另外, 据调查太湖水站系统都采用单泵单管路或者双泵单管路设计, 一旦水泵或者管路出现故障, 即导致系统无法运行。如果采用双泵双管路设计 (一用一备) , 当一套管路或水泵出现问题时, 可自动切换备用泵和管路, 从而保障水样供应, 保证系统稳定[3]。
1.2 预处理单元
预处理单元主要由沉淀池、过滤器、液位计、压力传感器及阀等组成。下面将从沉淀池以及过滤器作相关介绍。
太湖流域水质五参数测量多为站内监测, 其采用了一个集成5个参数电极的仪表, 4个电极 (其他电极带有温度探头) 均插在五参数池中。据调查, 太湖流域水站各系统均采用了竖流式沉淀池, 沉淀时间为30min, 而五参数池设计却不尽相同。其中北京A、上海B系统均采用了沉淀池与五参数池分开设计, 但上海B系统电极为直插于水样中;其他两家系统则设计沉淀池与五参数池为一体, 池内置有高低挡板隔开, 电极均为直插方式。但根据电极的安装要求和维护内容, 电极应45度斜插为佳, 且需经常清洗。若沉淀池和五参数池采用并列分开设计, 两者同时上水, 这样既合乎电极安装要求, 又方便沉淀池和电极的清洗维护。
此外, 为满足仪表进样要求, 尽可能减少水中杂质对数据测量的影响, 水站系统进样时都设计有过滤装置。目前, 各集成系统的过滤装置均能较好的满足水样的处理需求, 但对滤网的维护量较大, 系统的反冲洗都不能较好的清洗滤网, 仍需定时人工清洗, 一旦滤网堵塞, 便造成仪表数据异常, 甚至引起设备损坏。
1.3 配水单元
配水单元负责将预处理过的水样输送到仪表, 主要包括有进样泵、样水杯等。对于进样泵, 北京A、上海C两家系统采用自吸泵, 上海B和厦门D系统则分别采用了柱塞泵和蠕动泵;对于样水杯, 北京A系统为透明塑料圆柱样水杯, 上海B为透明塑料方体样水杯, 厦门D为金属方体样水杯, 上海C则无样水杯设计 (使用仪表自带样水杯) 。其中, 自吸泵较稳定, 故障率低。真空柱塞泵设计较复杂, 易漏气。蠕动泵设计简单, 但故障率较高;透明塑料样水杯可方便观察清洁程度, 方体样水杯有污垢死角, 不易清洗。
1.4 控制单元
控制单元主要由工控机、PLC、传感器、执行器件、线路保护器以及基站的相关软件等组成。水站工控机界面应包括有主界面、数据查询、实时曲线、历史报警、系统操作以及用户登录等。其中, 北京A、上海C、厦门D系统可对仪表及泵阀进行快速操作, 方便用户管理, 故障排查快速;上海C系统长期运行后易死机, 上海B系统较稳定, 断电后可自动运行周期, 避免数据缺失;上海B、厦门D系统键盘和触摸屏采用竖直设计, 不便用户输入。4家集成系统的控制单元均能满足水站的运行要求, 但建议在控制单元中增设键盘和鼠标空间 (如北京A系统) , 这样能够极大提高水站运维人员的工作效率。另外在手动调试方面, 应细分各单元的泵、阀及仪表的操作画面, 从而提高系统故障的排查效率。
1.5 其他
水站系统包括了大量的设备元件, 比如阀。太湖流域水站中常见的阀有电动球阀、气动球阀以及电磁阀等, 其中气动球阀在长期运行后, 易产生漏气现象, 且修复难度大。在对测量数据的采集方式上, 建议采集水样测量数据数值量, 若采用数据的模拟量 (如上海A系统) , 会造成了数据误差, 尤其当水样测定结果低且变化甚小时, 系统往往不能采集到真实数据, 会出现数据不变, 给监测人员造成仪表故障的假象, 增加水站的运维工作量。
2 总结
综上所述, 江苏省太湖流域各家水站系统都基本满足了水站的监测要求, 但在某些环节上仍有改进空间, 如对双泵双管路的增加, 五参数池的设计、过滤材料的选择、工控机系统的优化等。国内水站系统集成厂商繁多, 质量参差不齐, 本文通过对比分析太湖流域水站监测系统, 为今后水站系统选型的规范要求提供参考。
参考文献
[1]江苏省工程咨询中心.江苏省太湖流域水环境监测站网一期工程项目可行性研究报告[R].2008.
[2]郁建桥, 钟声, 王晨波.两级质控第三方运营水质自动站管理模式初探[J].中国环境监测, 2011 (6) :64-67.