咸潮預(yù)警值設(shè)定的研究

管擎宇

（嘉定區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海201822）

咸潮預(yù)警值設(shè)定的研究

管擎宇

（嘉定區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，上海201822）

為研究咸潮預(yù)警，上海某飲用水源地安裝了藍(lán)色衛(wèi)士水質(zhì)綜合預(yù)警系統(tǒng)。采用實(shí)驗(yàn)室配制人工海水模擬｀咸潮，通過(guò)動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn)研究藍(lán)色衛(wèi)士的咸潮預(yù)警值。試驗(yàn)證明，咸潮預(yù)警值設(shè)定范圍為1.6～1.8較好。經(jīng)過(guò)連續(xù)1a自動(dòng)監(jiān)測(cè)，藍(lán)色衛(wèi)士共準(zhǔn)確預(yù)警預(yù)報(bào)兩次咸潮，成功保障了該水源地的飲水安全。

藍(lán)色衛(wèi)士；咸潮；預(yù)警值；設(shè)定；研究

長(zhǎng)江三角洲是全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度最快的區(qū)域之一，由于其顯著的地理優(yōu)勢(shì)使工業(yè)、農(nóng)業(yè)、商業(yè)、貿(mào)易發(fā)達(dá)而且人口眾多、密集。因此保證該地區(qū)飲用水源的水質(zhì)安全問(wèn)題非常重要。近年來(lái)，長(zhǎng)江口地區(qū)頻繁發(fā)生咸潮事件，嚴(yán)重影響了該地區(qū)的飲用水的水質(zhì)安全。

目前對(duì)咸潮的形成原因、危害以及對(duì)策研究較多［1～2］，但是對(duì)咸潮的預(yù)警研究較少。沈萍萍［3～5］針對(duì)珠三角特殊的地形，采用可變河口鹽度模擬迭代預(yù)警算法進(jìn)行仿真，從而對(duì)該地區(qū)的咸潮預(yù)警。但由于該預(yù)警算法僅針對(duì)珠三角這一特殊情形，因此不具有廣泛應(yīng)用性。為了更加科學(xué)合理制定咸潮的應(yīng)對(duì)措施，迫切需要及時(shí)準(zhǔn)確地對(duì)咸潮預(yù)警預(yù)報(bào)。

藍(lán)色衛(wèi)士多維矢量指紋識(shí)別水質(zhì)綜合預(yù)警系統(tǒng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)藍(lán)色衛(wèi)士）是用于飲用水、地表水的一套多功能水質(zhì)軟監(jiān)測(cè)智能專(zhuān)家系統(tǒng)。該系統(tǒng)分別在2008年北京奧運(yùn)會(huì)、2010年廣州亞運(yùn)會(huì)、2011年深圳大運(yùn)會(huì)上正式使用，為重大項(xiàng)目的水質(zhì)安全提供保障。該系統(tǒng)在常規(guī)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)上，改變了傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)只監(jiān)測(cè)單一指標(biāo)，各個(gè)指標(biāo)之間沒(méi)有關(guān)聯(lián)，指標(biāo)反映的水質(zhì)變化不明確，無(wú)法應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的各類(lèi)水質(zhì)突變的情況，利用有限的監(jiān)測(cè)設(shè)備監(jiān)測(cè)各類(lèi)理化指標(biāo)，通過(guò)軟件模型將數(shù)據(jù)智能整合并分析，從而實(shí)現(xiàn)咸潮的預(yù)警預(yù)報(bào)。因此，設(shè)定合適的咸潮預(yù)警值對(duì)咸潮準(zhǔn)確及時(shí)預(yù)報(bào)非常關(guān)鍵。

1 研究方法

1.1 地址選擇

試驗(yàn)地址選擇在上海市某轄區(qū)飲用水源自動(dòng)監(jiān)測(cè)站。該飲用水源地目地處長(zhǎng)江入海口，每年十月至次年三月會(huì)發(fā)生海水倒灌，容易形成咸潮。為了確保該飲用水源地水質(zhì)安全，該水質(zhì)自動(dòng)站安裝了藍(lán)色衛(wèi)士水質(zhì)綜合預(yù)警系統(tǒng)。

1.2 試驗(yàn)材料和儀器

模擬咸潮采用氯化鈉和超純水按照一定的濃度配制。試驗(yàn)儀器采用藍(lán)色衛(wèi)士水質(zhì)綜合預(yù)警系統(tǒng)，其主要組成、型號(hào)及原理見(jiàn)表1。

表1 藍(lán)色衛(wèi)士系統(tǒng)組成

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)選擇在水環(huán)境各項(xiàng)背景值較為穩(wěn)定的情況下進(jìn)行，藍(lán)色衛(wèi)士各項(xiàng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的變化幅度小于± 3%。配制不同氯離子濃度的人工海水，在保持系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水狀態(tài)下，通過(guò)計(jì)量泵以一定的流速將配制好的模擬海水加入模擬河流的水箱中。觀察藍(lán)色衛(wèi)士系統(tǒng)各指標(biāo)受模擬咸潮的影響，研究藍(lán)色衛(wèi)士對(duì)咸潮的響應(yīng)參數(shù)；記錄不同氯離子濃度下藍(lán)色衛(wèi)士預(yù)警值的變化，從而確定咸潮的最佳預(yù)警值范圍。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 水環(huán)境背景值

水環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)背景值見(jiàn)表2。

表2 河水環(huán)境背景值

根據(jù)表2，實(shí)驗(yàn)河道河水本底氯離子濃度為50mg／L，該河道體本底的藍(lán)色衛(wèi)士觸點(diǎn)為0.05。2.2 氯離子濃度對(duì)藍(lán)色衛(wèi)士各項(xiàng)指標(biāo)的影響

根據(jù)《生活飲用水水源水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》（CJ3020－93），氯化物含量均應(yīng)＜250mg／L。所謂咸潮，是指氯化物濃度超過(guò)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) （每升水氯化物含量為250mg）以上［3］。采用氯化鈉和超純水配制三種不同濃度的人工海水，氯離子濃度分別為90、180、250mg／L。在保持系統(tǒng)連續(xù)進(jìn)水狀態(tài)下，通過(guò)計(jì)量泵以0.1L／min的流速分別將其打入模擬河流的水箱中，直至藍(lán)色衛(wèi)士各指標(biāo)穩(wěn)定后停止。觀察各指標(biāo)起始和最大值的變化幅度，詳見(jiàn)圖1。

根據(jù)圖1，水中氯離子濃度對(duì)藍(lán)色衛(wèi)士的各項(xiàng)指標(biāo)有不同程度的影響，其中電導(dǎo)率和濁度影響顯著。一方面，模擬海水主要成分氯化鈉為強(qiáng)電解質(zhì)，因此隨著氯離子濃度的增加，對(duì)電導(dǎo)率的影響也逐漸增加，當(dāng)達(dá)到咸潮時(shí)，即水中氯離子濃度為250mg／L，電導(dǎo)率變化幅度為27.8%。另一方面，加入的模擬海水對(duì)水中的濁度有一定的影響，這主要是由于河水的流速增加導(dǎo)致河水濁度增加。由此可見(jiàn)，咸潮對(duì)藍(lán)色衛(wèi)士的主要響應(yīng)參數(shù)為電導(dǎo)率和濁度。

2.3 氯離子濃度對(duì)藍(lán)色衛(wèi)士觸點(diǎn)的影響

在環(huán)境本底時(shí)，河水的本底氯離子濃度為50mg／L，此時(shí)藍(lán)色衛(wèi)士的觸點(diǎn)為0.05。隨著人工海水的不斷增加，水中氯離子濃度也隨之增大，藍(lán)色衛(wèi)士預(yù)警系統(tǒng)隨即建立相應(yīng)物質(zhì)的數(shù)據(jù)庫(kù)，藍(lán)色衛(wèi)士觸點(diǎn)也隨之變化。

表3 不同氯離子濃度下藍(lán)色衛(wèi)士的觸點(diǎn)

當(dāng)水中的Cl－濃度達(dá)到250mg／L時(shí)，不能成為安全飲用水源，即可認(rèn)定為咸潮。根據(jù)表3，要達(dá)到咸潮預(yù)警，應(yīng)在水中氯離子濃度達(dá)到180mg／L時(shí)，說(shuō)明已出現(xiàn)部分海水倒灌，水中氯離子濃度有增大趨勢(shì)，因此將藍(lán)色衛(wèi)士觸點(diǎn)值設(shè)置為1.6，即可達(dá)到咸潮的預(yù)警和預(yù)報(bào)。藍(lán)色衛(wèi)士的觸點(diǎn)的設(shè)置也可根據(jù)河水本身的狀況做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，觸點(diǎn)設(shè)置為1.6～1.8均可。

3 實(shí)例驗(yàn)證

上海市該飲用水源地水質(zhì)自動(dòng)站自2011年投入運(yùn)行，咸潮的報(bào)警值設(shè)置為1.7。經(jīng)過(guò)1a正常連續(xù)運(yùn)行，在2011年3月和11月準(zhǔn)確預(yù)警和預(yù)報(bào)兩次咸潮。準(zhǔn)確和及時(shí)對(duì)咸潮預(yù)警預(yù)報(bào)為飲用水源的飲水安全提供了保障。

4 結(jié)論

藍(lán)色衛(wèi)士水質(zhì)綜合預(yù)警系統(tǒng)能對(duì)咸潮很好地預(yù)警和預(yù)報(bào)。該飲用水源的藍(lán)色衛(wèi)士的觸點(diǎn)設(shè)置范圍為1.6～1.8，藍(lán)色衛(wèi)士對(duì)咸潮的響應(yīng)參數(shù)為電導(dǎo)率和濁度。由于藍(lán)色衛(wèi)士的觸點(diǎn)受水體電導(dǎo)率和濁度的影響，若應(yīng)用于其他水域，應(yīng)根據(jù)不同水域的本底值進(jìn)行一定的試驗(yàn)適當(dāng)調(diào)整藍(lán)色衛(wèi)士的觸點(diǎn)，也可以根據(jù)各地區(qū)不同的需求做相應(yīng)的調(diào)整，從而達(dá)到不同河道功能不同的需求。

［1］黃婷.淺析珠江三角洲咸潮危害與防治對(duì)策 ［J］.廣東水利水電，2009，1：10－12.

［2］譚培倫，汪紅英.三峽工程對(duì)改善長(zhǎng)江口咸潮入侵情勢(shì)的分析［J］.中國(guó)三峽建設(shè)，2004，11（5）：29－31.

［3］沈萍萍，方立剛.咸潮入侵預(yù)警預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與仿真［J］.計(jì)算機(jī)仿真，2011，28（7）：391-394.

［4］沈萍萍，方立剛，杜祝平，等.珠江三角地區(qū)咸潮入侵預(yù)警預(yù)報(bào)信息系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)［J］.計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2008，10：116－119.

［5］陳水森，方立剛，李宏麗，等.珠江口咸潮入侵與經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀阅サ堕T(mén)水道為例［J］.水科學(xué)進(jìn)展，2007，9：751－755.

A Research on Threshold Value for Salt Tide Warning

GUAN Qing-yu
（Environmental monitoring station of Jiading District，Shanghai201822 China）

To study the salt tide warning，the blue defender water quality prediction system has been installed in one of source water area in Shanghai.By simulating the saline tide in the experiment，the threshold value for salt tide is studied through dynamic experiments.It shows that the threshold value for the warning is better when it is 1.6～1.8.Through the automatic monitoring for consecutive one year，the installed warning system has precisely predicted the salt tide twice in safeguarding the drinking water.

blue defender；salt tide；warning threshold value；setting；research

X832

：A

：1673－9655（2013）02－0139－03

2012－10－30

管擎宇 （1985－），女，江蘇人，上海市嘉定區(qū)環(huán)境監(jiān)測(cè)站，碩士，助理工程師，從事在線監(jiān)測(cè)管理工作。