水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)的要點(diǎn)以及應(yīng)用分析

尤玉明

（松原市寧江區(qū)水資源管理中心，吉林 松原 138000）

水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)的要點(diǎn)以及應(yīng)用分析

尤玉明

（松原市寧江區(qū)水資源管理中心，吉林 松原 138000）

當(dāng)前，城市化進(jìn)程快速推進(jìn)，使得各種生活廢棄物的產(chǎn)量快速上升，其中很大一部分的最終去向都是河流，導(dǎo)致被污染的河流數(shù)量越來越多。國(guó)家已經(jīng)開始加強(qiáng)對(duì)于水污染的治理，它與水資源監(jiān)測(cè)之間存在密切的關(guān)系，而水資源監(jiān)測(cè)的過程較為復(fù)雜。為了切實(shí)提升水資源的監(jiān)測(cè)質(zhì)量，監(jiān)測(cè)人員要充分運(yùn)用水資源監(jiān)測(cè)技術(shù)，這樣才能有效解決水污染和水資源短缺的問題，進(jìn)而建設(shè)生態(tài)社會(huì)。

水資源；監(jiān)測(cè)技術(shù)；水位監(jiān)測(cè)；水質(zhì)監(jiān)測(cè)

1 水位的監(jiān)測(cè)技術(shù)

水利水文、抗旱排澇以及保護(hù)地下水等措施都需要各方面數(shù)據(jù)的支持，而開展水位監(jiān)測(cè)工作，能夠確保所提供的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和科學(xué)。對(duì)于水位監(jiān)測(cè)技術(shù)而言，因?yàn)楦鞣N科學(xué)技術(shù)的引進(jìn)和應(yīng)用，所以技術(shù)得到了顯著的更新，在水位監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中，所應(yīng)用的先進(jìn)電子設(shè)備的數(shù)量不斷增加。引進(jìn)和應(yīng)用這些先進(jìn)的電子設(shè)備，可以獲得原本無(wú)法采集到的數(shù)據(jù)，使得水位監(jiān)測(cè)領(lǐng)域中的很多空白逐漸被各項(xiàng)數(shù)據(jù)填充。此外，這些電子設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)，還保證了數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，相對(duì)于傳統(tǒng)模式下人工測(cè)量數(shù)據(jù)的方式而言，這種現(xiàn)代化模式能夠顯著提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性以及連續(xù)性等[1]。

1.1 對(duì)于河流斷面的水位監(jiān)測(cè)技術(shù)

在開展河流斷面的水位監(jiān)測(cè)時(shí)，河道泥土出現(xiàn)沖淤的情況，或者河邊坡度的存在，會(huì)對(duì)人工所觀測(cè)到的數(shù)據(jù)精確度產(chǎn)生影響，降低觀測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在開展河流水位監(jiān)測(cè)時(shí)，要充分考慮河道自身的情況以及所使用的檢測(cè)設(shè)備，設(shè)備的工作能源盡可能由太陽(yáng)能提供，以免因?yàn)榭赡艹霈F(xiàn)的雷電天氣形成的浪涌降低監(jiān)測(cè)設(shè)備的準(zhǔn)確性，甚至對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備造成損壞。河流斷面水位監(jiān)測(cè)技術(shù)，其最核心的技術(shù)是自動(dòng)化管理監(jiān)測(cè)工作，這樣不僅能夠解決傳統(tǒng)河流水位監(jiān)測(cè)過程中存在的問題，而且能夠使水位監(jiān)測(cè)具備應(yīng)急監(jiān)測(cè)的功能，更好地促進(jìn)水生態(tài)的保護(hù)工作開展。

1.2 對(duì)于地下水位的自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)

在水資源監(jiān)測(cè)工作中，對(duì)于地下水位高低的檢測(cè)是其中的重點(diǎn)之一，而且地下水位監(jiān)測(cè)工作本身就存在較大的難度。所以，想要加強(qiáng)地下水位的監(jiān)測(cè)工作，需要確保所應(yīng)用的監(jiān)測(cè)設(shè)備具有較好的防水性能，不會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期浸泡和在水中工作而損壞。在地下水位的實(shí)際監(jiān)測(cè)過程中，需要積極應(yīng)用地理信息技術(shù)，以保證地理信息和監(jiān)測(cè)設(shè)備更加有效地結(jié)合，降低監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的理解難度。地理位置、溫度以及水位等都可以通過先進(jìn)的傳感器獲得，然后所獲得的數(shù)據(jù)被自動(dòng)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)介質(zhì)中，并且由計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)行匯總和整理，以供未來的應(yīng)用。

1.3 對(duì)于灌溉水渠的監(jiān)測(cè)技術(shù)

開展灌溉水渠的水位測(cè)量，需要應(yīng)用壓力式的水位計(jì)，其對(duì)于水位數(shù)據(jù)的獲得是基于水的壓力，所以可以選擇能夠適應(yīng)相關(guān)環(huán)境的高精度氣壓計(jì)，將其與自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)大氣補(bǔ)償?shù)哪康?，進(jìn)一步提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因?yàn)閹缀跛械墓喔人嘉挥谝巴?，供電存在一定的困難，因此要求灌溉水渠的水位監(jiān)測(cè)設(shè)備需要能夠較易安裝，盡可能使其憑借一般的電池就可以穩(wěn)定工作。對(duì)于監(jiān)測(cè)設(shè)備所獲得的水位數(shù)據(jù)，可以按照所監(jiān)測(cè)區(qū)域的實(shí)際地理情況確定最合適的線路，以便采集和存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。

1.4 對(duì)于降雨量的水位監(jiān)測(cè)技術(shù)

在防汛、氣象以及農(nóng)業(yè)等方面，對(duì)于雨量水位的監(jiān)測(cè)是非常必要的。自動(dòng)化采集器一般是開展雨量水位監(jiān)測(cè)工作最為常用的設(shè)備，其具體是通過相關(guān)的傳感器進(jìn)行所需數(shù)據(jù)的采集，隨后對(duì)所采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總和處理，然后形成對(duì)應(yīng)的圖表，并且集成了提示、預(yù)告、信息查詢以及警告等功能。因?yàn)檫@些設(shè)備的運(yùn)營(yíng)環(huán)境都是野外，較為惡劣，而且功能較為復(fù)雜，對(duì)于數(shù)據(jù)的要求也較高，這就需要其能夠時(shí)刻保持著測(cè)量的高精度，以及設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，盡量降低誤差的范圍。

2 對(duì)于水資源中水質(zhì)的檢測(cè)工作

開展水資源的水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，水體中的污染物類別、含量以及未來的可能變動(dòng)趨勢(shì)都是其所需要監(jiān)測(cè)的目標(biāo)。通過對(duì)這些因素進(jìn)行監(jiān)測(cè)，人們可以確定當(dāng)前水質(zhì)的具體情況。開展水質(zhì)監(jiān)測(cè)工作，其范圍較為廣泛，例如，因?yàn)樗Y源大致可以分為沒有被污染的天然水、受到污染的天然水和工業(yè)排水，所以針對(duì)上述對(duì)象，監(jiān)測(cè)的內(nèi)容大致可以分為兩類，第一類監(jiān)測(cè)內(nèi)容是表征水質(zhì)狀況的綜合指標(biāo)[2]，包括水溫、濁度、pH值、色度、懸浮物、溶解氧、生物需氧量、電導(dǎo)率以及化學(xué)需氧量等；第二類監(jiān)測(cè)內(nèi)容則是對(duì)人體及其他生物有毒的物質(zhì)，包括氰、酚、砷、鉻、鉛、汞、鎘、無(wú)機(jī)農(nóng)藥以及有機(jī)農(nóng)藥等。當(dāng)前，光纖傳感器是水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面較為先進(jìn)的檢測(cè)傳感器，光纖傳感器的運(yùn)行原理是光和被監(jiān)測(cè)污染物之間存在物理作用，進(jìn)而影響了光纖輸出信號(hào)，使其信號(hào)輸出發(fā)生變化，通過對(duì)其所輸出的光信號(hào)進(jìn)行解讀和分析，獲得對(duì)應(yīng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。在實(shí)際的監(jiān)測(cè)應(yīng)用中，以光纖傳感器的最終作用方向，其可以分為傳光光纖傳感器和傳感光纖傳感器兩種。下面筆者主要分析光纖傳感器技術(shù)和傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用。

2.1 在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中光纖傳感器技術(shù)的應(yīng)用

2.1.1 對(duì)于光纖傳感器中光吸收散射類型的傳感技術(shù)應(yīng)用

含有雜質(zhì)的渾濁水體受到恒定光的照射之后，光能中的一部分會(huì)被水體吸收，水體會(huì)對(duì)光形成多種折射和反射，使折射和反射后的光線較發(fā)射路徑之間存在各種角度。光的輻射功率隨著傳播軸線而衰減，而且光譜的組成也會(huì)隨之改變，所以此時(shí)監(jiān)測(cè)分析散射光后，就能夠較為準(zhǔn)確地了解水體中顆粒的分布及當(dāng)前狀態(tài)。但是，部分雜散光的存在，會(huì)導(dǎo)致該技術(shù)的測(cè)量結(jié)果存在一定誤差，精度隨之下降。

2.1.2 對(duì)于光纖傳感器中熒光猝滅傳感技術(shù)的應(yīng)用

熒光猝滅傳感技術(shù)，其主要監(jiān)測(cè)的物質(zhì)為水中能夠?qū)е聼晒忖缁蛟鰪?qiáng)的物質(zhì)，并且以此來分析當(dāng)前水體的水質(zhì)。所以，在熒光猝滅傳感技術(shù)中，微熒光素或者衍生物是其使用的敏感載體。該測(cè)量技術(shù)和設(shè)備一般應(yīng)用在測(cè)量金屬離子、硫化物、含氮氧化物以及pH值等。水中的氧能夠?qū)е虏糠譄晒馕锍霈F(xiàn)熒光猝滅反應(yīng)，進(jìn)而降低熒光的強(qiáng)度，縮短熒光的持續(xù)時(shí)間，該設(shè)備和技術(shù)主要是根據(jù)熒光的強(qiáng)度、壽命與氧氣體積分?jǐn)?shù)之間的關(guān)系，從而顯著提升監(jiān)測(cè)結(jié)果的精確度。

2.1.3 對(duì)于光纖傳感器中SPR現(xiàn)象的應(yīng)用

SPR本身屬于物理光學(xué)現(xiàn)象的一種，其主要是通過偏振光在光線敏感包層產(chǎn)生的表面等離子波以及倏逝波的諧振監(jiān)測(cè)被監(jiān)測(cè)物。所以，光纖維SPR裝置應(yīng)用的是實(shí)光纖纖芯，并且每根光纖中的纖芯都是裸露的，器外面裹以金屬膜層以及敏感層。所以在光纖中，光的傳播狀態(tài)都是全內(nèi)反射，部分光波通過纖芯進(jìn)入包層，光強(qiáng)度沿徑向指數(shù)逐漸衰弱，這部分光屬于倏逝波。而液體的pH值發(fā)生改變，導(dǎo)致指示劑發(fā)生改變，影響敏感層中的倏逝波強(qiáng)度，削弱了光纖中的光強(qiáng)度，借助光纖傳輸確定pH酸堿度的方式較為方便和簡(jiǎn)單。

2.2 傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用

盡管當(dāng)前水質(zhì)監(jiān)測(cè)已經(jīng)應(yīng)用了大量的先進(jìn)技術(shù)，傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)依然是應(yīng)用最為廣泛的，這主要?dú)w功于傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)擁有完善的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與系統(tǒng)，專業(yè)人員對(duì)傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)的取樣分析程序和步驟都非常了解。但是不可否認(rèn)的是，傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)中采取硝酸銀滴定氟離子和氯離子時(shí)，相關(guān)設(shè)備過于粗糙簡(jiǎn)陋，而且檢測(cè)的結(jié)果很容易被氰化物、溴化物以及氟化物影響而出現(xiàn)較大偏差；采取流動(dòng)注射的方式測(cè)定硝酸鹽氮時(shí)，其檢測(cè)結(jié)果很容易因?yàn)辂u族元素的存在而出現(xiàn)誤差[3]；采取鉻酸鋇光度法測(cè)定硫酸鹽時(shí)，碳酸根會(huì)干擾測(cè)定沉淀的吸光度，使得硫酸鹽的濃度存在較大偏差。這些都是傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)存在的缺陷，所以應(yīng)用傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)時(shí)，人們必須盡可能通過周密的準(zhǔn)備措施降低這些因素對(duì)最終結(jié)果的影響。傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)常見監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如表1所示。

表1 傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)常見監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，人們開始逐漸關(guān)注對(duì)水資源的保護(hù)，我國(guó)相關(guān)部門也加大對(duì)于水資源監(jiān)測(cè)研究的力度。當(dāng)前，人們需要嚴(yán)格按照國(guó)家環(huán)境保護(hù)的相關(guān)規(guī)定，應(yīng)用相關(guān)技術(shù)監(jiān)測(cè)水資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的質(zhì)量控制。在充分應(yīng)用先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)，全面、精確地匯總水資源的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，使得水資源監(jiān)測(cè)質(zhì)量從根本上得到提升，進(jìn)而使我國(guó)在制定水資源管理措施方面更具有針對(duì)性和有效性。

1 李春光.GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測(cè)方面的應(yīng)用[J].綠色科，2016，（8）：179-180.

2 王東旭.關(guān)于數(shù)字化水文水資源模式研究[J].黑龍江科學(xué)，2016，7（17）：134-135.

3 張海軍.水資源保護(hù)監(jiān)測(cè)存在問題及建設(shè)初探[J].水土保持應(yīng)用技術(shù).2016，（3）：40-43.

Key Points of Water Resources Monitoring Technology and Application Analysis

You Yuming
(Songyuan City Ningjiang District Water Resources Management Center, Songyuan 138000, China)

At present, the rapid progress of urbanization process, making a variety of living waste production increased rapidly, of which a large part of the final destination are rivers, resulting in the number of polluted rivers more and more.The state has begun to strengthen the governance of water pollution, it is closely related to water resources monitoring, and water resources monitoring process is more complex.In order to effectively improve the quality of water resources monitoring, monitoring personnel to make full use of water resources monitoring technology, so as to effectively solve the problem of water pollution and water shortages, and then the construction of ecological society.

water resources; monitoring technology; water level monitoring; water quality monitoring

X832

A

1008-9500(2017)10-0100-03

2017-08-22

尤玉明（1968-）男，吉林松原人，工程師，研究方向：水資源管理。