關(guān)于水質(zhì)自動監(jiān)測站采水單元配置維護的探討

古 屏，王朝飛

（銅陵生態(tài)環(huán)境監(jiān)測中心，安徽 銅陵 244000）

近年來，隨著國家地表水自動監(jiān)測站建成聯(lián)網(wǎng)，地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測逐步由手工監(jiān)測轉(zhuǎn)變?yōu)樽詣颖O(jiān)測為主、手工監(jiān)測為輔，即地表水監(jiān)測數(shù)據(jù)將以自動監(jiān)測數(shù)據(jù)為主要依據(jù)，這對于保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的真實、準確、客觀具有重要意義。在實際工作中，為保障水質(zhì)自動站能夠長期穩(wěn)定運行，保證數(shù)據(jù)的可信、可比，在整個自動運行的完整體系中，采水單元的配置及維護尤為重要。

1 地表水水質(zhì)自動站現(xiàn)狀

1.1 安徽省地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站建設(shè)情況

地表水水質(zhì)自動站用于地表水監(jiān)測，通過對水質(zhì)的實時連續(xù)監(jiān)測和遠程監(jiān)控及時了解、掌握主要流域重點斷面水體的水質(zhì)狀況。2018年4月15日，生態(tài)環(huán)境部通報，2018年4月份上半月國家地表水水質(zhì)自動站建設(shè)第一階段任務(wù)圓滿完成，2018年7月底前將全面建成聯(lián)網(wǎng)[1]。

為落實《生態(tài)環(huán)境網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案》要求，確保水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)可控可靠，從2017年8月開始，原環(huán)境保護部開始推進實施國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測事權(quán)上收，并開展水質(zhì)自動監(jiān)測站點建設(shè)。國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)水質(zhì)自動監(jiān)測站的監(jiān)測數(shù)據(jù)將作為國家地表水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)水質(zhì)自動預(yù)警及國家對地方水環(huán)境質(zhì)量評價、《水污染防治行動計劃》目標考核的重要依據(jù)。根據(jù)國家要求，安徽省于2017年10月啟動地表水考核斷面水質(zhì)自動監(jiān)測站建設(shè)。截至2018年6月底，安徽省全面完成水站工程建設(shè)，全省116個水站100%實現(xiàn)數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)[2]。

1.2 銅陵市地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站現(xiàn)狀

目前我市國控、省控斷面等各類水站共19個，其中國控斷面水站6個（其中長江經(jīng)濟帶水站2個），省控斷面水站6個，市控水站3個，入江排口微型水站4個和4個正在建設(shè)中的飲用水源預(yù)警水站。每個水站采樣管道及取水口位置都具有不同的地理環(huán)境和要求，采水方式大致采用浮筒式和浮船式采水，浮筒式采水適用各種環(huán)境，可適用于水流急、淺灘長、水位有一定變化的湖庫、河道支流等，水域無冰凍期的水體采樣，缺點為不便維修；浮船式采水適用于水位變化大，水域面積開闊的大型湖泊河流，受水流和天氣影響較大。監(jiān)測項目為常規(guī)五參數(shù)（水溫、pH值、濁度、電導(dǎo)率、溶解氧）及高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、總氮、葉綠素ɑ、藍綠藻密度等參數(shù)。

地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站運維模式為由生態(tài)環(huán)境部門委托具有水站運維資質(zhì)的第三方公司負責(zé)水站日常運營維護，主要工作是做好水站的日常運行維護，定期對潛水泵、采水輔助設(shè)施和儀器設(shè)備等進行維護保養(yǎng)，及對站房設(shè)施進行巡查檢查等。屬地相關(guān)部門配合支持，主要負責(zé)采水構(gòu)筑物、采（配）水管路、建設(shè)維護以及出入道路的協(xié)調(diào)、維護等基礎(chǔ)條件的保障工作，提供運維工作的便利條件，并定期組織開展站房基礎(chǔ)條件保障工作及水站周邊環(huán)境檢查等相關(guān)工作。

1.3 地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站的組成

地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站由采水設(shè)施、站房及其配套設(shè)施、視頻監(jiān)控及安防設(shè)施、站點文化建設(shè)和儀器設(shè)備等組成。站房（含采水單元）及其配套設(shè)施為：站房主體、防雷設(shè)施、質(zhì)控間和值班室相關(guān)配套、供電設(shè)施、給排水設(shè)施、暖通設(shè)施、通訊設(shè)施等；采水設(shè)施包括采水構(gòu)筑物、采水泵、采水管道、清洗配套裝、防堵塞裝置和保溫配套等；視頻監(jiān)控及安防設(shè)施包括視頻監(jiān)控、門禁、煙霧報警器、自動滅火器等；文化建設(shè)有關(guān)內(nèi)容包括站房外部的水站標志牌、簡介牌和水站LOGO等。儀器設(shè)備主要包括：配水單元、分析單元、質(zhì)控單元、留樣單元、輔組單元、控制單元、數(shù)據(jù)采集與傳輸單元的軟硬件等。

2 采水單元的配置

地表水水質(zhì)自動監(jiān)測站采水單元包括：采水構(gòu)筑物、采水泵、防堵塞裝置、采水管路、保溫配套裝置、清洗配套裝置、采水管道反沖洗裝置及自動采樣設(shè)備[3]，不僅有包括水泵、供電以及安裝結(jié)構(gòu)部分等硬件設(shè)備，也包括采水管路和采水口的選取等。采水構(gòu)筑物由取水頭、采水管（自流管或虹吸管）等部分組成，取水頭周圍的基礎(chǔ)防護部件需有醒目的浮球或防護圈，設(shè)置航標燈，安裝視頻監(jiān)控起到防止撞擊，防止盜竊丟失等情況發(fā)生。采水構(gòu)筑物設(shè)置在河岸平坦區(qū)域，枯水期主流離岸較遠，岸邊水深不足或水質(zhì)不良，而水流中心區(qū)域有足夠水深或較好水質(zhì)的水源，適用范圍較廣。采水單元應(yīng)具有連續(xù)和間歇的工作模式，這就需要在設(shè)置采水口時，因地制宜，結(jié)合現(xiàn)場水文情況、地質(zhì)要求、實際條件等方面因素，采用合適的取水方式，保證運行的穩(wěn)定性及維護的方便性，確保水樣代表性。

2.1 采水泵

（1）潛水泵。潛水泵為國際知名品牌，不銹鋼材質(zhì)，水泵配備相應(yīng)的粗過濾防護裝置以防止水中石塊、樹枝等較大雜物損壞水泵。供電要求為220V，50Hz，并根據(jù)各站點的實際需要選擇合適的功率、揚程，以滿足供水需求。

（2）自吸泵。自吸泵為國際知名品牌，不銹鋼材質(zhì)，供電要求為220V，50Hz，最大揚程能夠保證15m以上揚程和200m以上水平距離的取水。如自吸泵采水能夠滿足采水要求，優(yōu)先采用自吸泵采水方式。根據(jù)現(xiàn)場采水距離、水位和揚程落差，依據(jù)輸水量、輸水壓力等條件配置供水量為1～4噸/小時、防腐、防漏的采水泵，保障水樣順利輸送到站房內(nèi)，同時還留有一定的余量，保證水質(zhì)自動分析儀分析過程中所需樣品量。

2.2 采水管道

（1）采水管路配置。采水單元使用潛水泵或自吸泵，配置雙泵多管路，控制單元中有自動診斷泵故障及自動切換泵功能，發(fā)生故障時自動切換，從而實現(xiàn)水質(zhì)自動分析儀24小時不間斷監(jiān)測。

采水管路具有壓力監(jiān)控功能，通過控制單元對該裝置實時監(jiān)控采水單元的運行狀態(tài)。

（2）采水管路的清洗。采水管路清洗配有管道清洗、反沖洗和防堵塞等設(shè)備，具有對管路反沖洗和自動排空管道功能，水樣采集完畢后自動排空管路中存水后對管路清洗，清洗過程不對外環(huán)境造成污染。定期自動或手動啟動除藻裝置，利用清洗水和壓縮空氣，通過調(diào)節(jié)各管路間的電動閥門，對所有采水管路和內(nèi)部管路進行反沖洗，防止管路堵塞的同時起到對管路的除藻作用。

（3）管路鋪設(shè)。從站房至采水點岸邊，開挖寬度不小于0.5米，深度不小于0.5米的溝渠，用于預(yù)埋水管、線管等管路，如冰凍地區(qū)開挖深度應(yīng)在凍土層以下，管路預(yù)埋在開挖渠內(nèi)靠站房并高于河涌一側(cè)，且中間渠內(nèi)無U字型地平。

采用兩組管徑DN100，厚度4毫米及以上鍍鋅鋼管或PVC管作為保護套管，如埋設(shè)深度無法滿足要求時，對管路裸露部分采用保溫與防凍措施，同時管路上層設(shè)置警示標識，防止誤挖人為破壞。管路鋪設(shè)完成后先檢查水路是否通暢無泄漏，電路接頭安全可靠并已做防水處理，后采用細沙土回填至管路上方并輕度夯實；回填后對管路上層設(shè)置警示標識，防止其他施工誤挖，保證管路使用安全。

（4）管路材質(zhì)要求。根據(jù)現(xiàn)場具體環(huán)境建設(shè)適應(yīng)當(dāng)?shù)貤l件的采水管路，使用硬聚氯乙烯或三型聚丙烯材質(zhì)，具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、重量輕和耐油性強等特點。

（5）供電電纜。電纜需能防水、抗壓、耐磨、防破裂，同時具有較強的機械性能，為4芯、線徑2.5mm2細圓鋼絲鎧裝聚氯乙烯外套防護電纜。

3 采水單元的維護

3.1 采水管路的維護

在實際工程中，由于各種因素干擾、地理條件及資金情況的限制，采水管道的埋設(shè)及管道質(zhì)量有些不盡人意，容易在實際運行中出現(xiàn)問題。特別是在夏季的汛期時，有些水站采水管道受洪水的影響，容易出現(xiàn)被挖斷和沖毀等問題。為有效處理采水管路的維護工作，在汛期結(jié)束后，應(yīng)及時對所有水站損毀的采水管道鋪設(shè)，按要求規(guī)范進行加固填埋。

首先，要保證水管、線管等的填埋寬度不小于0.5M，深度不小于0.5M，并高于河涌一側(cè)。并且采用抗壓鋼管作為保護套，填埋管道上層做好防誤挖、防壓保護，做好標識，并且在個別水站設(shè)置取水閥切換備用取水明管道（加裝保護套），便于清洗的同時也用以備急。2021年，在銅陵市水廠自動水站，曾一度出現(xiàn)了取水口無水樣的狀況，經(jīng)過現(xiàn)場實地調(diào)查，發(fā)現(xiàn)是水廠飲用水取水管道內(nèi)取水量及氣壓原因，造成了水位不夠，故遠程顯示無水樣，便啟動了備用明水管道，留出切換取水閥，便于特殊情況發(fā)生時解決問題。其次，在日常的巡查維護中發(fā)現(xiàn)管道漏氣、打折及時解決，遇到管道接頭堵塞或密封不嚴，立即清洗更換。在保證管線平滑具有坡度及規(guī)范的情況下，事先預(yù)留出管線長度，以備水位變化期的需要。第三，要定期對采水管路進行反沖洗和除藻，以防止管路堵塞，且能對管路除藻，清洗過程不對環(huán)境造成污染。

3.2 采水管道日常防壓、保溫、防凍、防淤、防藻要求

（1）防壓要求。埋設(shè)于路段，下管路將管路鋪設(shè)于預(yù)留的管線地溝內(nèi)，上部設(shè)置水泥蓋板防止人為踩踏；埋地管路置于鐵管內(nèi)。

（2）保溫要求。根據(jù)現(xiàn)場實際環(huán)境選擇保溫層、保護層材料，保溫結(jié)構(gòu)具有足夠的強度以防止壓力損壞，擁有良好的防水性能，且結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、易于維修。

（3）防凍要求。采水管路布設(shè)分為地面段和埋地段。地面段管路通過外層敷設(shè)伴熱帶和保溫棉實現(xiàn)保溫和防凍功能；埋地段管路通過將管路敷設(shè)于當(dāng)?shù)貎鐾翆右韵拢瑢苈菲鸬椒纼鲎饔?；也可采用深埋和排空方式。在采水管道?jīng)過水面冰凍層的一段，應(yīng)安裝電加熱保溫層，并有良好的防水性能。

（4）防淤、防藻要求。確保采水管道鋪設(shè)平滑并具有一定坡度，盡可能減少彎頭數(shù)量，避免管道內(nèi)部存水。在系統(tǒng)設(shè)計時，設(shè)置反沖洗裝置，以防止淤泥沉積和藻類聚集。

3.3 采水口的維護管理

采水口實際運行的過程中，情況較多較復(fù)雜，往往受到地理位置及周邊環(huán)境的影響，還有長期的連續(xù)工作，泵體內(nèi)會有泥沙及雜物的淤塞；浮筒由于水位的影響，會出現(xiàn)擱淺；在有些航道內(nèi)取水口會受到船舶的沖擊損壞；如遇惡劣天氣，突然跳閘容易損壞水泵等問題。在春夏季，內(nèi)河航道水位上漲時，船只來往頻繁，我市一入江口水站的取水口，就出現(xiàn)了取水口不見了的情況，經(jīng)現(xiàn)場查看，采水口的鐵籠架、浮筒以及吸水泵因體積較大，被船只在航行的時候撞翻了，導(dǎo)致電線管道及吸水泵損壞，屬地管理部門為此付出了大量的人力和物力。為此，我們采取了以下措施：

首先，在航道內(nèi)加裝警示航標燈，并在醒目處豎立標牌及在周圍設(shè)置紅色浮球等，起到防撞、防盜作用；其次，督促運維人員按規(guī)范巡查，及時清理泵體內(nèi)雜物及泥沙，水面垃圾按時清運。再次，針對季節(jié)更迭，水位時時變化問題采取相應(yīng)措施：一是枯水期時，多觀察水位下降速度，及時規(guī)范調(diào)整采水泵的深度以防擱淺，這就要求運維人員做到應(yīng)查盡查，必須具有良好的職業(yè)素質(zhì)，認真做好周檢查維護工作，發(fā)現(xiàn)問題及時通知屬地管理人員，屬地管理人員定期組織開展站房基礎(chǔ)條件保障工作及水站周邊環(huán)境檢查等相關(guān)工作，才能避免疏忽造成擱淺，取水口無水樣這樣的大問題；二在豐水期做到提前加固水泵位置，檢查錨的深度是否得當(dāng)，以及錨上的鋼繩是否牢固，檢查各類采水口設(shè)備，以防水流過大沖毀取水口。在極端變化天氣時，時時關(guān)注水質(zhì)數(shù)據(jù)平臺并與現(xiàn)場巡查相結(jié)合，及時發(fā)現(xiàn)問題、解決問題，做到事事有預(yù)見，件件有落實。

4 結(jié)語

在目前水質(zhì)自動站運行管理的模式下，要完完全全做好此項工作，并不僅僅是生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)自身的工作，也是對自動水站第三方運營公司能力的考驗。為了保障數(shù)據(jù)的可靠性，發(fā)揮自動站監(jiān)測數(shù)據(jù)的最大作用，雙方應(yīng)互相配合及互相監(jiān)督，建立一套適應(yīng)于我市水質(zhì)自動站的運行管理模式，保證水質(zhì)自動站在線監(jiān)測系統(tǒng)符合使用要求，獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)準確有效，實現(xiàn)對我市地表水水質(zhì)的連續(xù)監(jiān)測，為我市地表水環(huán)境安全和提高水環(huán)境突發(fā)事件應(yīng)對能力發(fā)揮重大作用。