西江干流肇慶段水質(zhì)預警監(jiān)測體系研究

謝春生，王丹彤，楊曉玲，劉思曼

（1肇慶學院 環(huán)境與化學工程學院，廣東 肇慶 526061；2肇慶市環(huán)境保護監(jiān)測站，廣東 肇慶 526040；3.廣東思創(chuàng)環(huán)境工程有限公司，廣東 廣州 510335）

隨著我國工業(yè)的發(fā)展，水源地被污染事件時常發(fā)生，嚴重影響水環(huán)境，人們對水環(huán)境安全問題越來越關(guān)注，但我國地表水質(zhì)監(jiān)測體系仍存在較多問題[1].為有效應對水污染事故，保護飲用水水源地，應構(gòu)建地表水水質(zhì)監(jiān)測預警系統(tǒng)，并對系統(tǒng)進行升級和完善.近年來，國內(nèi)對構(gòu)建水質(zhì)預警監(jiān)測體系越來越重視.開展了在廣東省構(gòu)建西江干流廣州段[2]、西江干流佛山段[3]水質(zhì)安全預警的研究，但沒有西江流域肇慶段的相關(guān)研究或報道.

西江是珠江的主干流，是沿岸肇慶、佛山和廣州等地市主要供水水源之一，西江流域也是沿岸眾多工業(yè)廢水、生活污水的主要納污水體.近年來，西江干流肇慶段的環(huán)境應急事件呈上升趨勢，對流域內(nèi)社會經(jīng)濟穩(wěn)定及人民生活用水安全造成了一定威脅.通過探討西江干流肇慶段水質(zhì)預警監(jiān)測體系的現(xiàn)狀，提出加強水質(zhì)預警監(jiān)測的措施以實現(xiàn)對肇慶市重要的飲用水水源地的全方位、全天候的水質(zhì)監(jiān)控、水質(zhì)預警和快速及時的應急處理.

1 西江干流肇慶段水質(zhì)預警監(jiān)測體系現(xiàn)狀

1.1 西江干流基本情況及水質(zhì)現(xiàn)狀

西江是珠江流域內(nèi)最大水系，發(fā)源于云南曲靖馬雄山，從廣西梧州流入封開縣后，從肇慶市南緣流經(jīng)德慶、高要、端州、鼎湖等地，在高要下塘流入佛山市.流域面積35.32萬km2，河床平均坡降0.058%，流經(jīng)肇慶市河長225 km，集雨面積7 716 km2，占轄區(qū)總面積的51.94%.高要水文站是西江下游主要控制站，多年平均流量7 100 m3/s，多年平均徑流量2 237億m3.一般河面寬度約1 000 m，河床深度約30 m.在高要、端州、鼎湖境內(nèi)有3個峽谷，上為三榕峽，長5 km；中為大鼎峽，長1.2 km；下為羚羊峽，長7.5 km，且最窄處為300 m，峽谷切割深約100米，水流較湍急.在羚羊峽下20 km處的西江干流左側(cè)，有2個通道與北江水系連接，一是青岐涌，二是思賢滘，2個接口是西、北江的通道.

根據(jù)肇慶市生態(tài)環(huán)境局公布的環(huán)境質(zhì)量年報，2017年肇慶市全市主要江河水環(huán)境質(zhì)量與2016年相比，水質(zhì)年際變化不大，繼續(xù)保持優(yōu)良水平.西江主要監(jiān)測斷面水質(zhì)優(yōu)良率為100%.全市11個縣級及以上集中式飲用水源地水質(zhì)均達到Ⅲ類飲用水源地水質(zhì)類別，達標率100%.

1.2 西江干流肇慶段水質(zhì)監(jiān)測體系的現(xiàn)狀

西江干流肇慶段設(shè)置了11個斷面包括封開縣的封開城上、封開城下、古封斷面；德慶縣的六都水廠上游、騎斷面；高要區(qū)的三榕峽、富灣水廠斷面；端州區(qū)的獅山、黃崗、后瀝斷面和鼎湖區(qū)的永安斷面.在11個監(jiān)測斷面中，在封開城上、黃崗、永安，三榕峽4個斷面上設(shè)有水質(zhì)自動監(jiān)測站.

在西江與北江交界河段西江三榕峽設(shè)置有肇慶市三榕水廠、高要市南岸水廠、肇慶市獅山水廠、肇慶市東區(qū)水廠、肇慶市后瀝水廠、肇慶市鼎湖區(qū)永安鎮(zhèn)水廠等取水口，該河段為肇慶市端州區(qū)、高要市南岸鎮(zhèn)、肇慶市鼎湖區(qū)（坑口鎮(zhèn)、水坑鎮(zhèn)、永安鎮(zhèn)）的主要飲用水水源.三榕峽水質(zhì)自動監(jiān)測站位于三榕水廠吸水口上游300 m，由肇慶市環(huán)境保護監(jiān)測站管理，委托第三方運營，地方站負責調(diào)取數(shù)據(jù)，專業(yè)公司定期維護保養(yǎng).

水質(zhì)自動監(jiān)測站主要由采配水單元、控制單元、檢測單元、數(shù)據(jù)采集和傳輸單元組成.每2個小時采1次水樣，采配水單元采集水樣后經(jīng)過預處理進入檢測單元，監(jiān)測項目包括：水溫、pH、溶解氧、濁度、電導率、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、總磷、氰化物、揮發(fā)酚、氟化物、六價鉻、砷、銅、鋅、鉛、鎘、生物毒性、汞、鎳等.數(shù)據(jù)采集單元將各檢測數(shù)據(jù)進行采集、整理后通過傳輸單元傳送至控制中心.

2 肇慶市水質(zhì)預警監(jiān)測體系存在的問題

2.1 自動站運行管理模式有待優(yōu)化

由于自動站由第三方運行，市環(huán)境保護監(jiān)測站負責管理，日常只需調(diào)取數(shù)據(jù)上報省環(huán)境監(jiān)測中心.這種情況導致市站的角色僅限于協(xié)助省站管理，對原始數(shù)據(jù)的綜合分析不夠，對異常數(shù)據(jù)的敏感度不夠，即使發(fā)現(xiàn)異常，也只是向上級站匯報，很少主動分析，追溯異常數(shù)據(jù)，預警與應急意識較薄弱.

2.2 預警體系有待完善

水質(zhì)預警是在特定范圍內(nèi)，對水質(zhì)進行監(jiān)測、分析和評價，確定水質(zhì)變化趨勢、速度以及達到某一變化限度的時間等，預報非正常情況下污染物存在的時空范圍和可能的危害程度，適時給出變化的各種警戒信息[4].監(jiān)測站建成后應在掌握水環(huán)境變化和污染預警方面起到積極作用，但是現(xiàn)在的預警監(jiān)控平臺只能顯示水質(zhì)達標情況，缺少進一步分析和預判功能，預警功能過于單一.

2.3 缺少應急輔助決策支持系統(tǒng)

應急輔助決策支持系統(tǒng)能在應急響應的第一時間作出反應，對污染事故的動態(tài)變化進行模擬，為決策者提供應急決策的依據(jù).該系統(tǒng)還可根據(jù)不同的水污染事故應急預案所提供的信息，給出相應的應急組織機構(gòu)、應急力量分布、應急最佳路徑、應急保障等信息，并分析事故疏散情況，提供最佳疏散路徑[5].因此，應急輔助決策支持系統(tǒng)的缺失，會嚴重影響突發(fā)污染事故應急處置效果.

2.4 實訓不足，實踐能力有待提高

目前，肇慶市環(huán)境保護監(jiān)測站已成立應急監(jiān)測小組，編制了應急監(jiān)測預案，積累了一定的應急處理經(jīng)驗，然而標準化常態(tài)化的應急實訓演習不足.一旦發(fā)生水污染突發(fā)應急事故，雖然有應急預案，但應急小組成員對應急流程不熟悉，即使能在第一時間趕到現(xiàn)場，也可能出現(xiàn)準備不充分現(xiàn)象，從而影響水污染突發(fā)應急處置工作順利開展[6].

2.5 缺少配套使用的移動終端軟件

目前的水質(zhì)監(jiān)測、預警、應急系統(tǒng)是固定終端的應用方式，限制了行政部門及環(huán)保部門的辦公時間和辦公地點.若突發(fā)污染事故發(fā)生在非辦公時間，應急小組成員只能通過短信通知，但并不能了解到更多詳細水質(zhì)情況，從而影響應急處置工作效率.為提高水質(zhì)管理的便捷性和實用性，需要開發(fā)西江流域肇慶段水質(zhì)自動監(jiān)測與預警系統(tǒng)App.

3 加強水質(zhì)預警監(jiān)測的措施

3.1 加強風險源監(jiān)管，提高綜合分析能力

水質(zhì)自動監(jiān)測站長期處于連續(xù)監(jiān)測狀態(tài)，信息量大，在發(fā)生事故前，應加強風險源監(jiān)管，建設(shè)完善的監(jiān)控網(wǎng)絡(luò).此外，隨著GIS技術(shù)的發(fā)展，將GIS技術(shù)應用到建設(shè)風險源數(shù)據(jù)庫的研究不斷開展[7]，可利用GIS的空間數(shù)據(jù)管理和網(wǎng)絡(luò)分析的功能，將環(huán)境危險隱患、污染源的地理信息、重要敏感目標、水污染狀況、水環(huán)境質(zhì)量與以往的事故案例等結(jié)合在一起，建設(shè)基于GIS技術(shù)的西江流域肇慶段風險源數(shù)據(jù)庫.在此基礎(chǔ)上分析不同時期、不同時段各參數(shù)的歷史數(shù)據(jù)，研究水質(zhì)狀況的變化規(guī)律，充分發(fā)揮監(jiān)測數(shù)據(jù)的效能，提高預警與應急能力，為應對突發(fā)事故提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù).同時，可利用GIS技術(shù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)和圖形的交互，增加系統(tǒng)的可視性，提高分析決策能力[8].

3.2 優(yōu)化水源水質(zhì)預警技術(shù),構(gòu)建全方位預警體系

建立水源水質(zhì)預警系統(tǒng)，以地表水環(huán)境質(zhì)量標準為依托，確定水質(zhì)指標閾值，建立不同的預警區(qū)間和警級標準.當水環(huán)境污染物濃度達到某類警級標準時迅速發(fā)出警報，使行政、環(huán)保等部門相關(guān)人員能及時掌握水質(zhì)狀況，在污染進一步擴散，水質(zhì)進一步發(fā)生惡化前采取控制手段，對可能發(fā)生突發(fā)水環(huán)境污染事故的風險源進行整改，降低風險，防止事故發(fā)生.同時編制西江流域肇慶段水質(zhì)安全警報發(fā)布流程和管理辦法[9].

常規(guī)參數(shù)只能反映水質(zhì)基本情況，但對很多水污染突發(fā)事件，這些常規(guī)參數(shù)并不會給出預警，因為多數(shù)污染物不會使常規(guī)參數(shù)產(chǎn)生顯著變化[10].針對西江水源地的風險源，要在現(xiàn)有水質(zhì)理化指標在線檢測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，對水源水質(zhì)預警體系進行優(yōu)化.在現(xiàn)有省地表水監(jiān)控平臺上拓展開發(fā)西江流域肇慶段水環(huán)境預警預報功能，建立完善、超前的水質(zhì)預警系統(tǒng)，如增加實時小時預警、水質(zhì)趨勢變化預警、未達考核目標預警、水質(zhì)下降預警等功能[11]，實現(xiàn)對可能出現(xiàn)突發(fā)事故的風險源進行治理，降低事故發(fā)生的風險，有效推動被動的水環(huán)境治理轉(zhuǎn)為提前預防，提高西江流域肇慶段水環(huán)境風險防控能力，減少事故損失與治理費用.

3.3 開發(fā)應急輔助決策支持系統(tǒng),提升應急決策水平

利用現(xiàn)代信息化技術(shù)，開發(fā)水環(huán)境應急輔助決策支持系統(tǒng)，提高水環(huán)境應急決策的科學化水平[12].當前的水環(huán)境應急指揮是在突發(fā)環(huán)境事件應急預案的基礎(chǔ)上，根據(jù)現(xiàn)場資料的反饋，依賴于決策人依據(jù)經(jīng)驗做出，這樣會出現(xiàn)信息不對稱，分析不得當?shù)膯栴}.開發(fā)應急輔助決策支持系統(tǒng)，依靠科學準確的信息技術(shù)，可以完成污染物擴散預測、環(huán)境突發(fā)事件發(fā)展趨勢預測、應急事件分類分級評估、突發(fā)事件處置方案完善、環(huán)境應急處置方案評估等工作[13].利用應急輔助決策支持系統(tǒng)對突發(fā)應急事故隱患進行排查，找出可能影響突發(fā)應急事故處置工作的源頭，并對其進行重點監(jiān)控.通過各種輔助決策功能，可為突發(fā)水污染事故應急處置提供準確，科學的依據(jù)，成為應對環(huán)境應急指揮的有力工具.

3.4 開展實訓演習，提升實戰(zhàn)能力

定期安排應急小組成員進行實訓演習，將突發(fā)應急監(jiān)測演習常態(tài)化、制度化.演習的內(nèi)容不僅要著重于對突發(fā)應急事故處置，還要涉及預警演練方面，提高應急小組成員在信息綜合分析、預警信息分布等方面的認識和對預警工作的理解，加大對日常工作中出現(xiàn)的異常情況的敏感度，全面提升實戰(zhàn)能力[14].

3.5 開發(fā)水質(zhì)自動監(jiān)測與預警系統(tǒng)App，提高應急效率

為了克服現(xiàn)有的水質(zhì)自動監(jiān)測與預警系統(tǒng)受時空限制，避免信息獲取不及時、不靈活、工作效率不高的問題，需研發(fā)App系統(tǒng)[15].可借鑒遼寧流域水質(zhì)自動監(jiān)測與預警系統(tǒng)App[16]，該系統(tǒng)能快速響應自動監(jiān)測站的監(jiān)測情況，預測水質(zhì)情況，明確危險源并自動發(fā)送警報.江蘇南通水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)升級后亦能采用App監(jiān)控和發(fā)布數(shù)據(jù)，實現(xiàn)隨時獲取水質(zhì)信息的功能[17].由此可見，研發(fā)水質(zhì)自動監(jiān)測與預警系統(tǒng)App，應急小組成員即可第一時間了解水質(zhì)情況，為相關(guān)部門及時準確開展應急工作提供技術(shù)支持，可進一步完善預警應急體系，有效提高應急效率.

4 結(jié)論

地表水水質(zhì)監(jiān)測對保護環(huán)境具有重要作用，水質(zhì)預警監(jiān)測體系能及時、精準地反映地表水水質(zhì)狀況并對污染事故作出預警.通過分析西江干流肇慶段的水質(zhì)情況及肇慶市水質(zhì)預警監(jiān)測體系現(xiàn)狀，對該體系存在的問題進行探討，提出相應措施，提升地表水環(huán)境監(jiān)測、預警、應急的能力，為肇慶市水質(zhì)預警監(jiān)測體系建立、完善及應用提供參考.