汾河水库水源水质在线监测预警系统构建

第19卷第2期2013年2月水利科技与经济WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomyVol.19No.2Feb.，2013［收稿日期］2012－09－11［基金项目］国家重大科技专项“水体污染控制与治理”(No.2009ZX07424－006－003)［作者简介］马越(1986－)，男，陕西黄陵人，硕士研究生，主要从事水环境修复及城市供水工程建设等工作;谭盼(1986－)，女，陕西西安人，硕士研究生，主要从事城市市政工程管理工作;黄廷林(1962－)，男，山东昌邑人，教授，博士，博士生导师，主要从事水处理技术、水资源保护与水质控制、水环境修复研究工作;朱春耀(1954－)，男，山西武乡人，教授级高级工程师，博士，主要从事城市供水工程建设及水利水电勘测设计工作.汾河水库水源水质在线监测预警系统构建马越1，2，谭盼3，黄廷林2，朱春耀2，4(1.陕西省水务集团有限公司，西安710004;2.西安建筑科技大学环境与市政工程学院，西安710055;3.西安市市政设施管理局，西安710016;4.山西省万家寨引黄工程管理局，太原030012)［摘要］以山西太原汾河水库为研究对象，针对其地表水源水质特征，通过构建地表水源预警框架，以水源在线监测技术为前提，建立了水质在线监测系统，并研发原水水质在线监测及远传软件，实现了水源水质的远程预警和突发应急调度，为地表水源突发污染应急控制预警提供决策依据与技术参考。［关键词］水库;水质污染;在线监测;预警;应急［中图分类号］TP39［文献标识码］B［文章编号］1006－7175(2013)02－0115－061概况近年来，受人类活动与自然环境变化影响，水资源环境正在遭受严重破坏。与此同时，各类人为性、事故性水质突发污染事件爆发频率不断攀升，对城镇供水系统安全带来了巨大威胁。目前，世界发达国家已不再局限于针对供水系统的人工监测、保护和定期评价，而是转向供水保护利用的自动化方面［1］，以便应对日益恶化、复杂的水资源形势。建立供水安全预警系统成为公认的规避或削弱突发性水质污染影响的可行手段，而西方发达国家在该领域已经有了广泛的研发与应用［2－9］。然而，受经济、科技等条件限制，我国直到20世纪初才开始发展全国主要流域重点断面水质自动监测记录站及饮用水水源保护区水质在线自动监测系统的建设，先后在我国主要水系的10个重点流域建成了若干地表水水质自动监测系统和原水水质在线监测系统，如北京官厅－密云水库、潍坊峡山水库水质在线监测系统等。但是现有的监测预警系统大多仅能对一些简单的物化指标(如pH、浊度、悬浮物)进行监测，缺乏针对特定污染物的检测分析及预警能力。同时，虽然获得了大量实时数据，但对水质序列的常规变化规律及受污染时的特定变化范围缺少定量模型，当发生水质污染时，无法快速判别污染程度和种类［10］。目前，我国在水质在线监测领域的研究依然处于起步阶段。本研究以山西太原汾河水库为对象，旨在开发科学实用而又适合国情的原水水质在线监测及远传软件系统，从而实现水源水质的远程预警和突发应急调度，为水源水质污染控制及水资源管理利用提供决策支持与实践参考。2汾河水库水质在线监测预警系统建立2.1研究区域简介汾河水库(图1)，地处山西省太原市娄烦县境内，1960年建成蓄水，为多年调节的大(Ⅱ)型水利枢纽工程。坝址以上汾河(黄河第二大支流)干流总长122km，控制流域面积5268km2;总库容3.5×108m3，平均深度6.5m，最大深度17m。库区面积32km2，呈长条形，长12.8km，平均宽度2.5km。主要担负向太原市供水、灌溉的任务，同时兼顾防洪、发电、养殖等多重功能。汾河水库输水至太原呼延水厂，中途需经过长达58.15km的工程联结段，其位置分布见图2。图1汾河水库库区示—511—第19卷第2期2013年2月水利科技与经济WaterConservancyScienceandTechnologyandEconomyVol.19No.2Feb.，2013图2汾河水库至呼延水厂工程联结段示意图2.2水质预警系统组成汾河水库水质监测预警系统主要由原水水质监测系统、数据传输系统和预警系统等3个子系统组成，每个子系统又是由多个部分组成，系统组成见图3。图3汾河水库水源水质监测预警系统框架示意图1)原水水质监测系统由取样系统、模数转换器、监测仪表、数据采集软件和数据采集计算机等部分组成，主要负责对原水水质状况进行监测，并将数字模拟信号转化为计算机可认知的形式，然后由数据采集计算机将数据传到数据传输系统。2)数据传输系统是原水水质监测系统和预警系统间的桥梁，主要负责将原水水质监测系统所获取的原水水质信息及时、准确地传输到远方的原水水质监测预警中心。数据传输方式很多，各种传输方式都有自