浅谈水资源质量自动监测站设计因素

2010-02-13王林李国胡瑾

治淮 2010年12期

关键词：监测仪器监测站水资源

王林李国胡瑾

（淮河流域水资源保护局蚌埠 233001）

浅谈水资源质量自动监测站设计因素

王林李国胡瑾

（淮河流域水资源保护局蚌埠 233001）

本文探讨了自动监测站设计过程中应考虑的七个因素：指标体系、监测站房设计、采样及预处理系统设计、在线监测仪器的选择、信息采集和监控设计、防雷设施、环境保护设计，以期对水质自动站的建设提供参考。

水资源质量自动监测站设计因素

1 概述

《中华人民共和国水法》的颁布实施为水资源管理与保护提供了法律依据，也对水行政主管部门的水资源质量监测工作提出了更明确、更高的要求。21世纪的水资源质量监测工作不仅要掌握江河湖库水资源质量的基本情况，还要实施最严格的水资源管理制度，根据水功能区管理的需要，提高水资源质量监测系统的机动能力、快速反应能力和自动监测能力，提高应对突发性水污染事故的预测预报能力。近年来，淮河流域水资源保护局相继建成并投入使用5座自动监测站，运行情况良好。同时淮河流域省界及重点水资源质量自动监测体系正在建设中，这些项目的实施积累了一些自动监测站设计方面的经验。

2 水资源质量自动监测站设计因素

水资源质量自动监测站（以下简称自动站）建设总体要求设计合理、经济实用、可靠、运行维护简便、运行维护费用低、操作安全简洁、符合我国的标准和规范或国际有关技术标准，满足水资源质量的实时连续监测和远程监控的要求。具体设计实施时，应重点考虑以下因素：

2.1 指标体系

自动站监测指标体系宜根据站址附近水系多年的水资源质量情况、投资规模和技术上的可行性，考虑国家水资源质量监测指标体系和已建水资源质量自动监测站的指标体系。目前开展得比较多的项目有水温、pH值、溶解氧、电导率、浊度、总磷、高锰酸盐指数、氨氮和TOC 9个参数，重金属、藻类和生物毒性等其他参数也开始被探索和使用。

2.2 监测站房设计

站址宜选择有代表性的断面，并具备合适的建站条件，道路通畅，水电和通讯能满足要求。尽量和水文站等单位相结合，达到量质并重，有利于将来的管理，做到无人值守有人看护。收集分析站址附近各类勘察资料和水文资料，对各站房地址进行勘探和现场地质调查，确保站房和仪器设备的安全。

监测站房根据实际情况，采用土建站房或者活动式可拆卸房。由于自动站多处于农村，供电保证率低，为确保仪器设备运行安全，采用双路供电系统以保证仪器设备运行和日常照明。站房内配备空调、灭火器，接通水源、电话。

2.3 采样及预处理系统设计

预处理工程设计包括取水工程和采样工程。

取水工程主要由取样水泵、取样浮台、取水管路、水样前置过滤系统、沉沙池、除沙过滤系统、除藻系统、水样分配单元、压力流量监控等组成。常用的采水方案有两种：栈桥式采水和浮筒式采水。

当取水单元的水样到达水样分配单元后，经过物理处理，进入采样单元。采样单元中的自动清洗采样器通过程序设置，确定进样量、进样时间间隔、进样流速、自动清洗时间、自动吹干时间等，实现远程监控。

采水装置必须设计有效且易于维护的防藻除藻结构。采水系统采用双管路，采配水管路不能有漏气并能够自动冲洗。每个测量周期中，采水口到室内配水阀的前端管路和后端的配水管路必须实现除藻剂的添加和压缩空气的闭环加温冲洗功能，冲洗水流和实验废液的排放不能对取水口水体造成残留影响。

2.4 在线监测仪器的选择

根据国内外水资源质量自动站仪器设备的性能情况，结合选定自动站断面水体的污染类型和主要污染指标，确定自动站水质监测仪器类型。通常情况下，水温、pH值、溶解氧、电导率、浊度等5个水质监测项目采用电极多参数水质监测仪的监测方式；总磷、高锰酸盐指数、氨氮、TOC、重金属、藻类和生物毒性等水质参数采用抽水取样、仪器分析的方式进行监测。

在分析仪器的选择上，应选择采用标准分析方法生产的分析仪器，设备成熟定型、性能稳定、经济合理、运行费用低、维护工作量少。为保证水资源监测数据的可靠性，可以从仪器的基本性能和对比实验两个方面对分析仪器进行考核，结果应符合国家、行业有关技术标准和规范。

从近几年全国自动站的建设情况看，国外一些仪器公司生产的仪器应用较为广泛。不过有些参数的监测方法还不适用于国内标准，部分国外引进的自动监测仪器在使用时，要根据国内水体的实际情况，在实验条件上作一定的改进。

2.5 信息采集和监控设计

由于所处的工作点远离城市和乡镇，工作环境较为恶劣，自动站的工作会受到天气变化、水位升降、流量变化、水体污染程度与漂浮物、供电系统稳定性等多种因素的影响。从淮河流域已建的5座自动监测站的运行维护的经验来看，由于自动站采取无人值守的工作方式，缺少适时的监视系统，给系统的正常运行和维护带来诸多不便，有时甚至严重影响到监测站的运行。为保证水质自动监测站的正常工作，配备视频监视系统非常必要。

信息采集与监控系统，主要是在各个监测站点安装前端数据采集设备PLC（可编程序控制器），实现数字量、模拟量及网络摄像机信号的采集，并将需要监控的信息进行采集、数字化，然后接入传输网络。采集来自水质自动监测仪的检测参数摄像机的实时图像数据，并通过传输网络传送到监控中心。监控中心在后台软件平台上，适时的浏览各水质自动监测站的水质信息及视频监视信息。

2.6 防雷设施

自动站多地处偏僻地段，易遭雷击，安全可靠的防雷装置是保证自动监测系统安全运行的重要条件。合理安装电源避雷器和信号避雷器，以避免雷电对仪器设备造成的损坏。防雷（感应雷和自击雷）装置应充分考虑电源线路、通讯线路、接地系统的防护处理。

接地系统是防雷效果的基础设施之一，设备应进行必要的等电位连接，以备雷电发生时所有设备处在同一电位平台上，从而达到防止雷电灾害的目的。为提高接地系统的性能以及接地系统的抗腐蚀性以使系统保持长效，接地电阻应小于1欧姆。在总配电房处进行接地系统的建设，接地系统的设计采用接地体加防腐长效接地降阻剂的方法。

2.7 环境保护设计

工程建设施工期对环境的影响包括建筑物施工和开挖埋设电力、通讯线路对河流水体和底质的扰动及施工人员的生活废弃物对环境的污染。建筑物施工和线路埋设对周边环境的影响时间短、范围小。但为减少其负面影响，在施工中要精心组织，在保证质量的前提下，减少水中作业时间，同时采用围堰施工等方法，降低工程施工对周边环境影响。使用合理的生活设施，对施工人员生活废弃物进行适当处置，减少环境污染。

运行中的环境保护主要是防止监测仪器设备所产生的废水对周边环境的污染。采配水式监测仪器的试剂、清洗剂等如直接排入水体，将对取水口水资源质量和周边环境产生不利影响。为此，对采配水式监测仪器所产生的废水需收集、运送上岸、集中处置。管路除藻、除沙冲洗主要采用清洁水和空气振荡冲洗，间隔一定时间用除藻剂清洗，其中除藻剂需选用对环境污染较小的品种，如次氯酸钠等。