金沙江中游流域水环境监测体系建设的构想

倪静洁

(云南金沙江中游水电开发有限公司流域环境保护监测管理中心，云南昆明650000)

人类社会的可持续发展归根结底是生态系统的可持续发展问题，而生态系统管理是合理利用和保护资源、实现可持续发展的有效途径［1］。水资源是基础性的自然资源和战略性的经济资源，是生态系统中最重要的控制性要素。流域水环境状况不仅是区域生态环境的主要控制因素，同时又是区域经济可持续发展的关键因素之一。近年来，随着人口快速增长和人类活动加剧，水环境问题日益突出，已在全球范围内引起了广泛的重视和关注。在水资源管理制度不断完善的同时，迫切需要开展流域水资源以及生态效应等方面的综合评价研究，构建区域水资源环境监测系统的工作显得尤为重要［2］。

1 国外流域水环境监测现状

国外的流域水环境监测与管理系统，常是利用物联网将网络与实际事物相联，借助互联网互联互通的优势，架构流域监测分布的传感网络;通过传感器实时地感知和实时的数据传输，广泛、连续、多时空尺度地监测流域系统，全面掌握监测信息。

美国IBM公司与贝肯研究所合作，在纽约哈德逊河上进行实时监控实验。在315英里的河流上布设传感器，实时收集与分析河流的生物、水质、化学物质等信息，实现了全流域的可视化。根据这些监测信息，政府有关部门可以指导农业灌溉、污水处理和捕捞作业等。

美国针对哥伦比亚河下游、河口以及近海区域建立的一套用于沿海地区实时监测与预测的环境研究模式，是一个包含信息、方法和合作研究者广泛参与的综合体系。融合了持续的数据信息，以及多领域的科学分析和更高级的智能化。比哈德森河的体系更为完善，功能也更齐全。

国外的实时监测网络发展得较早，因此规模和程度都较高，但是有的技术并没有完全公开，加之一些传感器设备成本较高，不适合在国内照搬推广。

2 我国流域水环境监测发展概况

黄河流域水土保持生态环境监测系统是我国较早启动的流域环境监测体系之一。系统由监测站网、信息采集、信息传输、数据存储、信息服务平台和应用系统等六个部分组成［3］。作为“数字黄河”工程的组成部分，成为黄河水资源保护现代化和信息化的一个重要标志，不但能满足黄河水量调度、城市供水水源地、突发性水污染事件对水质实时监控的需要，也为全面提升黄河水资源管理水平和保护生态环境提供可靠的技术支持和决策依据［4］。

国内基于物联网的环境监测刚刚起步，在太湖流域建立的传感监测系统是结合物联网技术对太湖水文、蓝藻湖泛、蓝藻打捞处置进行智能感知、调度和管理，实现防汛防旱指挥、水环境治理和水资源管理三位一体的水利物联网综合监测管理和服务平台。构建一套适合中国江河流域实际情况的水质监测和管理的物联网系统，将是今后我国水质监测的重点研究方向。

3 金沙江中游流域水环境监测体系建立的必要性

金沙江流域位于青藏高原、云贵高原、四川盆地西部的边缘地区，为长江上游河段，发源于青海省境内唐古拉山北麓的格拉丹东雪山和尕恰迪如岗雪山，流经青、藏、川、滇四省区。金沙江是我国水能资源开发的“富矿”及实现“西电东送”战略目标的重要能源基地之一。梯级电站全部建成后将成为我国最大的能源基地。金沙江干流全长2316km，落差3279.5m，习惯上将其分为上、中、下三段:石鼓以上为上段，石鼓至雅砻江口为中段，雅砻江口至宜宾为下段。按规划金沙江中游河段梯级开发方案为一库八级方案:龙头水库和两家人电站正处于方案比选阶段;金安桥电站已于2011年投产发电;梨园、阿海、龙开口、鲁地拉、观音岩正进行工程建设，未来五年内，将陆续投产发电。

为进一步推进流域水电开发环境保护工作，国家环境保护部出台了一系列的政策和措施，要求逐步构建流域生态监测体系和流域生态环境数据库。为响应国家对水电开发中环境保护和管理的要求，保护水生生物栖息地和流域生物多样性，深入认识和了解流域生态系统的变化状态和规律，预测和管理流域的水质和水量，同时保障金沙江中游流域梯级电站运行期水环境安全，迫切需要建立金沙江中游流域水环境监测体系，实现流域水资源环境管理信息化，使流域的水资源开发利用建立在及时、准确、科学的信息基础之上，减少对流域生态系统的危害，更好地为流域可持续发展服务。

4 金沙江中游流域水环境监测体系的初步构建

按照流域开发与环境保护并重，以及流域统筹管理要求，建立以自动在线监测为基础的金沙江中游流域水环境监测体系，作为现有国家和地方环境管理和监测体系的补充，更有针对性地开展金沙江中游流域的实时水环境监测，为流域开发水环境变化趋势分析、水质安全预警、流域开发环境影响后评估提供数据支撑和技术保障，以保障金沙江中游流域水环境安全，实现水电开发与生态环境保护全面、协调、可持续发展。

4.1 设计原则

由于金沙江中游流域在建的五个梯级电站工程进度不尽相同，必须统筹规划、分级建设、分级管理。采用统一的水环境监测规范，做到统一标准、统一布点、统一方法和统一发布，实现信息共享。构建流域水环境监测体系应遵循以下原则:

(1)独立性兼整体性原则;

(2)与工程建设、安全运行紧密联系原则;

(3)针对性和代表性原则;

(4)经济性和可操作性原则;

(5)统一规划，分步实施，数据资源共享原则。

4.2 监测点布设

为反映各梯级电站运行期间水环境的变化情况，监测站点考虑布设于各梯级电站的坝上和尾水排放处，以反映电站进、出水水质。金沙江中游流域开发范围中共涉及6个梯级电站、12个监测站点。

4.3 监测因子筛选

监测因子筛选基于以下原则综合考虑后确定:

(1)能够反映梯级电站开发涉及河段水环境质量状况和污染特征;

(2)能够与现有环境保护系统国控、省控和其他常规监测断面的监测因子衔接;

(3)技术经济可行。

4.4 监测系统建设

建设水质自动监测站，这种自动站具有投资经济、功能强大、稳定可靠、操作简单、维护量小等特点。水质自动监测站采用PLC可编程控制器作为水站的自控核心，采用网络集中监控系统组态软件作为人机界面的工作平台。

4.5 共享信息平台建设

建设省级信息共享平台，实现流域内水量、水质、污染源等水环境信息的共享，使国家有关部门和流域内省市政府能够实时掌握流域重要水体和控制区域 (点)的水环境状况，为流域水资源环境安全提供及时高效的信息和技术服务支撑。

5 应用展望

随着监测技术自动化程度的日益提高，金沙江中游流域水环境监测系统将为区域水资源评价、合理开发利用与预测提供可靠的基础数据，将有效提高环境监测信息管理现代化水平。今后该监测系统可建立模型库 (包括基础模型和决策分析模型)，把应用提升到包括水资源环境的规划、预测、评价、管理、决策等诸多方面信息决策支持的层面上。

［1］赵士洞，汪业勖.生态系统管理的基本问题 ［J］.生态学杂志，1997，(4):36－39，47.

［2］张丽.流域水资源环境监测系统的设计与实现 ［J］.测绘通报，2004，(2):50－53.

［3］朱小勇.黄河流域水土保持生态环境监测系统建设规划［J］.人民黄河，2003.25(8):21－22.

［4］赵维征.水质自动监测在黄河上的开发应用［J］.中国水利，2004，(7).