关于水质自动监测站采水单元配置维护的探讨

古 屏，王朝飞

（铜陵生态环境监测中心，安徽 铜陵 244000）

近年来，随着国家地表水自动监测站建成联网，地表水环境质量监测逐步由手工监测转变为自动监测为主、手工监测为辅，即地表水监测数据将以自动监测数据为主要依据，这对于保证监测数据的真实、准确、客观具有重要意义。在实际工作中，为保障水质自动站能够长期稳定运行，保证数据的可信、可比，在整个自动运行的完整体系中，采水单元的配置及维护尤为重要。

1 地表水水质自动站现状

1.1 安徽省地表水水质自动监测站建设情况

地表水水质自动站用于地表水监测，通过对水质的实时连续监测和远程监控及时了解、掌握主要流域重点断面水体的水质状况。2018年4月15日，生态环境部通报，2018年4月份上半月国家地表水水质自动站建设第一阶段任务圆满完成，2018年7月底前将全面建成联网[1]。

为落实《生态环境网络建设方案》要求，确保水质监测数据可控可靠，从2017年8月开始，原环境保护部开始推进实施国家地表水环境质量监测事权上收，并开展水质自动监测站点建设。国家地表水环境质量监测网水质自动监测站的监测数据将作为国家地表水环境质量监测网水质自动预警及国家对地方水环境质量评价、《水污染防治行动计划》目标考核的重要依据。根据国家要求，安徽省于2017年10月启动地表水考核断面水质自动监测站建设。截至2018年6月底，安徽省全面完成水站工程建设，全省116个水站100%实现数据联网[2]。

1.2 铜陵市地表水水质自动监测站现状

目前我市国控、省控断面等各类水站共19个，其中国控断面水站6个（其中长江经济带水站2个），省控断面水站6个，市控水站3个，入江排口微型水站4个和4个正在建设中的饮用水源预警水站。每个水站采样管道及取水口位置都具有不同的地理环境和要求，采水方式大致采用浮筒式和浮船式采水，浮筒式采水适用各种环境，可适用于水流急、浅滩长、水位有一定变化的湖库、河道支流等，水域无冰冻期的水体采样，缺点为不便维修；浮船式采水适用于水位变化大，水域面积开阔的大型湖泊河流，受水流和天气影响较大。监测项目为常规五参数（水温、pH值、浊度、电导率、溶解氧）及高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮、叶绿素ɑ、蓝绿藻密度等参数。

地表水水质自动监测站运维模式为由生态环境部门委托具有水站运维资质的第三方公司负责水站日常运营维护，主要工作是做好水站的日常运行维护，定期对潜水泵、采水辅助设施和仪器设备等进行维护保养，及对站房设施进行巡查检查等。属地相关部门配合支持，主要负责采水构筑物、采（配）水管路、建设维护以及出入道路的协调、维护等基础条件的保障工作，提供运维工作的便利条件，并定期组织开展站房基础条件保障工作及水站周边环境检查等相关工作。

1.3 地表水水质自动监测站的组成

地表水水质自动监测站由采水设施、站房及其配套设施、视频监控及安防设施、站点文化建设和仪器设备等组成。站房（含采水单元）及其配套设施为：站房主体、防雷设施、质控间和值班室相关配套、供电设施、给排水设施、暖通设施、通讯设施等；采水设施包括采水构筑物、采水泵、采水管道、清洗配套装、防堵塞装置和保温配套等；视频监控及安防设施包括视频监控、门禁、烟雾报警器、自动灭火器等；文化建设有关内容包括站房外部的水站标志牌、简介牌和水站LOGO等。仪器设备主要包括：配水单元、分析单元、质控单元、留样单元、辅组单元、控制单元、数据采集与传输单元的软硬件等。

2 采水单元的配置

地表水水质自动监测站采水单元包括：采水构筑物、采水泵、防堵塞装置、采水管路、保温配套装置、清洗配套装置、采水管道反冲洗装置及自动采样设备[3]，不仅有包括水泵、供电以及安装结构部分等硬件设备，也包括采水管路和采水口的选取等。采水构筑物由取水头、采水管（自流管或虹吸管）等部分组成，取水头周围的基础防护部件需有醒目的浮球或防护圈，设置航标灯，安装视频监控起到防止撞击，防止盗窃丢失等情况发生。采水构筑物设置在河岸平坦区域，枯水期主流离岸较远，岸边水深不足或水质不良，而水流中心区域有足够水深或较好水质的水源，适用范围较广。采水单元应具有连续和间歇的工作模式，这就需要在设置采水口时，因地制宜，结合现场水文情况、地质要求、实际条件等方面因素，采用合适的取水方式，保证运行的稳定性及维护的方便性，确保水样代表性。

2.1 采水泵

（1）潜水泵。潜水泵为国际知名品牌，不锈钢材质，水泵配备相应的粗过滤防护装置以防止水中石块、树枝等较大杂物损坏水泵。供电要求为220V，50Hz，并根据各站点的实际需要选择合适的功率、扬程，以满足供水需求。

（2）自吸泵。自吸泵为国际知名品牌，不锈钢材质，供电要求为220V，50Hz，最大扬程能够保证15m以上扬程和200m以上水平距离的取水。如自吸泵采水能够满足采水要求，优先采用自吸泵采水方式。根据现场采水距离、水位和扬程落差，依据输水量、输水压力等条件配置供水量为1～4吨/小时、防腐、防漏的采水泵，保障水样顺利输送到站房内，同时还留有一定的余量，保证水质自动分析仪分析过程中所需样品量。

2.2 采水管道

（1）采水管路配置。采水单元使用潜水泵或自吸泵，配置双泵多管路，控制单元中有自动诊断泵故障及自动切换泵功能，发生故障时自动切换，从而实现水质自动分析仪24小时不间断监测。

采水管路具有压力监控功能，通过控制单元对该装置实时监控采水单元的运行状态。

（2）采水管路的清洗。采水管路清洗配有管道清洗、反冲洗和防堵塞等设备，具有对管路反冲洗和自动排空管道功能，水样采集完毕后自动排空管路中存水后对管路清洗，清洗过程不对外环境造成污染。定期自动或手动启动除藻装置，利用清洗水和压缩空气，通过调节各管路间的电动阀门，对所有采水管路和内部管路进行反冲洗，防止管路堵塞的同时起到对管路的除藻作用。

（3）管路铺设。从站房至采水点岸边，开挖宽度不小于0.5米，深度不小于0.5米的沟渠，用于预埋水管、线管等管路，如冰冻地区开挖深度应在冻土层以下，管路预埋在开挖渠内靠站房并高于河涌一侧，且中间渠内无U字型地平。

采用两组管径DN100，厚度4毫米及以上镀锌钢管或PVC管作为保护套管，如埋设深度无法满足要求时，对管路裸露部分采用保温与防冻措施，同时管路上层设置警示标识，防止误挖人为破坏。管路铺设完成后先检查水路是否通畅无泄漏，电路接头安全可靠并已做防水处理，后采用细沙土回填至管路上方并轻度夯实；回填后对管路上层设置警示标识，防止其他施工误挖，保证管路使用安全。

（4）管路材质要求。根据现场具体环境建设适应当地条件的采水管路，使用硬聚氯乙烯或三型聚丙烯材质，具有较好的化学稳定性、重量轻和耐油性强等特点。

（5）供电电缆。电缆需能防水、抗压、耐磨、防破裂，同时具有较强的机械性能，为4芯、线径2.5mm2细圆钢丝铠装聚氯乙烯外套防护电缆。

3 采水单元的维护

3.1 采水管路的维护

在实际工程中，由于各种因素干扰、地理条件及资金情况的限制，采水管道的埋设及管道质量有些不尽人意，容易在实际运行中出现问题。特别是在夏季的汛期时，有些水站采水管道受洪水的影响，容易出现被挖断和冲毁等问题。为有效处理采水管路的维护工作，在汛期结束后，应及时对所有水站损毁的采水管道铺设，按要求规范进行加固填埋。

首先，要保证水管、线管等的填埋宽度不小于0.5M，深度不小于0.5M，并高于河涌一侧。并且采用抗压钢管作为保护套，填埋管道上层做好防误挖、防压保护，做好标识，并且在个别水站设置取水阀切换备用取水明管道（加装保护套），便于清洗的同时也用以备急。2021年，在铜陵市水厂自动水站，曾一度出现了取水口无水样的状况，经过现场实地调查，发现是水厂饮用水取水管道内取水量及气压原因，造成了水位不够，故远程显示无水样，便启动了备用明水管道，留出切换取水阀，便于特殊情况发生时解决问题。其次，在日常的巡查维护中发现管道漏气、打折及时解决，遇到管道接头堵塞或密封不严，立即清洗更换。在保证管线平滑具有坡度及规范的情况下，事先预留出管线长度，以备水位变化期的需要。第三，要定期对采水管路进行反冲洗和除藻，以防止管路堵塞，且能对管路除藻，清洗过程不对环境造成污染。

3.2 采水管道日常防压、保温、防冻、防淤、防藻要求

（1）防压要求。埋设于路段，下管路将管路铺设于预留的管线地沟内，上部设置水泥盖板防止人为踩踏；埋地管路置于铁管内。

（2）保温要求。根据现场实际环境选择保温层、保护层材料，保温结构具有足够的强度以防止压力损坏，拥有良好的防水性能，且结构简单、施工方便、易于维修。

（3）防冻要求。采水管路布设分为地面段和埋地段。地面段管路通过外层敷设伴热带和保温棉实现保温和防冻功能；埋地段管路通过将管路敷设于当地冻土层以下，对管路起到防冻作用；也可采用深埋和排空方式。在采水管道经过水面冰冻层的一段，应安装电加热保温层，并有良好的防水性能。

（4）防淤、防藻要求。确保采水管道铺设平滑并具有一定坡度，尽可能减少弯头数量，避免管道内部存水。在系统设计时，设置反冲洗装置，以防止淤泥沉积和藻类聚集。

3.3 采水口的维护管理

采水口实际运行的过程中，情况较多较复杂，往往受到地理位置及周边环境的影响，还有长期的连续工作，泵体内会有泥沙及杂物的淤塞；浮筒由于水位的影响，会出现搁浅；在有些航道内取水口会受到船舶的冲击损坏；如遇恶劣天气，突然跳闸容易损坏水泵等问题。在春夏季，内河航道水位上涨时，船只来往频繁，我市一入江口水站的取水口，就出现了取水口不见了的情况，经现场查看，采水口的铁笼架、浮筒以及吸水泵因体积较大，被船只在航行的时候撞翻了，导致电线管道及吸水泵损坏，属地管理部门为此付出了大量的人力和物力。为此，我们采取了以下措施：

首先，在航道内加装警示航标灯，并在醒目处竖立标牌及在周围设置红色浮球等，起到防撞、防盗作用；其次，督促运维人员按规范巡查，及时清理泵体内杂物及泥沙，水面垃圾按时清运。再次，针对季节更迭，水位时时变化问题采取相应措施：一是枯水期时，多观察水位下降速度，及时规范调整采水泵的深度以防搁浅，这就要求运维人员做到应查尽查，必须具有良好的职业素质，认真做好周检查维护工作，发现问题及时通知属地管理人员，属地管理人员定期组织开展站房基础条件保障工作及水站周边环境检查等相关工作，才能避免疏忽造成搁浅，取水口无水样这样的大问题；二在丰水期做到提前加固水泵位置，检查锚的深度是否得当，以及锚上的钢绳是否牢固，检查各类采水口设备，以防水流过大冲毁取水口。在极端变化天气时，时时关注水质数据平台并与现场巡查相结合，及时发现问题、解决问题，做到事事有预见，件件有落实。

4 结语

在目前水质自动站运行管理的模式下，要完完全全做好此项工作，并不仅仅是生态环境系统自身的工作，也是对自动水站第三方运营公司能力的考验。为了保障数据的可靠性，发挥自动站监测数据的最大作用，双方应互相配合及互相监督，建立一套适应于我市水质自动站的运行管理模式，保证水质自动站在线监测系统符合使用要求，获取的监测数据准确有效，实现对我市地表水水质的连续监测，为我市地表水环境安全和提高水环境突发事件应对能力发挥重大作用。