城市水质监测网络的建设与优化策略研究

摘要 建立科学合理的水质监测网络，是保障水环境安全、有效开展水污染治理的基础。本文剖析了水质监测网络建设现状及重要性，分析了监测网络建设有待进一步改进的环节。并从重点区域监测点布设，移动监测平台建设，志愿监测点融入，以及监测点位公示制度建设等方面。提出推进水质监测网络建设的策略与路径，为城市水质监测网络优化升级，支撑精细化管理和系统治理提供参考。

关键词 水质监测；水污染防治；监测点布设；监测技术；评价体系

中图分类号 X84" " 文献标识码 A" " 文章编号 1007-7731（2024）16-0070-04

DOI号 10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2024.16.017

Construction and optimization strategies of urban water quality monitoring network

CHEN Lingjia

（Fujian Province Nanping Environmental Monitoring Center Station， Yanping 353000， China）

Abstract Establishing a scientific and reasonable water quality monitoring network is the basis for ensuring water environment safety and effectively carrying out water pollution control. The current state of water quality monitoring network construction was dissected in this text， with an analysis of the aspects of water quality monitoring network construction that were in need of improvement. Strategies and pathways for advancing the construction of the water quality monitoring network were proposed from various perspectives， including the deployment of monitoring points in key areas， the construction of mobile monitoring platforms， the integration of volunteer monitoring points， and the establishment of a system for the public disclosure of monitoring points. This was done to provide a reference for the optimization and upgrade of urban water quality monitoring networks， which supports refined management and systematic governance.

Keywords water quality monitor; water pollution control; monitoring point layout; monitoring technology; evaluation system

构建完善的水质监测网络，准确掌握水污染状况，是开展水环境精细化管理和高效治理的基础。相关学者围绕水质监测网络优化展开了广泛研究。李静等[1]提出基于聚类分析和信息熵的监测断面优化方法，可有效削减冗余监测点位；陈婧等[2]总结了先进的水质自动监测站网建设经验，为提升监测时效性和信息化水平提供了参考；易雯等[3]构建了基于机器学习的水质预警模型，为水污染智能防控提供了新思路。已有的研究丰富了水质监测网络优化的理论与方法，而从网络布局、管理机制和评价体系等多维度系统进行水质监测网络建设的研究有待进一步深入。鉴于此，本文剖析了水质监测网络建设现状及重要性，诊断在监测点位布局、监测技术应用、评价标准规范以及管理机制等方面存在的问题，在借鉴研究成果和实践经验的基础上，从重点区域监测点布设，移动监测平台建设，志愿监测点融入及监测点位公示制度建设等方面，提出推进水质监测网络建设的策略与路径，为水质监测网络优化升级，支撑精细化管理和系统治理提供参考。

1 水质监测网络建设的重要性分析

1.1 评价水环境质量

水质监测网络是评价水环境质量状况的重要基础。丁奕文[4]采用无人机搭载高光谱成像仪，对城市水体进行遥感监测，通过构建反演模型，实现对叶绿素a、悬浮物等关键水质参数的快速提取，以及水质类别的判别。无人机高光谱监测可大幅提升水质评价的时效性和精准度，为全面掌握水环境状况提供了途径。顾行发等[5]利用卫星遥感影像，对长江安徽段土地利用变化与水质状况进行了分析，发现城镇用地扩张和农业开发强度与河流水质恶化密切相关。遥感监测能够揭示流域土地开发对水环境的宏观影响，是水质评价的重要辅助手段之一。顾嘉嘉[6]构建了一套基于物联网感知体系的城市河道污染监测系统，该系统通过在河道布设大量传感节点，实现对水质参数的自动采集与无线传输，结合大数据分析和可视化展示技术，可直观呈现河道水质的时空分布规律，为水环境精细化管理和智慧治理提供了思路。上述研究表明，科学完善的水质监测网络，是准确评价水环境质量的重要前提。先进的监测技术和大数据分析手段的应用，极大地提升了监测数据的时空覆盖度、精细度和分析深度，使得水质状况评价更加全面、快速和准确。这为科学认识水环境形势，把握其变化特征奠定了基础。

1.2 识别水污染源

水质监测网络在识别污染源、分析污染成因等方面发挥着重要作用。张艳博等[7]开发了一套基于水质监测和污染源在线监控数据的地表水断面污染溯源分析系统；该系统融合了水文、水质监测数据和工业、农业及生活等污染源的在线监测数据，通过关联分析和流向耦合模型，实现污染来源、贡献率的精准溯源和可视化展示。污染源解析是水质达标管理的关键前提，在线监测数据的充分利用是提升解析时效性、准确性的有效途径。许秋飞等[8]构建了一套区域水环境智能监测体系，该体系以监测断面为骨架，结合污染源和水文水质在线站点数据，对区域水质时空演变特征进行分析，并对超标污染物、关键污染源进行解析，形成水质预警—污染源解析—应急响应一体化智能调度体系；实践证明区域尺度的智能监测网络有助于全流域污染溯源和联防联控，为区域水生态建设提供信息支撑。刘慧等[9]基于2016—2020年黄河流域集中式饮用水水源地的例行监测数据，对水质超标的时空分布特征、影响因素进行了分析，表明水源地水质超标率与流域社会经济发展水平、用地开发强度密切相关，为该流域分区施策、精准治污提供了重要参考。刘锦汉[10]聚焦城市水体治理难题，通过连续3年的水质监测与污染源普查，揭示了管网混错接、雨污合流是引发水体黑臭的主要原因；在此基础上，有针对性地开展了管网改造、面源污染控制等措施，取得了良好成效。上述研究充分说明，完善的水质监测网络是系统诊断水污染来源、解析污染机制的重要手段。多源监测数据的关联分析，可准确识别关键污染源、主要污染物，为精准治污、系统治理提供科学支撑。新技术手段的应用进一步提升了溯源的广度、精度和深度，使得污染防治措施更加高效、经济。

1.3 指导水污染防治

城市水质监测为科学指导水污染治理提供了基础。张艳博等[7]开发的河流断面污染溯源分析系统，可快速锁定超标断面的上游污染源，并量化不同类型污染源的贡献率，使得治理措施更具针对性和可操作性。顾嘉嘉[6]开发了城市河道污染物联网监测系统，通过空间插值、污染指数等算法生成河道水质时空分布图，据此划定若干重点治理河段，并评估了不同污染治理情景的减排效果；表明监测数据可直观指导流域分区治理，并为污染防治和投资决策提供参考。解名环等[11]基于研究区城市二次供水的水质监测数据，分析了污染超标的主要因素，发现供水管道滞留时间过长、消毒措施不当是导致水质恶化的主要原因；基于此，有针对性地加强管网水力循环、管道清洗消毒等，使得水质明显好转。实践表明，监测信息的及时共享与综合利用，可有效指导水厂优化工艺，调度应急水源，最大限度保障供水安全。完善的水质监测网络是水污染防治不可或缺的基础。对监测数据进行污染来源解析、时空分布和情景模拟等分析，可直观地指导污染防治的重点区域、关键环节和内容。监测信息的动态反馈则为水质达标方案的优化调整、污染应急调度提供科学参考，使得水污染治理更加精准高效、动态适应。综上，水质监测已成为水污染系统治理、水环境精细化管理的重要支撑。

2 水质监测网络建设有待改进的环节

2.1 监测点位分布

当前，部分水质监测点位的设置存在空间分布不均匀的问题。监测点位主要集中在主河道等重点水域，而许多支流、中小河湖的覆盖度相对较低。这可能导致无法全面反映区域水环境质量。部分重要的次级河流、湖泊等暂未被纳入监测网络，导致这些水体的水质状态和污染情况难以被监控和管理[8]；一些新开发的水系由于监测站建设滞后，水质监测可能出现空白状态；除地表水体外，部分地下水、再生水等水质监测有待进一步纳入监测网络；一些功能区，如水源保护区的监测相对薄弱，上述因素均会影响评估结果的全面性。此外，监测点布设存在间隔跨度大，不足以反映水质细微变化的情况。这在一定程度上降低了监测的连续性和灵敏度，无法有效准确识别局部污染源。针对上述情况，需要规划布设更加合理的水质监测点位。优化方法包括识别次级河流和湖泊，补充设置监测点；增加主河道等重点水域的监测点密度，缩小监测间距；在新开发城区增设监测断面；将监测网络扩展至地下水体、中水回用等领域，实现立体监测。这些举措将有助于提高水质监测的全面性和准确性。

2.2 监测项目

目前水质监测项目以常规指标为主，如化学需氧量、氨氮等，这些指标主要反映水体中总体有机物和污染情况。实际监测中，部分重金属、有机污染物由于检测操作复杂和设备限制，暂未纳入常规监测，而这些污染物毒性较大，也是重要的环境与健康风险因子。监测不全面会直接影响研判水质安全等级的科学性，无法准确指导水环境治理。此外，微纳塑料、表面活性剂和药物残留物等污染物，暂时也未纳入水质监测。因此，需进一步增加监测项目种类。这需要优化仪器配置，增加高效液相或气相色谱-质谱联用等检测设备。通过项目调整和仪器升级，实现水质监测更加精细化和全面化，以保证监测结果的科学性[7]。

3 水质监测网络建设策略分析

3.1 重点区域监测点布设

优化水质监测点位布设，应确立“重点区域优先”的原则。重点区域主要包括水源保护区、水厂水质达标断面、下游防污染操作断面及主要支流汇入口等。这些区域反映了水环境质量的关键状况。此外，识别主要的工业污染区，如化工园区下游河段，将其作为重点布点区域，扩大这些重点区域的监测点密度，增加水质监测的强度，以全面掌握其水质动态，为制定科学的防控策略提供依据。水源地保护区是监测的重中之重，科学确定饮用水水源地一级、二级保护区范围，并在其地表水系设置较密集的水质监测断面，监测项目应包含水体自然水质参数及重点工业污染因子，监测结果可以直接反映进入水厂的原水质量，对保障饮用水安全至关重要。此外，在水厂取水点上游适当距离设置监测断面，对水质进行每日监测，一旦出现异常，可提前关闭水厂供水。许秋飞等[8]提出，下游防污染操作断面通常设置在与水源地相邻的易受污染河段，通过水质监测判断污染扩散风险。

3.2 移动监测平台建设

构建智能化的移动水质监测平台，是扩大监测范围、提升监测效率的重要手段之一。无人机、自动采样机器人和监测船只等移动平台可搭载水质传感器，沿河系、湖泊开展水质扫描式监测。这些设备可根据预设的空间程序，自动获取水样并检测指标，无需人工干预。移动监测有效弥补了常规监测网络的盲区，提供了更为全面的水质信息。移动监测平台特别适用于支流、中小河流的监测，操作灵活方便。此外，刘慧等[9]提出还可利用移动监测平台开展事故应急监测，快速判断水质安全状况。例如，自动测污船可在湖库水域续航巡检，获得水温、浊度和藻类等多参数数据，还能对水体垂直剖面信息进行扫描式采集。开发基于信息技术的水质在线监控系统，通过移动平台无线中继器的支持，实现远端传感器实时采集水质数据的无线传输。通过移动监测设备和信息系统构成立体化的水质监测手段，全方位捕捉水质状态，是该领域未来发展的一个重要方向。

3.3 志愿监测点融入

发挥公众参与水质监测的积极作用，通过志愿监测点采集的水质信息来充实完善官方监测网络数据，是一种补充监测模式。志愿监测点由环保组织、高校科研机构等建设运营，采用便携式水质检测仪或测试纸开展定期监测，其结果通过网站或App共享。这种灵活高效的监测站点可针对性地设置在部分监测未覆盖的水域，实现有效补充。丁傲西[12]提出，志愿监测数字化、社会化的特点，将促进水质信息的透明共享，推动水质改善。通过发动志愿者，组建水质调查队，使用便携式水质监测设备，在当地小河或村塘开展水样采集和快速检测，获得水温、pH、溶氧、电导率和总磷含量等基本水质参数，并将监测数据上传至公众信息平台。相关机构也可采用相似的社会化监测模式，获得更多样化的水质数据，促进水质信息的透明共享。

3.4 监测点位公示建设

完善水质监测点位公示是监测网络优化的关键之一。建立统一、开放的水质监测点地理信息平台，详细记录各监测点的名称、编号、地理坐标、所属行政区域、监测机构和监测项目等信息，并实时更新设备、新增监测因子等变更情况。平台向社会公开，接受查询。公示不仅便于管理部门统筹调配区域监测资源，也便于相关人员查证监测点信息，有助于促进监测工作规范化开展。具体而言，通过环境资源管理部门统一部署，建立覆盖全区域的水质监测点位信息系统，详细记录重要河段、湖泊等水域监测点位信息，标明监测断面的精确位置、所属流域、监测频次和监测因子等；同时联系地方水务、环保和气象等部门，将其监测点位的相关信息，例如，站点图片、水质类型和质量评价结果等数据，汇总纳入该信息系统，方便查询对比，建立数据定期更新和共享机制，保证系统信息的及时性。刘锦汉[10]提出，共享信息平台对于提升水环境监测质量和水质治理的协同性具有积极作用。

综上，建立科学合理的水质监测网络，对于准确评价水质状况，指导后续水质治理具有重要作用。当前，部分水质监测点布局、技术设备和管理模式存在进一步优化的空间。本文剖析了水质监测网络建设现状，诊断水质监测存在的问题，从重点区域监测点布设，移动监测平台建设，志愿监测点融入，以及监测点位公示制度建设等方面，提出推进水质监测网络建设的策略与路径，为水质监测网络优化升级，精细化管理和系统治理提供参考。

参考文献

[1] 李静，杨娜，陶璐. 跨境河流污染的“边界效应” 与减排政策效果研究：基于重点断面水质监测周数据的检验[J]. 中国工业经济，2015（3）：31-43.

[2] 陈婧，杨小令，丁梓恒，等. 基于物联网的污水处理监测技术研究[J]. 科技视界，2018（16）：22-23.

[3] 易雯，吕小明，付青，等. 饮用水源水质安全预警监控体系构建框架研究[J]. 中国环境监测，2011，27（5）：73-76.

[4] 丁奕文. 无人机高光谱在城市水质环境监测应用中反演模型构建的研究[J]. 陕西水利，2024（2）：94-96，100.

[5] 顾行发，杨杭. 基于卫星遥感监测技术的长江安徽段土地利用与水质调研分析[J]. 中国发展，2023，23（6）：74-82.

[6] 顾嘉嘉. 基于物联网感知体系的城市河道污染监测研究[J]. 陕西水利，2023（12）：105-107.

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[8] 许秋飞，沈振萍，严勇，等. 面向城市群的区域水环境智能监测研究：以长株潭城市群为例[J]. 湘潭大学学报（自然科学版），2023（6）：52-61.

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[10] 刘锦汉.城市黑臭水体综合治理及水质保持技术研究[J].城市建设理论研究（电子版），2023（30）：180-182.

[11] 解名环，苏海涛，倪亚杰，等. 2019—2021年吉林省城市二次供水水质卫生监测分析[J]. 中国卫生工程学，2023，9（6）：777-779.

[12] 丁傲西. 福建省城市供水水质监测信息系统的应用研究[J]. 城镇供水，2023（6）：62-68.

（责任编辑：何 艳）