上海水處理設備分析：如何構建重點流域水環境監測網絡體系
研究初期的水環境監測網絡缺乏系統的網絡布控思想，地表水環境監測網覆蓋面不全，沒有綜合考慮重點流域水功能分區，不能有效反映水生態功能，生態文明建設的新時期，原來的監測斷面不能滿足管理需求。同時，沒有組建統一的跨省界國家水環境監測網絡，缺乏完整的流域跨省界監測體系和有效的跨省界水環境監測機制，局部省界斷面不能得到上下游省份的完全認可。
國水環境監測信息管理已初步形成了由國家站、省級站、地市級站及局部區縣級站組成的四級水環境監測數據傳輸與管理平臺。水環境監測數據采集能力也隨之不時提高，并且在地表水自動監測方面取得了長足的進步，為環境監測信息化建設奠定了堅實的基礎。但水環境監測數據審核功能還需進一步強化，水環境監測數據庫和業務應用系統相互獨立，亟需進行整合，信息管理亟待規范，尚未實現智能化和可視化。
十二五”期間，國家水體污染控制與治理科技重大專項設置了國家水環境監測智能化管理綜合平臺構建技術與業務化運行示范”課題(2014ZX07502-002課題由中國環境監測總站承當，工業純水設備參與單位有中國環境科學研究院、吉林省環境監測中心站、黑龍江省環境監測中心站、北京尚洋東方環境科技股份有限公司。
課題立足于我國流域水環境監測綜合管理問題，緊密圍繞解決流域水環境綜合管理的需求，經過近4年的科研攻關，取得了顯著效果。提出了基于水生態功能分區的國家重點流域水環境監測網絡布設原則、水環境監測與評價方法體系，重點流域水環境監測網絡優化調整機制和運行管理機制，指導了國控地表水環境質量監測網點位調整，調整后國控斷面（點位）為2767個。提出流域跨省界優化調整原則，優化調整了包括299個斷面的重點流域跨省界水環境監測網絡體系，編制了聯合監測實施方案并經部辦公廳發布。集成構建了國家水環境監測智能化管理綜合平臺并在松花江、太湖流域示范，平臺采用水環境質量監測數據智能審核、流域跨省界水環境監測預警預報、水環境智能化管理與調控決策支持系統構建關鍵技術，具備水環境監測數據傳輸、審核、管理、分析、處置、應用和展示等功能。
平臺實現業務化運行，實現流域內重點水污染源動態管理、水環境質量監測與評價、重點飲用水水源地水環境管理、跨省界水環境管理、跨省界水環境預警預報，水環境管理與調控等功能，南通純水設備累計向生態環境部監測司、水司相關司局報送水質自動監測周報90期、水質月報21期及預警快報等，有關監測信息通過中國環境監測總站發布平臺向公眾發布，實現了國家層面的水環境監測信息智能化管理。
基于水生態功能分區優化調整了重點流域水質監測斷面，形成了與水生態功能分區有效銜接的地表水環境監測網絡體系
1.建立了基于水生態功能分區的重點流域水環境監測網絡布設原則、水環境監測與評價體系
基于水生態功能分區的重點流域水環境監測網布設原則主要包括代表性、連續性、全面性、多功能性。重點結合流域水環境監測特點，具體斷面選擇上，考慮以水生態功能三級、四級分區設置監測斷面；不同水生態功能分區交界處設置斷面，代表相應分區的水環境特征等。
基于水生態功能分區的水環境監測方法提出了環境驅動因子”概念，研究構建了水生態功能分區不同等級的不同要素，為水環境監測方法體系的研究在水生態功能分區的角度提出了方向和目標。
基于水生態功能分區的流域水環境監測與評價提出了熵權法”應用，以此方法計算優化整理環境監測數據，計算出斷面不同指標的熵和權重。工業純水設備研究構建了以數理統計學為中心的自動化數據處置能力的監測業務化系統，實現斷面優化、指標優化及賦分不同，從而對不同水生態功能分區采取不同的監測手段。
上述研究結果通過在松花江流域示范應用，應用綜合評價方法對水生態功能概念下的水環境監測進行評價，體現了水生態功能分區效果。這些效果對未來開展水生態功能監測具有重要的指導意義。
2.提出了重點流域水環境監測網絡優化調整機制和運行管理機制，應用于《十三五”國家地表水環境質量監測網設置方案》
隨著環境條件與管理需求的變化，當原來布控的監測斷面不能夠代表所在水體的水生態狀況時，根據水環境監測網絡動態優化調整方案中確立的動態優化調整方法、要求以及具體工作方法進行優化調整，形成例行機制，以確保水環境監測網的監測數據客觀反映地表水環境質量狀況，更科學地指導環境管理工作。對水環境監測網絡的動態優化調整將有效地整合環境監測資源，減少重復投資和建設，以更合理的斷面（點位）布設最大水平地客觀反映地表水環境質量狀況，更科學地指導環境管理工作。
課題研究建立了流域水環境監測網絡運行管理體系總構架，提出流域水環境監測網采測分離、異地質控、上下游聯合監測等新的監測模式，應用到由社會化監測機構采樣、地方監測站分析的采測分離新模式。
建立“三個中心”實現對水質自動站現場運維的遠程化管理、遠程質控考核管理以及數據的綜合應用。運行維護管理中心負責對日常運維工作進行考核、管理與評價；質量控制與保證中心采用系統狀態監控、自動質控、實驗室比對監測、數據有效性分析等手段對監測數據的質量進行控制與保障；數據綜合應用中心負責對現場端上傳的基礎數據及相關信息進行深入挖掘應用。
編制了國家重點流域水環境監測網絡建設方案（試行）有效支撐了十三五”國家地表水環境質量監測網設置方案》編制，指導了國控地表水環境質量監測網點位調整，調整后國控斷面（點位）為2767個。其中評價、考核、排名斷面1940個，南通純水設備入海控制斷面195個（其中85個同時為評價、考核、排名斷面）趨勢科研斷面717個。
提出了流域跨省界優化調整原則，發布了跨界水體水質聯合監測方案，開發了跨省界水環境監測預警平臺，為跨省界流域水環境管理提供了有效支撐。
1.基于重點流域跨省界水環境特征，提出流域跨省界優化調整原則，優化調整了包括299個斷面的重點流域跨省界水環境監測網絡體系
根據跨界水環境管理需求，課題對現有跨省界監測斷面進行評估。根據“零公里”入境斷面”無爭議”原則，經過評估原有151個跨省界斷面，有104個符合要求予以繼續保存，47個需要予以調整。
由于近些年很多跨省界水污染糾紛發生在支流，因此在三級、四級支流上予以增加跨省界斷面，編制了重點流域國家跨省界水環境監測網絡體系方案》依照“代表性”連續性”零公里”調整原則，重點流域跨省界斷面共設置299個，其中長江流域78個、黃河流域44個、松花江流域26個、海河流域54個、遼河流域15個、淮河流域34個、珠江流域22個、西南諸河3個、西北諸河2個、浙閩片5個、太湖流域入湖河流16個。
流域跨省界監測以自動監測（建設214個自動站）為主，手工監測為輔。自動監測除了慣例9項參數，還需重點監測CODCrBOD5石油類、氟化物、揮發酚、陰離子外表活性劑、硫化物、汞、砷、六價鉻等特征因子。
2.提出了跨界水質監測運行機制，發布了跨界（省界、市界）水體水質聯合監測實施方案》
課題提出了建立跨省界水質聯合監測、流域信息互通、聯合監測執法、基礎設施共建共享等機制，其中聯合監測對提高水質監測數據的準確性、公正性和權威性具有重要意義。工業純水設備借鑒國內已有的聯合監測經驗，根據課題研究效果及管理工作需求，編制了跨界（省界、市界）水體水質聯合監測實施方案》和《跨界（省界、市界）水體水質聯合監測實施方案》原環境維護部辦公廳發布了上述方案（環辦監測[2016]28號）指導各省站、市站開展聯合監測工作。通過聯合監測的實施，跨界監測工作的準確性、規范性和科學性得到明顯提升。基于聯合監測機制，課題進一步提出了局部流域的彌補實施方案。
3.集成構建了重點流域跨省界水環境監測預警預報平臺，并在松花江流域進行示范，實現了跨省界水環境監測預警
課題集成研發了流域跨省界水環境監測預警預報關鍵技術，集成構建了跨省界水環境監測預警預報平臺。平臺采用統計分析、聚類分析、回歸分析、多維空間計算等原理，集成了20多種數學模型，對水質監測數據進行采集與預警。平臺提供了水質異常報警分析、監測數據質量分析與智能化審核、監測數據統計分析與報表等功能，通過水質異常分析模型進行水質異常突發事件報警。
平臺在松花江流域示范應用，依托松花江干流的16個監測斷面每月一次的慣例監測和5個每四小時監測一次的國家自動監測站（吉林溪浪口、長春松花江村、松原松林、肇源、同江）充分發揮慣例監測指標全、自動監測頻次高的優勢，結合流域內國控重點污染源的監測數據，并集成跨界污染源排放與水質變化模型，預測不同污染物排放情況下水質變化趨勢，提出流域跨界污染風險預警預報與管理對策。
跨界水環境監測預警預報工作流程
2016年5月4日4:00松花江流域某自動監測斷面開始發生大量氨氮、高錳酸鹽指數相關的報警，平臺自動歸納為一次水質異常事件。報警信息通過郵件、短信等形式通知相關人員。此次事件在36小時后結束。經驗證，此次報警反應的一次污染團過境事件。
集成水環境質量監測數據智能審核等3項關鍵技術，南通純水設備構建國家重點流域水環境監測智能化管理平臺并業務化示范運行
1.完成國家流域水環境監測智能化管理綜合平臺開發設計等多項指南，規范了水環境監測信息化管理
國家流域水環境監測智能化管理綜合平臺開發設計相關指南充分考慮了平臺的總體架構、技術路線、關鍵技術、性能指標等內容，從系統設計的角度考慮系統模塊的劃分和相關技術的實現方法等。指南主要作為系統研發人員設計系統時的參考依據，并對設計的范圍進行約束。
數據庫設計指南介紹了平臺所采用的數據庫及設計工具，論述了數據庫的命名規則，并完整的概括了系統數據庫的邏輯設計與物理設計。此外，還介紹了數據庫系統的用戶管理方案，并且為數據庫管理人員提供了一系列維護和優化數據庫的方法以供參考。通過指南對本平臺采用的數據庫系統特點的整體描述和數據庫設計方案，用戶可更直觀地了解數據庫系統的使用方法，并理解本系統數據庫的設計思想，使用戶在維護管理系統時盡可能做到方便快捷有效。
業務化運行技指南對平臺的系統裝置布置進行了說明。
2.構建國家重點流域水環境監測智能化管理平臺，應用于國家層面流域水環境管理相關業務
課題集成了水環境監測數據智能審核、跨界流域水環境監測預警預報、水環境智能化管理與調控決策支持系統構建等關鍵技術，構建國家水環境監測智能化管理綜合平臺并進行業務化運行示范。
水環境監測數據智能審核技術主要包括數據校驗、自動初步審核、人工復審3個主要過程，采用計算機智能、數理統計、人工識別等多種途徑，構建精確高效的水環境監測數據審核體系。
流域跨界預警預報技術通過對大量監測數據的機器學習，挖掘水質監測數據中的單指標及多指標特征間的相關性，基于統計分析、聚類分析、回歸分析等原理，研發實現了20多種數學模型，自動發現水質監測數據中存在異常，并對污染事件進行預警。
平臺共接入重點流域水環境質量手工和自動監測數據、飲用水水源監測數據、污染源監測數據、水生生物監測數據等，整合各類業務所需的相關需求，南通純水設備建成了水環境數據庫、知識庫與模型庫，形成了水環境管理和控制的決策平臺。對水環境管理和規范公文業務流程起到重要作用，同時也大大提高了工作效率。平臺區別于激進管理平臺多集中在一個小區域或流域，并已經應用于國家層面的流域水環境管理當中，實現了業務化運行。平臺于2018年10月12日通過國家水專項辦組織的第三方評估。
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