丰满环境监测管理系统设计方案

符杰凤

（中水东北勘测设计研究有限责任公司，吉林 长春 130021）

1 工程概况

丰满水电站全面治理（重建）工程位于吉林省吉林市第二松花江干流上，上游距红石水电站约153 km，距丰满原坝址120 m。

满水电站（重建）工程建设涉及城市建成区的多处居民区、风景名胜区、自然保护区、城镇居民饮用水源保护区、鱼类产卵场、工农业生产取水戽头、雾凇景观等，环境影响范围广，影响因素复杂。

根据工程特点，结合工程周围环境现状，运行期环境监测有：水环境监测、水温监测、下泄生态流量在线监测、水土保持监测、陆生生物调查和水生生物调查等。施工建设中，新增丰满大坝上下游水温在线监测、丰满过鱼设施过鱼在线监测、永庆鱼道过鱼在线监测，鱼类增殖放流站生产繁育在线监测，螯龙河口、十八盘、龙王庙和饮马河口4个断面水生生态要素监测、鱼类种群动态及群落组成变化调查以及鱼类产卵场监测。

针对大型水电工程环境影响范围广、影响因素复杂、影响显现滞后的特点，虽丰满工程已经有了各种监测，但并未形成统一的管理系统平台，应建立工程持续的环境跟踪监测管理系统，健全环境监测体系，实时、全面的掌握运行期的环境变化动态，为顺利、有效开展环保设施竣工验收及后期评价工作提供技术基础。

2 监测综合管理系统建设目标及任务

2.1 建设目标

通过环境监测综合管理系统的建设，达到全面、及时、方便地管理各类环境数据，为水电生产、生态环境、人员健康提供技术保障，维护生产安全、社会稳定，保障用水安全，保护环境，促进社会全面、协调、可持续发展。

2.2 建设任务

环境监测综合管理系统，是集水环境监测、水温监测、水土保持监测、陆生生态调查水生生物调查等多方面的跟踪监测于一个共用网络平台上的监测管理体系。重点关注的内容主要包括下泄生态流量监测、库区及下泄水温监测、水质监测、过鱼观测、增殖鱼类孵化监测、水生生态调查、陆生生态调查等内容。能及时、有效、直观的调用、综合分析各项监测数据，全面掌握运行期的环境变化动态，随时监控和应对各种环境突发状况，实现环境保护长效管理。

3 设计原则

利用GIS系统可方便地建立专题图层，对监测数据进行分类，通过环境地理信息系统与各业务系统的整合，直观演示各种环境信息，对各种环境信息、数据、资料进行汇总、统计、分析、计算，并能及时、有效、直观的调用、综合分析各项监测数据，全面掌握运行期的环境变化动态，提高环境监测管理水平，增强环境监测的有效性。

4 分项设计

4.1 系统架构

GIS（Geographic Information System）即地理信息系统，它是利用现代计算机图形和数据库技术来处理地理空间及其相关数据的计算机系统，是融地理学、测量学、几何学、计算机科学和应用对象为一体的综合性高新技术。其最大的特点就在于它能把地球表面空间事物的地理位置及其特征有机地结合在一起，并通过计算机屏幕形象、直观地显示出来。

根据系统总体方案的需求分析，地理信息系统还需包括以下专题内容：水环境、水温、下泄生态流量、过鱼设施、鱼类增殖孵化、水生生态和陆生生态。

地理信息系统由“一个中心、一个平台和七个子系统”组成。

“一个中心”即丰满建设局环境保护监控中心，是整个系统的集中点，起到了大集成的作用，所有地理空间数据、环境各监控要素数据的展示及应急决策指挥系统的模拟。

“一个平台”即地理信息系统和环保数据标准化转换平台，将各个监控系统的数据按照协议转换成标准的数据进行统一存储。

“七个子系统”即“水环境子系统”、“水温子系统”、“下泄生态流量子系统”、“过鱼观测子系统”、“鱼类增殖孵化子系统”、“水生生态调查子系统”和“陆生生态调查子系统”。

采用在线实时监测的方式有：“下泄生态流量在线监测系统”、“过鱼观测在线监测系统”、“增殖鱼类孵化在线监测系统”。

在线监测和常规（非在线）监测相结合的方式有：“水环境在线监测系统”、“水温在线监测系统”；

常规监测相结合的方式有：“水生生态调查系统”和“陆生生态调查系统”。

4.2 地理信息空间数据

1）基础图数据。该系统使用的流域地形图采用兰勃特等角圆锥投影，环境监测重点区域地形图采用高斯投影。需要的图形空间数据主要有：松花江流域地形图、遥感图、地质图、水系图、梯级电站分布图、丰满（重建）工程地理位置图、外环境关系图、枢纽平面图、施工总布置图、征地范围图、雾凇景观分布图、松花湖国家级风景名胜区位置图、丰满大坝上下游饮用水源保护区位置图、环境保护措施总体布局图等。

2）专题图数据。基于实现丰满水电站环境实时监测数据的可视化展示、专题图表应用、数据查询与统计、分析、应急报警等功能，需要的专题数据主要有：水质、水温监测点分布、水质功能区划、丰满大坝上下游取水口分布，丰满至雾凇岛冬季松花江水温等值线、坝前库区水温、鱼类产卵场水温、老坝拆除平面图；丰满、永庆过鱼设施平面、结构纵横剖面图，过鱼设施监控点布设，鱼类增殖放流站总平面、水处理工艺流程、增殖放流点布设，陆生生态评价范围及样方布设、植被类型、国家重点保护野生植物分布、移栽位置，水生生态评价范围及采样断面、鱼类栖息地保护范围等。

3）属性库。水系、道路、等高线、居民地、环境各专题要素水环境、水温、过鱼设施等采用数据分层结构管理，并对图形进行编辑,误差纠正,和拓扑处理。

图形数据按地理基础要素编码和环境专业要素进行字段、长度、图示等赋予属性。

4.3系统功能

结合GIS的特点和环境保护的要求，可实现以下功能：

1）基本GIS功能：系统具有通用的图形操作功能。如放大、缩小、漫游、导航、空间量算等。环保专业数据的查询定位：环境监测分布点，环境监测数据查询。

2）环境地理信息数据的规划组织及管理：系统的整合及表现都是地理信息系统为核心，而地理信息系统的应用基础是各种空间数据，因此，对数据进行合理的规划和组织是系统建设的关键。

3）环保专业数据查询统计：实现基于地理方位的环保专业数据的查询及统计。

4）环保专题图发布：系统通过对在线监测和环境质量监测分析的数据结果，结合地形图，自动生成各种专题图进行发布。如库区下泄水温等值线图、鱼道过鱼种类专题图等。

5）在线管理与决策：基于GIS空间数据和在线监控的结合，在地球表面空间事物的地理位置及其特征能直观的显示出来。如：鱼类回溯的形态、路径、分布范围等，为优化措施和决策管理提供支持。

5 结论

这是一个直观、形象的展示平台，也是一个标准、统一的数据转换平台。监测、监控数据与GIS的紧密结合，环保管理对象和监测数据可以更加直观和形象地进行展示。统一的、标准的数据提高了环境监测的实时性和有效性，实现实时监测，提高了对重点区域的监测和监控能力，也提高了对环境突发事件的应对能力，同时提高了环境保护管理的有效性和时效性。通过对监控监测环境数据进行记录、存储，能直观的调用、综合分析各项监测数据，全面掌握环境的变化动态，为环保执法提供先进和有效的手段及依据。同时，最大限度地将各个监控子系统有机的集成到一起，并为今后的功能扩展预留接口。