辽河流域河流断面水环境质量预警方法探讨

王璐

（辽宁省生态环境监测中心，辽宁沈阳 110161）

1 引言

水资源是我国现代化发展重要的物质基础，一旦受到污染、破坏，不但影响人民饮水安全，更会对生态系统产生影响，引起一系列生态问题［1］。因此对水质污染进行响应预警，无论从环境方面还是从资源方面都有着重要的意义。本研究形成适用于辽河流域河流断面的水质预警方法，以便监测人员及时通过在线监测数据了解河流的水环境安全状况，实现监测数据的实时预警，有利于决策人员对水质状况实现动态管理，为水环境管理由事故发生后的处理向事故发生前的风险管理转变提供技术支撑［2］。

2 选取研究对象及研究方法

选取沈阳鸟岛水质自动监测站监测数据，以频次分析法进行研究分析，探究辽河流域河流断面水环境质量预警方法。

3 确定评价指标及预警分级

根据水质自动监测指标，以氨氮和高锰酸盐指数为评价指标［3-4］。将预警级别划分为以下4 种状态：

正常状态：接近理想状态下的水质浓度范围，无造成事故的风险；

一般状态：水质浓度高于正常状态，但可以通过加强监控或调节上游水量来控制潜在风险；

不正常状态：水质浓度超过一般状态，接近断面所处水环境功能分区的水质标准，若不采取应急措施，可能导致水质超标；

极不正常状态：最严重区级，断面水质接近或超过断面所处水环境功能分区的水质标准，存在水环境安全事故风险。

4 鸟岛水质自动监测站监测数据分析结果

对鸟岛水质自动监测站全年1 805 个数据进行研究，结果表明，氨氮超标数据为688 个，占全年数据的38.12%；而高锰酸盐超标数据为162 个，占全年数据的8.98%。从全年的氨氮监测数据来看，有42.66%的 数 据 分 布 于0～0.5 mg/L 之 间，20%和7.31%的数据分布为0.5～1.0 mg/L 和1.0～1.5 mg/L之间。

氨氮浓度超标现象比较严重，其最低平均值出现在16：00（1.87 mg/L），从16：00 开始浓度逐渐增加，至夜间24：00 达到最高值（1.92 mg/L），随后逐渐降低。高锰酸盐指数年平均值都低于标准值，其中在12：00 达到最大值（5.34 mg/L），然后随着时间推移而逐渐降低。

从全年的数据来看，氨氮的浓度变化具有明显的季节变化特征，各个时刻的氨氮浓度在春季（1—4月）和冬季（10—12 月）含量较高，而在夏季含量较低。高锰酸盐指数全年的监测数据除部分数值高于标准值外，大多数监测数据都低于标准值。同氨氮的日变化规律相似，高锰酸盐指数在春季出现超标现象，可能是春季积雪融水所带入的大量污染物和河流的流量季节变化造成的。

5 各时段频次浓度值计算

表1 断面监测数据逐时频次 mg/L

从表1 中可以看出，氨氮的监测数据中，各时段低于30%的数据都超标；而高锰酸盐指数的监测数据中，各时段只有5%的数据超标。

6 警阈值的确定

将各频次的浓度与排放标准、年平均值以及剔除超标值后的平均值进行比较，确定不同警情的警限，见表2。

表2 警情分级

表2 中，Ci0为i 时刻警级为正常状态时的频次对应的浓度；Cij为i 时刻警级为一般状态时的频次对应的浓度值；Cij＋1为i 时刻警级为不正常状态时的频次对应的浓度值。

根据表2 阈值确定原则，剔除超标数值后各时刻氨氮年均浓度线在50%与60%频次之间，高锰酸盐指数年均浓度线在20%与30%频次之间，因此，分别将氨氮的60%频次和高锰酸盐的30%频次对应的浓度定为正常状态的警限。

由于氨氮的40%频次和高锰酸盐的10%频次所对应的浓度接近断面水质标准，因此，将这2 个频次对应的浓度值分别定为不正常警级的阈值。根据以上计算结果，得到不同警情下的阈值范围，见表3。

表3 断面水质预警阈值范围 mg/L

7 结论

确定出断面不同警情下的阈值范围，构建河流断面水质预警方法，可对断面水质进行提前预警预报，实现水质预警与应急监测联动，为管理部门提供及时有效的信息，为快速采取治理行动发挥重要作用。