樊冬玲 司尧迪 张超 尹若燕
(1. 江苏省宿迁环境监测中心,江苏宿迁 223800;2. 江苏省水文水资源勘测局宿迁分局,江苏宿迁 223800)
汛期是指江河中由于流域内季节性降水、融冰、化雪,引起定时性水位上涨的时期。宿迁市汛期主要是由于夏季暴雨和秋季连绵阴雨造成的。与非汛期相比,汛期具有降水强度大、降水频次高等特点。降水冲刷,水泥污俱下,携带大量农业面源污染物进入毛渠、斗渠、支渠、干渠,城市道路污水、未彻底雨污分流的城市生活污水进入雨水管道,最终汇入河湖水体,使汛期地表水质状况恶化。在大暴雨、特大暴雨时,洪水甚至会冲毁村镇、农田,进而危及人民群众饮水安全与生命财产安全。据统计,1996 年8 月洪水期间,石家庄上游山区共来水92.2 亿m3,其中,超过地表水环境质量Ⅲ类标准的水高达89.1 亿m3,占来水量的90%[1]。汛期水质预警的重要性不言而喻。
宿迁市用约2 年时间建成50 多座水质自动站,实现全市“主动脉”、重要“毛细管”基本全监控。本文简述了汛期以来监测预警工作中遇到的问题,介绍了特殊情况的警情分析排除和警情报告,并提出后续预警工作改善建议。
生态环境部门汛期水质预警立足于本部门建设的水质自动站,从监控水质异常的角度出发,很少配备水位、水量、流向监测模块;水质自动站数据仅仅体现水质是否恶化,至于是上游来水差的影响,还是下游顶托倒流水差的影响,或者是局部的水质恶化,很难直观体现,尚需要结合现场踏勘确定,严重制约警情判断时效性。
宿迁市现有50 多座水质自动站,尚未建成统一的水质监控预警平台。宿迁市有14 座水质自动站在国家水质自动综合监管平台监管,有40 座水质自动站在省级地表水水质自动监管平台监管(其中14 座同时在国家级平台),有25 座水质自动站在市级河湖水质自动监测系统监管(其中14 座同时在省级平台)。全市所有水质自动站分散在不同的监管平台,尚无统一的可识别符合预警条件的预警监管平台,由人工盯看原始数据,甄别出符合预警条件的并发出预警报告,自动化水平低。
饮用水水源地与跨省界水质自动预警是预警的重中之重。进入汛期以后,这2 类水质自动站监测频次由非汛期4 h 监测1 次加密为2 h 监测1 次,但自动站监测数据上传基本发生在下一次采样监测后,上传时效性较差,尤其是在降雨、行洪等特殊情况时,非常不利于及时了解水质动态变化、报出警情报告。
在暴雨以上级别降水发生时,自动站板皮房容易出现漏雨、断电、断网等现象,上游泄洪时易出现人工栈桥被淹、被冲垮现象,甚至取水头被洪水冲走,基建外围保障水平需要提高。
以宿迁市SHQ 水质自动站出现连续8 h 溶解氧低于汛期水质目标值,达到预警条件为例(见图1)。SHQ 水质自动站为跨省界断面水质自动站,设置目的为监控上游安徽省来水水质。分析该断面每日溶解氧变化规律后发现,每日18:00 后溶解氧开始逐步降低,直至次日8:00 开始大幅升高,10:00 基本可以达到地表水Ⅳ类3 mg/L 标准限值。
图1 宿迁市SHQ 水质自动站溶解氧变化曲线
现场了解到该断面附近水草茂盛,溶解氧变化规律与水草光合作用、呼吸作用有关。每日18:00 后水草光合作用减弱,产氧量减少至无,日落入夜后仅发生呼吸作用,水体氧逐渐被消耗;次日8:00 后光照增加,水草光合作用增加,溶解氧含量随之增加。综合考虑后,判定为非预警情况。
以宿迁市SQ 水源地水质自动站出现溶解氧低于地表水Ⅲ类5 mg/L 目标值为例(见图2)。进入汛期前,SQ 水源地出现溶解氧值低于地表水Ⅲ类5 mg/L 标准限值。经与自动站运维方联系,现场考察后发现,一方面,进入5 月温度升高,水体中溶解氧浓度降低;另一方面,SQ 水源地采水头至溶解氧分析仪器之间输水管线很长,管道中滋生的微生物代谢活动消耗溶解氧,导致溶解氧降低。为避免汛期水质误报,在汛期到来前,采取截短输水管线措施。
图2 宿迁市SQ 水源地水质自动站溶解氧变化曲线
以宿迁市THDQ 水质自动站出现连续8 h 高锰酸盐指数超汛期水质目标,达到预警条件为例(见图3)。THDQ 水质自动站为跨省界断面水质自动站,设置目的为监控上游安徽省来水水质。高锰酸盐指数虽然达到预警条件,但经向宿迁市水文部门了解,2020 年宿迁市骆马湖饮用水水源地水位持续下降,为保障宿迁市市民生活用水,正通过该河汇入的河流徐洪河,从洪泽湖向骆马湖调水,徐洪河河水逆流,THDQ 所在河流无法顺流流入宿迁市徐洪河,形成回水区,水质变差。虽然达到预警条件,但并非为上游来水水质低于目标值,综合考虑后判定为非预警情况。
图3 宿迁市THDQ 水质自动站高锰酸盐指数变化曲线
以宿迁市ZZDK 水质自动站出现连续8 h 高锰酸盐指数超汛期水质目标,达到预警条件为例(见图4)。ZZDK 水质自动站为跨省界断面水质自动站,设置目的为监控上游安徽省来水水质。经向宿迁市水文部门了解,ZZDK 下游的双沟大桥水文站未监测到流量;现场勘查ZZDK 水质自动站附近发现,水体不流动,采集水样呈浓绿色且浑浊,水中藻类较多,初判为水体局部水质恶化,并非上游来水水质差,综合考虑后判定为非预警情况。
图4 宿迁市ZZDK 水质自动站高锰酸盐指数变化曲线
以宿迁市新濉河DQ 跨省界断面水质自动站为例,该断面任一项指标均没有达到连续8 h 超水质目标值现象,仅氨氮连续4 h 3 组数据超过地表水Ⅴ类2 mg/L 限值(见图5)。经了解,上游安徽省正通过新濉河泄洪,判断上游来水水质较差导致DQ 断面水质恶化,虽没有达到连续8 h 5 组数据超标的预警条件,但在氨氮第2 次出现高值时即编制该断面水质异常波动的专题报告。
图5 宿迁市DQ 水质自动站氨氮指数变化曲线
从生态环境部与水利部层面推动统筹同址共建水文水质站,可避免重复报批用地、洪评等相关手续,亦可避免重复建设站房,还可提升站房等外围基建质量,节省时间、用地,更高效地实现水质水量双预警。
从省级层面整合优化现有监管平台,将国家级、省级、市级水质自动站数据全部接入平台,升级平台预警功能,按水源地、国省考、跨省界断面等不同类型站点设置相应的预警筛选条件,甄选出符合预警条件的水质自动站、生成预警报告,并与省级大数据平台契合,直接向须知晓并处理警情的相关方发出预警报告。
在建设水质自动站时或是汛期到来前,设定自动站数据上传时间,在数采仪获取数据后,各个自动站点尽快将数据上传至监管平台,便于迅速掌握当时水质状况,提升预警的时效性。
推进信息交流与互享,加强与地方环保、水利、水文、气象等部门的沟通,积极与上下游进行环保、水利、水文信息交互,及时或提前了解降雨预报、即时水文变化、闸坝开关等信息,确保预警准确及时。