CN105825307B - 饮用水源水质预警监控断面设置优化方法 - Google Patents
饮用水源水质预警监控断面设置优化方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105825307B CN105825307B CN201610169592.9A CN201610169592A CN105825307B CN 105825307 B CN105825307 B CN 105825307B CN 201610169592 A CN201610169592 A CN 201610169592A CN 105825307 B CN105825307 B CN 105825307B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- section
- water
- early warning
- source
- monitoring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 262
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims abstract description 92
- 239000003651 drinking water Substances 0.000 title claims abstract description 47
- 235000020188 drinking water Nutrition 0.000 title claims abstract description 47
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000005457 optimization Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims abstract description 25
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims abstract description 25
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 22
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 13
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 claims description 9
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 6
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 6
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 6
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 claims description 4
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 claims description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 claims description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 9
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 7
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 238000011160 research Methods 0.000 description 6
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 208000028659 discharge Diseases 0.000 description 3
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 3
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- 241001116742 Drynaria Species 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 229910001385 heavy metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N lead zinc Chemical compound [Zn].[Pb] JQJCSZOEVBFDKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 2
- 150000004684 trihydrates Chemical class 0.000 description 2
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000006399 behavior Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 210000003746 feather Anatomy 0.000 description 1
- 239000009730 ganji Substances 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000005067 remediation Methods 0.000 description 1
- 238000012827 research and development Methods 0.000 description 1
- 238000012502 risk assessment Methods 0.000 description 1
- 238000012954 risk control Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 239000003643 water by type Substances 0.000 description 1
- 238000003911 water pollution Methods 0.000 description 1
- 239000009853 xinfeng Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q10/00—Administration; Management
- G06Q10/04—Forecasting or optimisation specially adapted for administrative or management purposes, e.g. linear programming or "cutting stock problem"
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
- Y02A20/00—Water conservation; Efficient water supply; Efficient water use
- Y02A20/152—Water filtration
Landscapes
- Business, Economics & Management (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Economics (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Marketing (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Public Health (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Game Theory and Decision Science (AREA)
- Entrepreneurship & Innovation (AREA)
- Operations Research (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)
- Alarm Systems (AREA)
Abstract
本发明涉及饮用水源水质预警监控领域,具体涉及饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,包括步骤1,入境断面,设置于供水河道省、市界附近;步骤2,控制断面,就近设置于源排放口下游或高风险河段下游位置;步骤3,预警断面,设置于水源保护区二级保护区边界以外,其相对于取水口的具体位置通过预留迁移时间、设定水文条件下水体断面流速2类参数的函数式来核算;步骤4,目标断面,设置于取水口,本发明通过将断面类型上划分为入境断面、控制断面、预警断面、目标断面4类,构建了分类多级的饮用水源水质预警监控站网,大大提高了饮用水源水质的预警管理水平。
Description
技术领域
本发明涉及饮用水源水质预警监控领域,具体涉及饮用水源水质预警监控断面设置优化方法。
背景技术
近些年,我国水环境污染事故频发,导致饮用水源水质污染,给人民群众健康带来巨大威胁,归根结底还是在于饮用水源相关的风险管理技术研发严重滞后。
而建立饮用水源水质预警系统,是目前国际上公认的降低乃至避免突发性污染事件影响的可行方法。监控作为水质预警的技术手段之一,建立在水体样品检测结果基础上,相对数学模型等其他手段,其数据更真实可靠且易获取,国外在饮用水源水质预警监控方面做了诸多的探索。例如,上世纪70年代至90年代,欧洲跨流域的莱茵河国际预警和报警计划、多瑙河水质突发事故预警系统等,均设置了相应的水质监测站点。水质站点在流域上形成网络和链条,上下游之间形成很好的协调互动关系,从而起到污染事件的沿程警报作用。然而上述站点,实质上仍然为监测站,而非针对某一特定受体的预警站。英国在特伦特河新建水厂进水口设置水质监测预警点,荷兰在多个自来水厂安装水质自动站进行监控。此类站点位于取水口,属于对原水水质的监督监测,未预留管理和应对的时间,而无法真正发挥早期警示作用。德国在符腾堡州多瑙河流域水源地、荷兰在马斯河水源地的上游设置了监测站,属于真正意义上的饮用水源水质预警监控断面。然而,上述实践主要依据管理者的经验,未能提出具体的一套关于预警断面位置设置、功能设计等原则和方法。
我国水环境监测始于20世纪70年代。进入到21世纪以来,随着水环境管理要求的提升,形成了包含背景断面、对照断面、控制断面、跨界断面的监督性监测断面分类体系。伴随水污染突发性事故的发生,广东、重庆、广西等部分省市开展了应急性监测断面布设的尝试,以事故发生地点及其附近为主,根据现场的具体情况和污染水体的特性布点断面。但事故影响一结束也就停止了这些断面采样。国家水体污染控制与治理重大科技专项相关课题组“十一五”期间开展了流域突发型水环境风险预警技术领域的诸多探索,然而,其多侧重于风险源识别、风险模拟、风险控制阈值确定、应急处理处置等技术,对于预警监控断面未有成熟成果推广,且并未针对饮用水源地考量。部分学者亦关注了水质预警断面的布设,但未能提出系统且具体的布设方法。
然而,上述现有技术并未系统阐述预警监控断面的布设方法、功能定位、优化核定等内容,相对粗糙。总体上,我国饮用水源水质预警断面设置技术尚处于起步探索阶段,尚无成熟方法及案例应用。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明提供一种饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,将断面类型上划分为入境断面、控制断面、预警断面、目标断面四类;并从断面功能上定位为入境监控、源头控制、早期预警、目标保障;从断面的风险覆盖范围上,分别在面尺度、线尺度、点尺度3个层面保障水源水质安全,从而构建分类多级的饮用水源水质预警监控站网。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1,入境断面,设置于供水河道的省、市界附近,用于监控外省市输入性污染,保障入境水质;
步骤2,控制断面,设置于源排放口下游或高风险河段下游,用于监控水源地上游河段风险源异常情况,保障上游沿程水质;
步骤3,预警断面,原则上设置于水源保护区二级保护区边界以外,其相对于取水口的具体位置通过预留迁移时间、设定水文条件下水体断面流速2类参数的数学模型来核算;用于监控和警示进入水源地保护区的终极水质,保障异常情况下有采取应急措施的足够时间和缓冲地带;
步骤4,目标断面,设置于取水口,用于跟踪监控取水口水质变化,确保进入城镇净水单元的原水水质满足国家和地方确定的水质目标。
优选地,步骤3所述的建立预警断面的数学模型,具体如下:
d≥T*Vmax 式(1)
T≥∑(TRR+TRC+TRD) 式(2)
式(1)中,d为上游拟布设的预警断面与取水口的距离,T为需预留的预警断面至取水口的迁移时间,Vmax为设定水文条件下水体断面流速最大值;
式(2)中,包括警示信息上报时间(TRR),协调联动时间(TRC),处置救援时间(TRD)。
优选地,通过式(1)可得水源预警断面至取水口的距离,d应大于相对不利的流速Vmax状况下,污染物在预留迁移时间(T)范围内随水流迁移的距离。
优选地,Vmax设置为流速较大的五年一遇洪水期。
优选地,通过式(2)可得迁移时间(T)的约束条件,所预留的迁移时间大于应急管理部门开展水源污染事故响应的最小时间。
优选地,可对于所有集中式水源地设置预警断面,亦可仅针对所筛选出的部分目标水源设置预警断面。
优选地,入境断面设置,执行“属地管理”原则,与跨省(市)界断面保持一致;控制断面设置,遵循“快速响应”原则,在高风险源及河段下游位置就近设置;预警断面设置,遵循“应急缓冲”原则,断面与取水口距离的计算公式是预留迁移时间、设定水文条件下水体断面流速2类参数的函数。
本发明具有如下有益效果:
1)从断面类型上,划分为入境断面、控制断面、预警断面、目标断面4类;从断面功能上,分别定位为入境监控、源头控制、早期预警、目标保障;从断面的风险覆盖范围上,分别在面尺度、线尺度、点尺度3个层面保障水源水质安全,从而,构建分类多级的饮用水源水质预警监控站网,可追溯和快速判定导致变化的空间范围和污染来源,为应急管理部门采取救援和处置措施争取时间,确保进入城镇净水单元的原水水质满足国家和地方确定的水质目标,使一部分监控断面具有多重预警属性,有效控制了站点的数量并提高了监控维度,即高效又经济。
2)试验结果显示,北江流域饮用水源水质预警监控断面初设136个,优化核定后共计111个,其中,入境断面6个,控制断面71个,预警断面26个,目标断面16个,上述断面中,8个断面具有多重预警属性、证明了方法的可操作性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明饮用水源水质预警监控断面布设示意图;
图2为北江流域饮用水源水质预警监控断面(优化后)示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,如图1所示,包括以下步骤:
步骤1,入境断面,设置于供水河道的省、市界附近,用于监控外省(市)输入性污染,保障入境水质;
步骤2,控制断面,设置于源排放口下游或高风险河段下游,用于监控水源地上游河段风险源异常情况,保障上游沿程水质;
步骤3,预警断面,设置于水源保护区二级保护区边界以外,其相对于取水口的具体位置通过预留迁移时间、设定水文条件下水体断面流速2类参数的函数式来核算;用于监控和警示进入水源地保护区的终极水质,保障异常情况下有采取应急措施的足够时间和缓冲地带。
步骤3所述的建立预警断面的数学模型,具体如下:
d≥T*Vmax 式(1)
T≥∑(TRR+TRC+TRD) 式(2)
式(1)中,d为上游拟布设的警戒断面与取水口的距离,T为需预留的警戒断面至取水口的迁移时间,Vmax为设定水文条件下水体断面流速最大值;
式(2)中,应急响应时间包括警示信息上报时间(TRR),协调联动时间(TRC),处置救援时间(TRD)。
通过式(1)可得水源警戒断面至取水口的距离,d应大于相对不利的流速Vmax状况下,污染物在预留迁移时间(T)范围内随水流迁移的距离,其中,Vmax一般考虑流速较大的五年一遇洪水期。
通过式(2)可得迁移时间T的约束条件,所预留的迁移时间需要大于应急管理部门开展水源污染事故响应的最小时间。
步骤4,目标断面,设置于取水口,用于跟踪监控取水口水质变化,确保进入城镇净水单元的原水水质满足国家和地方确定的水质目标。
下面就断面分类及设置进行具体描述。
一、断面分类及设置思路
饮用水源水质预警以水源地为敏感受体,以水环境质量为评价终点。饮用水源水质预警的终极保护目标是取水口水质,所警示的对象为广义上的风险源,包括了可能带来水源水质恶化的常规污染源(污水处理厂等)、有毒有害风险源等。饮用水源水质预警监控断面设置的最终目的,是以监控为手段,跟踪和早期警示水源水质的异常变化,追溯和快速判定导致变化的空间范围和污染来源,为应急管理部门采取救援和处置措施争取时间。
饮用水源水质预警监控断面的数量和分布影响着预警时机的准确把握。断面分类和设置思路,遵循“分类、分级预警”原则。结合我国水环境属地管理的国情,从大面到局部、从上游至下游,以保障取水口水质安全为核心,构建涵盖入境监控-源头控制-早期预警-目标保障等特定功能的分类、多级饮用水源水质预警监控网络体系。断面布设示意见图1。
1、入境断面:其功能定位于水源水质恶化风险的“入境监控”,用于监控外省(市)输入性污染,保障外围输入水质。断面位置原则上位于供水河道的省界、市界附近。从空间尺度上,该类断面具有相对唯一性,其设置关系到是下游整个目标区域的水质状况,属于从“面”尺度层面来保障全局水质。
入境监控断面的布设基于环境保护“属地管理”的国情。断面选址可以充分结合现有工作基础。譬如,与国家或省级地表水监测站网的跨界断面位置衔接。此外,考虑到水质自动监测设施的布设和运行需求,可结合已有建筑物等基础设施,因地制宜地在原断面附近选取布设。
2、控制断面(风险源监控断面):其功能定位于水源水质恶化风险的“源头控制”,用于监控水源地上游河段风险源对水质影响的异常情况,保障上游沿程水质。断面位置原则上位于源排放口下游或高风险河段下游。该类断面并非唯一,而可能是沿江沿程多个断面,断面设置关系到水源地上游各河段水质安全。据此,从空间尺度上,该类断面实现了沿程“线”尺度上的水质分段监控,亦有利于分段和分区的污染源解析、管控和一系列响应行动。
控制断面的选址布设,遵循“快速响应”原则,在自然条件适宜的河段就近布设。对于风险源较为分散的河段,在高风险污染源排放口下游设置预警监控断面。对于风险源集中分布河段,或是经过相关调查评估认定属于高风险区域的河段,若该区域内无水源地分布,则可在最后一个排污口下游设置预警监控断面。风险指数较高、生产量或排放量大的重点企业,尤其是发生过污染事故的企业,进行重点监控。
监控风险源对水质的影响是由被动承受风险到主动防患风险的关键。为支撑该断面的布设,需要开展目标区域内的风险源特征及其排污口位置的详细核查,并可衔接相关的区域风险评价、企业风险评价的研究成果予以优化考虑。在实际管理过程中,应建立各河段风险源监控预警断面与该河段风险源的关联数据库,便于警情发生时,迅速诊断污染来源,启动风险源的应急管理。
3、预警断面:其功能定位于水源地水质的“早期预警”,用于监控和警示进入水源保护区的终极水质,保障异常情况下有采取应急措施的足够时间和缓冲地带。断面设置原则上位于水源保护区二级保护区边界以外,是沿程“线”尺度上水质监控的最后一道屏障,为是否提前关闭取水口等管理决策提供依据。
预警断面的布设遵循“应急缓冲”原则。德国符腾堡州多瑙河流域水源地的预警监控设施安装在距离取水口4h的位置。荷兰马斯河(Meuse River)上的预警断面设置在取水口上游10km,距离较远,但未明确提出迁移时间的概念。本方案中考虑到应急管理水平、水源保护区污染整治力度等均存在地域差异,针对预警断面的设置,提出以下公式和原则。
d≥T*Vmax 式(1)
T≥∑(TRR+TRC+TRD) 式(2)
式(1)中,d为上游拟布设的预警断面与取水口的距离,T为需预留的预警断面至取水口的迁移时间,Vmax为设定水文条件下水体断面流速最大值。式(2)中,TR为应急响应时间,包括警示信息上报时间(TRR),协调联动时间(TRC),处置救援时间(TRD)。
①原则上对于所有集中式水源地,均应设置预警断面。若经过调查分析,可以确定污染风险较高的目标水源地。亦可以仅针对目标水源地设置预警断面。
②预警断面至取水口的距离(d)计算公式见式(1)。原则上d应大于相对不利的流速Vmax状况下,污染物在预留迁移时间(T)范围内随水流迁移的距离。其中,Vmax一般考虑流速较大的五年一遇洪水期。
③迁移时间T的约束条件见式(2)。原则上,所预留的迁移时间需要大于应急管理部门开展水源污染事故响应的最小时间。需根据各地应急管理实际,获取TRR、TRC、TRD各项指标,以此核准T的取值。目前,根据常规经验,考虑到对严重水源污染事故,应急指挥部一般需在2小时内向上级机关报告,即TRR为2h,另根据专家评估和调查问卷统计确定TRC、TRD值,计算获得迁移时间(T)最小值为3h。
④其他特殊情况。由于各水源保护区水系特征及污染整理力度不一,若拟设预警断面与水源取水口间有其他风险来源,例如,存在污染支流汇入,或者存在交通穿越现象,则在支流汇入口上游或者交通穿越区下游加设预警断面。若水源地位于感潮河段,咸潮入侵及取水口下游污染源亦视为风险源,应在适宜位置增设预警断面。
4、目标断面:其功能定位于水源取水口水质的“目标保障”,用于跟踪监控取水口水质变化,确保进入城镇净水单元的原水水质满足国家和地方确定的水质目标。断面设置原则上位于取水口,从“点”尺度反映外界污染行为或保护措施对目标水体的影响,避免对突发污染事件的过度响应,及时为取水口的重新开放等提供决策依据。
二、断面优化及核定
按照断面设置的“经济高效”原则,在上述预警监控断面初设方案提出后,需要核定初设断面的位置、选址信息、断面代表性、风险区域覆盖度、相邻断面距离远近、功能是否允许合并等详细信息。并结合现有工作基础、人力物力资源等状况进行增减、调整或重组,提出优化断面清单。现有工作基础,主要衔接现有常规地表水环境质量监测断面情况、自动监测站情况和水文站布设情况等。
1.研究区域及数据来源
北江是珠江第二大水系,上游接壤湖南、江西两省,位于东经111'5 5'~11 4'50,北纬23'50~25'3 1之间,是纵贯粤北,辐射粤、赣、湘三省的大动脉,流经地域包括韶关、清远、佛山、肇庆。上游浈水发源于江西信丰县大庚岭石溪湾,流经广东省南雄、始兴、仁化县,至韶关与湖南省临武县的支流武水汇合后称北江。自此以下为中游,出清远市飞来峡白庙后为下游,在思贤窖与西江相汇进入珠江三角洲。北江干流全长约468km,流域面积46710km2,径流总量约394亿m3,流域面积和径流总量分别占珠江水系的10.3%和15.2%。北江主要支流由东西两侧羽状汇入,东侧支流主要为浈水,长212km,西侧支流主要为武水(260km)、连江(275km)、绥江(224km)。流域中上游矿产资源丰富,重金属矿产采选和冶炼为地区支柱产业,重金属污染风险高。同时,北江是广东重要的饮用水源供水河道,分布了20个集中式饮用水水源,取水量达3880万吨/年,供水人口312万人。河道供水与排水功能不能完全隔离,严重威胁饮用水源水质安全。
本方案以北江的广东辖区段为案例区,区域内现行常规监控站网信息、沿江工业企业及污水处理厂等风险源信息、流域各河段流速资料等均来源于广东省环境监测中心站。
2.案例研究结果
2.1北江流域入境断面布设
北江流域上游接壤湖南、江西两省,来水水系中4条主要河流跨越两省,因此,该研究在这4条河流交界处设立入境断面。拟设断面分别是:武江三溪桥断面(湖南→广东)、浈江乌迳断面(江西→广东)、城口断面(湖南→广东)、仁化长江断面(江西→广东)。此外,北江流域在广东省内覆盖了韶关、清远、佛山、肇庆、广州5个地级行政区,因此,在主要供水河道城市交界处,亦设立入境断面,拟设断面分别是:北江干流乌石断面(韶关→清远)、北江干流三水断面(清远→佛山)、滃江官渡断面(韶关→清远)。
2.2北江流域控制断面布设
该研究收集了北江流域风险源相关的调查及研究资料。其中,广东省环境监测站分别采用基于Seveso III指令的风险评估方法、环境风险综合指数法,对北江流域对单个企业污染风险、不同区域环境风险进行了评价。该研究借鉴上述已有资料,考虑监控风险源影响的控制断面初步布设如下:
1)高风险污染源排影响监控。乐昌市铅锌矿业有限公司等27个企业风险指数较高,包括北江流域三水市思贤滘断面(以下简称三水)以上15个风险源、三水以下12个风险源。因此,该研究考虑在各排放口下游河道设置监控断面。此外,韶关市第二污水处理厂等27个污水处理厂存在事故排污风险,为防止污水发生泄露,在各排口下游亦考虑设置监控断面。
2)高风险区域影响监控。北江流域7个子区域对下游饮用水源构成威胁,分别为区域Z6(北江南雄江头段)、Z22(北江韶关西河-乐园段)、Z24(北江韶关白土段)、Z29(北江韶关沙口段)、Z40(北江清新山塘段)、Z41(北江大燕河汇入段)和Z45(北江绥江汇入段)。因此,考虑在各高风险区域下边界河道设置预警断面。
3)面源风险源影响监控。根据相关资料,伴随降雨径流,韶关市大宝山矿区废水流经横石水再汇入滃江,韶关市凡口铅锌矿区废水流经董塘水再汇入锦江,上述矿区废水的面源污染直接威胁下游水源水质安全,因此,分别考虑在横石水汇入滃江前、在董塘水汇入锦江前设置预警监控断面。
2.3北江流域水源预警断面布设
北江流域区域风险评估、水源保护区污染整治情况调查资料显示,7个水源地位于污染高风险区域、11个水源地保护区内存在交通穿越风险、1个水源地位于感潮河段而受北江影响。上述筛查清单中,3个水源地有重复,据此,共计确定16个目标水源地。断面设置详细如下。
1)高风险区域的水源地:乐昌市武江饮用水源、韶关市武江饮用水源(十里亭)、北江七星岗、北江观洲坝等4个水源位于北江流域三水以上,且受工业企业污染风险较高。按各水源地所在河段的最不利流速条件、3h的预留迁移时间,根据式(1)计算警戒断面位置。因南海第二-金沙水厂水源、平洲水道桂城水厂水源和沙湾水道沙湾水厂水源等3个水源位于北江流域三水以下区域。该区域风险源分布较密集、洪水传播时间的资料缺乏,考虑在饮用水源二级保护区的上边界(距取水口上游3000米)附近各设置1个预警监控断面。
2)保护区内存在交通穿越的水源地:北江七星岗、平洲水道桂城水厂水源不仅位于高风险区域,其保护区内亦有交通穿越,对此,在交通穿越区域下游各增设1个预警监控断面。韶关市武江饮用水水源地(十里亭)、连州龙潭寺、东平水道西南水厂、紫洞水厂、潭州水道东平河沙口(石湾)水厂和顺德水道顺德供水水厂等9个水源,仅存在交通穿越风险问题,亦在交通穿越区下游设置警戒断面。
3)其他特殊水源地:西江饮用水水源服务于广州和佛山700万人口,虽位于西江,但其特殊的水系结构及径流与潮汐的交替作用,使其受北江水质影响较大。为防范该类影响,考虑在西江和北江汇合口三水青歧断面设置1个水源警戒断面。南海第二-金沙水厂水源、平洲水道桂城水厂水源和沙湾水道沙湾水厂水源等3个水源位于感潮河段,受潮汐往复流影响,考虑在饮用水源二级保护区的下边界(取水小口300米)外500米附近,各增设1个水源警戒断面。
2.4北江流域目标断面布设
根据上一节,北江流域确定16个目标水源地。上述水源地共包括16个取水口,在每个取水口设置1个目标断面,共计16个。
2.5优化后的北江流域饮用水源水质预警监控断面
根据上述分析,如图2所示,北江流域饮用水源水质预警监控的拟设断面共计136个,包括入境断面7个、控制断面87个、预警断面26个、目标断面16个。依据1.2.4节原则和要求,对拟设断面进行调整优化,最终共核定111个预警监控断面,包括,入境断面6个,控制断面71个,预警断面26个、目标断面16个。其中,8个断面具有多重预警属性,分别为锦江城口断面(江西→广东&湖南→广东入境断面)、十里亭断面(控制&预警断面)、高桥断面(入境&控制断面)、石角断面(入境&控制断面)、桂城下断面(控制&预警断面)、金沙上断面(控制&预警断面)、金沙下断面(控制&预警断面)、三溪桥断面(入境&控制断面))。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1,入境断面,设置于供水河道的省、市界附近,用于监控外省市输入性污染,保障入境水质;
步骤2,控制断面,设置于源排放口下游,用于监控水源地上游河段风险源异常情况,保障上游沿程水质;
步骤3,预警断面,设置于水源保护区二级保护区边界以外,其相对于取水口的具体位置通过预留迁移时间、设定水文条件下水体断面流速2类参数的数学模型来核算;用于监控和警示进入水源地保护区的终极水质,保障异常情况下有采取应急措施的足够时间和缓冲地带;
步骤4,目标断面,设置于城镇净水单元的取水口,用于跟踪监控取水口水质变化,确保进入城镇净水单元的原水水质满足国家和地方确定的水质目标;
步骤3建立预警断面的数学模型,具体如下:
d≥T*Vmax 式(1)
T≥∑(TRR+TRC+TRD) 式(2)
式(1)中,d为上游拟布设的预警断面与取水口的距离,T为需预留的预警断面至取水口的迁移时间,Vmax为设定水文条件下水体断面流速最大值;
式(2)中,TRR为警示信息上报时间,TRC为协调联动时间,TRD为处置救援时间。
2.根据权利要求1所述的饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,其特征在于:通过式(1)可得水源预警断面至取水口的距离,d应大于相对不利的流速Vmax状况下,污染物在预留迁移时间(T)范围内随水流迁移的距离。
3.根据权利要求1所述的饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,其特征在于:通过式(2)可得迁移时间(T)的约束条件,所预留的迁移时间大于应急管理部门开展水源污染事故响应的最小时间,该最小时间至少3h。
4.根据权利要求1所述的饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,其特征在于:可对于所有集中式水源地设置预警断面,亦可仅针对所筛选出的部分目标水源地设置预警断面。
5.根据权利要求1所述的饮用水源水质预警监控断面设置优化方法,其特征在于:入境断面设置,执行“属地管理”原则,与跨省、市界断面保持一致;控制断面设置,遵循“快速响应”原则,在高风险源及河段下游位置就近设置;预警断面设置,遵循“应急缓冲”原则,断面与取水口距离的计算公式是预留迁移时间、设定水文条件下水体断面流速2类参数的函数。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610169592.9A CN105825307B (zh) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | 饮用水源水质预警监控断面设置优化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610169592.9A CN105825307B (zh) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | 饮用水源水质预警监控断面设置优化方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105825307A CN105825307A (zh) | 2016-08-03 |
CN105825307B true CN105825307B (zh) | 2020-01-10 |
Family
ID=56524459
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610169592.9A Active CN105825307B (zh) | 2016-03-23 | 2016-03-23 | 饮用水源水质预警监控断面设置优化方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105825307B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107662980A (zh) * | 2017-11-08 | 2018-02-06 | 广东中环生态科技有限公司 | 生态拦截系统及方法 |
CN110751331B (zh) * | 2019-10-21 | 2021-06-25 | 哈尔滨工业大学 | 基于河流水质模型的潮汐作用对河流水质的影响预测方法 |
CN111724058B (zh) * | 2020-06-17 | 2023-06-16 | 北京林业大学 | 基于取水口水质安全的河流型饮用水源地保护系统 |
CN111914204B (zh) * | 2020-07-03 | 2023-08-08 | 河海大学 | 基于河网上下游考核断面水质目标差异的水质处理方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102855526A (zh) * | 2012-08-29 | 2013-01-02 | 毛振刚 | 突发水污染事件监控预警系统 |
CN104573862A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-29 | 北京工商大学 | 基于多Agent的湖库、流域的水质监测断面优化布设方法 |
-
2016
- 2016-03-23 CN CN201610169592.9A patent/CN105825307B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102855526A (zh) * | 2012-08-29 | 2013-01-02 | 毛振刚 | 突发水污染事件监控预警系统 |
CN104573862A (zh) * | 2015-01-06 | 2015-04-29 | 北京工商大学 | 基于多Agent的湖库、流域的水质监测断面优化布设方法 |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
区域地表水检测断面优化调整的技术方法;李茜 等;《环境监控与预警》;20120229;第4卷(第1期);第34-37页 * |
江苏省地表水检测断面优化调整的构思;张璘 等;《环境监控与预警》;20110430;第3卷(第2期);第55-57页 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105825307A (zh) | 2016-08-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105825307B (zh) | 饮用水源水质预警监控断面设置优化方法 | |
CN106920202B (zh) | 一种平原城市河网畅流活水方法 | |
CN109886568B (zh) | 一种危化品道路运输流域水环境风险评估方法及系统 | |
CN104460577A (zh) | 一种水质安全预警决策系统 | |
CN114580793B (zh) | 基于多源互补以及局部调控的水环境优化方法及系统 | |
CN106529739A (zh) | 基于网格化的洪水预测方法 | |
CN115099677B (zh) | 尾矿库安全生产风险分级预警方法 | |
CN106096253A (zh) | 一种划定湖泊缓冲带范围的方法 | |
Matyakubov et al. | The role of the irrigation network in the efficient use of water | |
Lu et al. | Measuring the hydrological longitudinal connectivity and its spatial response on urbanization in delta plains | |
CN111724058A (zh) | 基于取水口水质安全的河流型饮用水源地保护系统 | |
CN109816264A (zh) | 一种区域突发流域水环境的风险评估方法及系统 | |
CN113919125A (zh) | 一种基于区域产汇流耦合模型系统的防洪预报调度方法 | |
Fang et al. | Zero increase in peak discharge for sustainable development | |
Ding et al. | Urban waterlogging structure risk assessment and enhancement | |
Murdock et al. | Subterranean drainage routes of Lost River, Orange County, Indiana | |
Israfilov et al. | Risk assessment of the water resources losses of the Azerbaijan republic due to climate changes | |
Zhou et al. | Optimal model of hydrodynamic controlling on pumps and slice gates for water quality improvement | |
CN202065160U (zh) | 一种雨水泵站监控系统 | |
whitehead et al. | A method to simulate the impact of acid mine drainage on river systems | |
Miao et al. | Diagnose urban drainage network problem based on internet of things and big data | |
Xu et al. | Comprehensive planning of drainage and waterlogging prevention layout based on urban double repair concept | |
Dolidon et al. | Continuuous assessment of the resilience of critical infrastructure: the Nantes ring road flood experimental scenario | |
Liu et al. | Inland River Simulation of Coastal Cities Based on Real-time Control (RTC) Rules | |
CN111340649B (zh) | 一种水系结构连通性的量测方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |