飲用水源地水質安全預警保護措施分析研究 水利工程管理專業(yè)

1、摘 要我國人均水資源占有量很少，社會經(jīng)濟越發(fā)展，人民生活水平提升得越快，淡水資源和人均需求之間的矛盾也就越大，而且確保飲用水的水質安全面臨著更大的挑戰(zhàn)，要求更高。隨著近幾年飲用水源地事故的頻繁發(fā)生，群眾對水源地水質安全也愈加重視，蘇州的飲用水取水口基本都在太湖，如果太湖水質一旦被污染，會直接影響到蘇州人民的飲用水安全。所以，蘇州工業(yè)園區(qū)開辟了陽澄湖水源地，形成“雙水源”供水格局，保障園區(qū)人民的飲用水安全。本文主要通過近幾年對陽澄湖的監(jiān)測，分析蘇州工業(yè)園區(qū)陽澄湖水源地的水質安全情況，得出通過政府近幾年努力，蘇州工業(yè)園區(qū)陽澄湖水源地水質類別總體保持穩(wěn)定，富營養(yǎng)化指標總體又不顯著下降，仍需持續(xù)關注。

2、本論文還分析影響水源水質的各類因素，如降水和面源污染，大氣中的氮氧化物沉降問題等。不僅如此，文章中比較了上游來水水質和水源地水質從而得出來水水質的影響因素。同時對于陽澄湖最近的特殊情況作出了分析。最后針對陽澄湖現(xiàn)狀，提出了合適的預警體系，給予保障蘇州工業(yè)園區(qū)陽澄湖水源地水質工作一定的參考。關鍵詞：飲用水源地，水質安全，預警，保護措施AbstractChinas freshwater resources per capita is extremely scarce. With the rapid development of social economy, peoples living stan

3、dards gradually improve, the demand for fresh water resource is becoming more and more big, especially puts forward higher requirements on the water quality security of drinking water.As the source of drinking water in recent years, accidents occur frequently, the crowd is more and more attention on

4、 water quality security, basic in Taihu Lake, Suzhou water intake if the pollution of Taihu lake water quality, the whole Suzhou peoples drinking water will be affected. So, Suzhou industrial park, opened the Yangcheng Lake water source, form a pattern of dual water supply, the drinking water safety

5、 of people in the park.This paper mainly through the monitoring of Yangcheng Lake in recent years, the analysis of Suzhou industrial park, Yangcheng Lake water source water quality safety situation, it is concluded that through the government efforts in recent years, Suzhou industrial park, Yangchen

6、g Lake water quality categories generally stable, eutrophication index without a significant reduction in overall, still need to continue to focus on. This paper also analyzed the precipitation and the influence of non-point source pollution on water quality, at the same time combined with nitrogen

7、from the atmosphere, analyzed the atmospheric nitrogen deposition on the effect of ammonia nitrogen in the water. And also for influence of coming water from the upper stream coming water and water quality analysis. At the same time made an analysis for the special case of Yangcheng Lake recently. F

8、inally, in view of the present situation of Yangcheng Lake, and puts forward appropriate early warning system, protection of Suzhou industrial park, yangcheng lake water quality reference work.Keyword: drinking water source area, water security, safety warning, protection measures目錄 TOC o 1-3 h z u

9、HYPERLINK l _Toc496960858 摘 要 PAGEREF _Toc496960858 h I HYPERLINK l _Toc496960859 Abstract PAGEREF _Toc496960859 h II HYPERLINK l _Toc496960860 目錄 PAGEREF _Toc496960860 h III HYPERLINK l _Toc496960861 第一章 緒論 PAGEREF _Toc496960861 h 1 HYPERLINK l _Toc496960862 1.1 研究背景及意義 PAGEREF _Toc496960862 h 1 HY

10、PERLINK l _Toc496960863 1.2 擬采取的研究方法和技術手段 PAGEREF _Toc496960863 h 1 HYPERLINK l _Toc496960864 1.3 文獻綜述 PAGEREF _Toc496960864 h 2 HYPERLINK l _Toc496960865 1.3.1國內(nèi)外相關研究動態(tài)與發(fā)展前沿 PAGEREF _Toc496960865 h 3 HYPERLINK l _Toc496960866 1.3.2 水質評價方法 PAGEREF _Toc496960866 h 4 HYPERLINK l _Toc496960867 1.3.3 預警

11、體系 PAGEREF _Toc496960867 h 5 HYPERLINK l _Toc496960868 第二章 陽澄湖水源地（園區(qū)段）水質現(xiàn)狀評價 PAGEREF _Toc496960868 h 7 HYPERLINK l _Toc496960869 2.1 陽澄湖飲用水源地（園區(qū)段）概況 PAGEREF _Toc496960869 h 7 HYPERLINK l _Toc496960870 2.1.1 地理位置 PAGEREF _Toc496960870 h 7 HYPERLINK l _Toc496960871 2.1.2 氣候環(huán)境 PAGEREF _Toc496960871 h 7

12、 HYPERLINK l _Toc496960872 2.1.3 水文特征 PAGEREF _Toc496960872 h 8 HYPERLINK l _Toc496960873 2.1.4 社會經(jīng)濟 PAGEREF _Toc496960873 h 9 HYPERLINK l _Toc496960874 2.1.5 陽澄湖（園區(qū)段）水源地 PAGEREF _Toc496960874 h 9 HYPERLINK l _Toc496960875 2.2 水質評價方法 PAGEREF _Toc496960875 h 10 HYPERLINK l _Toc496960876 2.2.1 湖庫水質類別標

13、準的確定 PAGEREF _Toc496960876 h 10 HYPERLINK l _Toc496960877 2.2.2 水質評價方法 PAGEREF _Toc496960877 h 10 HYPERLINK l _Toc496960878 2.3 陽澄湖水源地（園區(qū)段）水質現(xiàn)狀評價 PAGEREF _Toc496960878 h 13 HYPERLINK l _Toc496960879 2.3.1 20132016年有機污染物指標變化趨勢 PAGEREF _Toc496960879 h 15 HYPERLINK l _Toc496960880 2.3.2 20132016年富營養(yǎng)化指標

14、變化趨勢 PAGEREF _Toc496960880 h 19 HYPERLINK l _Toc496960881 2.3.3 20132016年重金屬變化趨勢 PAGEREF _Toc496960881 h 22 HYPERLINK l _Toc496960882 2.3.4 2013年2016年水質狀況變化 PAGEREF _Toc496960882 h 24 HYPERLINK l _Toc496960883 2.4 小結 PAGEREF _Toc496960883 h 26 HYPERLINK l _Toc496960884 第三章 陽澄湖飲用水源地（園區(qū)段）水質影響因素 PAGERE

15、F _Toc496960884 h 27 HYPERLINK l _Toc496960885 3.1 降水影響 PAGEREF _Toc496960885 h 27 HYPERLINK l _Toc496960886 3.2上游來水影響 PAGEREF _Toc496960886 h 30 HYPERLINK l _Toc496960887 3.3 特殊情況探討 PAGEREF _Toc496960887 h 34 HYPERLINK l _Toc496960888 3.4 小結 PAGEREF _Toc496960888 h 37 HYPERLINK l _Toc496960889 第四章

16、飲用水源地水質預警研究 PAGEREF _Toc496960889 h 38 HYPERLINK l _Toc496960890 4.1 水源地水質預警的組成 PAGEREF _Toc496960890 h 38 HYPERLINK l _Toc496960891 4.2 預警的管理 PAGEREF _Toc496960891 h 39 HYPERLINK l _Toc496960892 4.2.1 異常數(shù)據(jù)的判斷 PAGEREF _Toc496960892 h 39 HYPERLINK l _Toc496960893 4.2.2 異常數(shù)據(jù)確認 PAGEREF _Toc496960893 h

17、39 HYPERLINK l _Toc496960894 4.2.3 預警等級設定 PAGEREF _Toc496960894 h 39 HYPERLINK l _Toc496960895 4.3 小結 PAGEREF _Toc496960895 h 40 HYPERLINK l _Toc496960896 第五章 水源地水質安全保護探討 PAGEREF _Toc496960896 h 41 HYPERLINK l _Toc496960897 5.1 陽澄湖飲用水源地（園區(qū)段）存在的問題 PAGEREF _Toc496960897 h 41 HYPERLINK l _Toc496960898

18、5.2 陽澄湖水源地（園區(qū)段）水質保護措施探討 PAGEREF _Toc496960898 h 41 HYPERLINK l _Toc496960899 5.2.1 水源地保護政策 PAGEREF _Toc496960899 h 41 HYPERLINK l _Toc496960900 5.2.2 相應措施探討 PAGEREF _Toc496960900 h 41 HYPERLINK l _Toc496960901 第六章 結論與展望 PAGEREF _Toc496960901 h 43 HYPERLINK l _Toc496960902 6.1 結論 PAGEREF _Toc49696090

19、2 h 43 HYPERLINK l _Toc496960903 6.2 展望與不足 PAGEREF _Toc496960903 h 43 HYPERLINK l _Toc496960904 參 考 文 獻 PAGEREF _Toc496960904 h 44 HYPERLINK l _Toc496960905 致 謝 PAGEREF _Toc496960905 h 45第一章 緒論1.1 研究背景及意義人所共知，水對于人體、動物、植物等而言是非常重要的，而水質安全問題也是群眾一直以來關注的重點之一。而且保證水質安全也是控制水污染的根本目的，然而經(jīng)濟的高速發(fā)展不僅帶來豐富的物質財富，也帶來越演

20、越烈的水污染問題，從全國層面來看，越來越多的城市躋身于缺水城市序列。水源地水質安全問題影響巨大，不僅涉及到工業(yè)、農(nóng)業(yè)的用水安全問題，更會直接影響到人民生活用水。所以，進一步保護水源地水質，強化水源地水質安全，可以有效保證人民生活用水，更會促進經(jīng)濟和社會的可持續(xù)。水庫型水源地、河流型水源地、湖泊型水源地統(tǒng)稱為地表飲用水水源地。水源地水質保護的第一步是要完成水源地水質評價，水處理方式的選擇也要立足于水源地水質評價。通過對水源地水質做出科學精準的評價，明確水體中的污染物指標，可以有的放矢地選擇合理的手段來減少水體污染物。同時，水質評價也可以為水廠處理提供檢查指標，從而確保出水的安全，保證人民群眾的飲

21、用水和生活用水的可靠。蘇州古城區(qū)東北處約 10公里的位置就是太湖平原上的第三大淡水湖，陽澄湖，往東是昆山市，往南是蘇州工業(yè)園區(qū)，向北是古城城區(qū)。陽澄湖是蘇州地區(qū)主要的調蓄水量的湖泊同時也是蘇州工業(yè)園區(qū)城市集中式飲用水源地及戰(zhàn)略后備水源地，陽澄東湖（園區(qū)段）飲用水源地從2014年7月正式啟用。保護陽澄湖具有十分重要的意義，不僅是保證當?shù)厝嗣竦娜松戆踩?，而且影響到周邊的地區(qū)的經(jīng)濟、社會發(fā)展。這是由陽澄湖在太湖區(qū)域地位決定的，它不僅是當?shù)厝罕姷纳钣盟畞碓?，而且還兼具多種經(jīng)濟社會功能，如漁業(yè)養(yǎng)殖、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉、旅游度假、交通航運以及防汛抗旱等。因此本文通過分析蘇州工業(yè)園區(qū)陽澄湖水源地的水質監(jiān)測

22、數(shù)據(jù)，對主要污染物進行量化分析，同時列舉了影響當?shù)厮|的多種因素，找出關鍵因素之間的相互關聯(lián)性，為以后陽澄湖水源地水質質量的控制提供一些基礎的依據(jù)。除此之外，不斷構建完備的水質安全評價預警機制也是促進陽澄湖飲用水源地水質安全的重要手段和措施。1.2 擬采取的研究方法和技術手段完整搜集該區(qū)域各類自然社會環(huán)境資料，從氣候、水文到行政區(qū)劃、人口，以及不同行政區(qū)域的經(jīng)濟狀況、資源儲備等；完整搜集該區(qū)域各類水質報告，如水源地水質監(jiān)測數(shù)據(jù)。在這些資料的基礎上，研究主要污染物基本指數(shù)，以單因子評價法、綜合污染指數(shù)法評價水質基本情況，從而找出主要污染物，完成水質評價報告。通過有機污染指標和富營養(yǎng)化指標時間和地

23、域上的變化，來研究不同數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)和變數(shù)，從而找到影響水質的原因。（3）對比該區(qū)域內(nèi)飲用水源地降水前后的水質變化情況，從而找到降水對飲用水源水質的影響情況，得到降水對水質安全指標的貢獻。（4）將上游來水和飲用水源水質量化數(shù)據(jù)進行線性擬合，對取水口水質和上游來水的異同進行量化分析。（5）建立健全水質安全評價及預警機制，落實到實際水質監(jiān)測工作中。通過層次分析法，量化分析出不同因素對水質安全目標層、準則層的影響比重。1.3 文獻綜述在平均水資源供給上，我國處于較低水平。人均水資源量不到世界平均水平的30%。水質問題已經(jīng)成為影響我國社會發(fā)展的重要制約因素，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、人民群眾健康以及經(jīng)濟發(fā)展都受到水資

24、源供給不足、水質安全問題所制約。水污染和水質安全也一直是政府和學界重點關注的大問題。據(jù)不完全統(tǒng)計，上世紀九十年代，因為缺水導致的經(jīng)濟損失，僅就華北地區(qū)就高達到兩千億，其中水旱、洪澇是造成經(jīng)濟損失的主要原因。但當時尚沒有考慮水質污染的情況。本世紀十幾年來，經(jīng)濟社會的高速發(fā)展，也不可避免的帶來了水質污染問題，而且出現(xiàn)日益加劇的趨勢，由此帶來的經(jīng)濟損失數(shù)量也在日益攀升。環(huán)保部公布的監(jiān)測數(shù)據(jù)表明，2016年我國七大水系總體為污染狀況穩(wěn)定，近2000個地表水考核評價監(jiān)測斷面就有近百個低于類水質，其中化學需氧量、總磷和五日生化需氧量為主要的污染物；國家重點監(jiān)測的百個湖庫中，近三分之一為劣于類水質，總磷、化

25、學需氧量和高錳酸鹽為主要污染物。同時資料顯示，地級及以上城市897個集中式飲用水水源地中仍有9.6%的水源地存在污染物年均值超標現(xiàn)象，主要超標指數(shù)為總磷。除此之外，近年來突發(fā)流域污染問題越發(fā)頻繁，如松花江水污染、沱江污染、太湖污染等，都嚴重的影響了流域內(nèi)人民生活的安全和品質。所以，我國亟需建立健全水質安全評價和預警機制，這也是我國社會經(jīng)濟道路上最為急迫要解決的問題之一。著眼于國內(nèi)水環(huán)境的嚴峻情勢，“十二五”規(guī)劃明確提出來保護水環(huán)境的方案和任務，核心點在于控制污染物排放、改善環(huán)境質量、防范污染風險。水源地保護貫穿整個“十二五”期間，各地積極行動，對水源保護區(qū)內(nèi)違建工程加以取締，對水源地污染物排放

26、量進行嚴格管控。近年來，各級政府加大力氣治理水環(huán)境，水質污染情況得到了有效治理，水質安全形勢也趨于好轉。然而，立足于全國，整體的水質安全依然需要重視，水質潛在污染依然存在，如工業(yè)化帶來的水污染，過度開發(fā)地下水以及區(qū)域性水資源缺乏問題嚴重，部分地區(qū)水質污染嚴重等。不僅如此，居民供水水質還存在不達標的問題，國內(nèi)公共供水機構超過九成設施老、工藝不達標，導致出廠水質寧無論是清潔度還是安全質量都存在隱患。當前水環(huán)境保護的機制還存在不足，沒國內(nèi)相關法律法規(guī)的欠缺，居民水環(huán)保意識也不足。正因為存在上述問題，我們不僅要大力推進水體污染防控治理，還要不斷完善水質評價和水質預測機制，進一步在水源地水資源保護上加大

27、研究投入，保證城鄉(xiāng)居民飲用水安全，這些都是今后水環(huán)保的重點工作和任務。1.3.1國內(nèi)外相關研究動態(tài)與發(fā)展前沿水環(huán)境保護、水環(huán)境監(jiān)管的第一步都是水質評價，在水環(huán)保工作中占據(jù)十分重要的位置。水質評價要收集分析水質監(jiān)測數(shù)據(jù)，整體分析水體污染情況。水質評價的關鍵是評價手段，科學適合的評價手段才能是水質評價結果可信的基礎。因此，高效的水質評價手段是水質監(jiān)管的核心環(huán)節(jié)，占據(jù)十分重要的位置，對此不少學者都有相關的研究和論述。上世紀六十年代水質指數(shù)的定義和公式由Jacobs和Horton等第一次提出，隨后不少國內(nèi)外學者相繼開展此類研究，提出了不少水質綜合指數(shù)法的相關論述。美國敘拉古大學Nemerow教授的內(nèi)梅

28、羅計算模式可以直觀反映水質污染情況，該模式的核心兼顧平均指數(shù)和最大分指數(shù)的影響，同時將后者突出。上世紀八十年代，國內(nèi)學者改進了水質綜合指數(shù)計算模式，提出了幾何均數(shù)評價模式、半集均方差評價模式等多種評價模式。雖然綜合指數(shù)法存在明顯缺陷，但是因為便于使用，評價準確，在國內(nèi)外使用率很高。水質預警是對指定范圍內(nèi)，某一水源進行定期評價，監(jiān)測該區(qū)域水環(huán)境影響因素和容量加以評價，分析周邊自然環(huán)境和人為環(huán)境，預測水源地的發(fā)展拜年話趨勢，明確水源地水質變化速度以及何時達到何種程度等，從而避免水污染事件的突發(fā)，為水質監(jiān)管部門提供有效的決策依據(jù)。 國內(nèi)水環(huán)保意識的提升引發(fā)了各類水質預警技術的研發(fā)。國內(nèi)從上世紀九十年

29、代起，相關研究就開始，相關指標體系也開始建立；2000年魏文達、李俊紅等人都建立了相關的模型，前者建立江河水質預警系統(tǒng)建設模式，后者建立起環(huán)境預警指標；2001年，董志穎等人則將研究重點放在水質預警的定義和區(qū)分上，他提出以GIS和EIS作為水質預警的技術手段；之后，冉圣宏、陳吉寧等人提出區(qū)域水環(huán)境污染預警系統(tǒng)的建設模型；王韓民明確了提出生態(tài)安全系統(tǒng)評價手段，由此開展生態(tài)安全預警研究。進入21世紀，水源污染事件頻繁發(fā)生，也促進此類研究的發(fā)展，特別是水源水預警系統(tǒng)成為研究的重點。2004年陳秋林提出以模糊綜合評價模型對水源地做定量分析，并由此進行水源污染預警管理，預警信號的大小決定采取何種預警措施

30、。2006年朱燦等在GIS基礎上建立了數(shù)字西江水質預警預報系統(tǒng)，該系統(tǒng)是建立在地理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之上，對水環(huán)境進行容量計算和污染物總量控制，從而實現(xiàn)對水源地水質的評價和監(jiān)督管理。2010年劉宴輝等提出黃浦江水源水質監(jiān)控與預警系統(tǒng)，監(jiān)測水質常規(guī)指標、有機指標和生物指標等，可以及時預警持續(xù)性污染、突發(fā)性污染，從而增強應對各類水污染事件的水平和能力。1.3.2 水質評價方法水質安全預警體系的建立和健全需要對水質污染狀況進行科學、合理的評價，對水質的變化趨勢進行預測。一下闡述常用的水質監(jiān)測方法和評價方法。水質評價方法有很多種，常用的有單因子評價法、模糊評價法、綜合污染指數(shù)評價法、灰色評價法、

31、人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價法和改進屬性識別法等。（1）單因子評價法主要基于水質標準的評價方法。首先需要對水質的評價標準進行確定，通常通過GB3838-2002和水體的功能進行標準確定。對實際水質進行測定后將結果與所確定標準進行對比，根據(jù)對比結果對水質情況進行確定。（2）綜合污染指數(shù)法由于水質監(jiān)測涉及到的因子眾多，因此對一個斷面的水質情況進行綜合評判需要綜合判斷多個因子。同時對多個斷面的水質進行評價需要綜合考慮不同水斷面、不同水體的情況，進行綜合判斷過程中，時間跨度也要進行考慮，這樣分析對于水質隨時間變化以及水質污染程度能夠得到有效的反映。綜合污染指數(shù)法與單因子評價法相比，能夠更加全面、綜合的反映水質的實

32、際污染情況，同時對于同一類功能的水體能夠進行橫向比較分析。（3）模糊評價法評價的不確定性是研究的另一個重點內(nèi)容。尤其是對于單因子判別不同情況同時出現(xiàn)在多音字檢測方法中的時候，簡單的對水質進行綜合評價會帶來一系列的不確定因素。因此通常檢測過程中所確定的單因子水平劃分以及標準確定都會有一定的模糊性。因此在水質評價中引入了模糊評價法。模糊評價法是指將對水質監(jiān)測的數(shù)據(jù)按每個指標對應標準建立隸屬度級，形成模糊矩陣，然后用監(jiān)測因子權重級與隸屬級矩陣相乘，所得矩陣即為綜合評判級。通過一定的分析方法，評價水質的每個指標進行隸屬程度計算，得到結果即為水質級別的模糊性。常用的模糊評價方法有很多，包括模糊聚類法、模

33、糊綜合指數(shù)法等方法。（4）人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價法工神經(jīng)網(wǎng)絡評價法是一種一種模擬人腦處理單元而建立的一個信息處理系統(tǒng)，這種方法無需預先建立模式，而是在使用過程中直觀推理判斷。這種方法在使用過程中具有很強的容錯性且能夠對大規(guī)模計算并列進行，對于處理大量數(shù)據(jù)有很好的適用性。水質評價中應用較廣。人工神經(jīng)網(wǎng)絡評價法在水質評價的應用中有很多方法，目前用的多的有Hop field網(wǎng)絡模型法、BP網(wǎng)絡模型法以及RBF網(wǎng)絡模型法等。這幾種方法在水質評價中，BP網(wǎng)絡模型法使用最多。BP網(wǎng)絡模型法利用的概念是最陸坡降法，最小化誤差函數(shù)，使得網(wǎng)絡輸出的誤差逆向傳遞給輸入層，從而對輸入層各單元的誤差有一個參考值，進而對誤差

34、值進行調整，直到誤差達到最小。（5）灰色評價法灰色評價法是利用灰色系統(tǒng)方法對河流水質進行評價，即通過檢測和計算斷面水質中各個檢測因子的濃度與相應標準的相關度，通過相關度的不同對不同的水質情況進行判別，從而對水質的優(yōu)劣進行比較。在水質評價中，應用灰色評價法有很多方法，主要有灰色貼近度分析法、灰色關聯(lián)度評價法以及灰色聚類法等方法。應用該評價方法建立的數(shù)學計算模型體現(xiàn)出了水環(huán)境檢測中的不確定因素，同時該方法對于水質隨時間的發(fā)展能夠做出模糊評判，使用簡單，可比性強。不可否認該方法存在明顯的缺點，比如灰色系統(tǒng)自身分辨率低，實際使用中應進行完善。（6）改進屬性識別法在模糊理論的基礎上，逐漸發(fā)展起來了改進屬

35、性識別法，這種方法使用簡單，對不同類和屬性能進行有序的分割，在此基礎上對失誤進行有效的識別。1.3.3 預警體系近些年來，我國時有發(fā)生水質污染事件，尤其是在一些重點河流和湖泊中，造成的經(jīng)濟損失巨大，對居民的生活用水造成很大的威脅。例如，2005年苯和硝基苯對松花江的污染事件，對部分地區(qū)居民的用水造成困難；2007年藍藻爆發(fā)事件襲擊無錫太湖，使得太湖水體發(fā)臭，無錫用水緊張。類似的水質污染事件都影響到了居民用水，也造成了社會恐慌。對于水質污染事件的預防，以及污染后對污染狀況的盡早預測預報都需要通過水質監(jiān)測來達到目的。這個課題也成為了保障居民生活用水和工業(yè)生產(chǎn)用水的重點研究內(nèi)容。水質預警是在一定的時

36、間內(nèi)，對水體進行監(jiān)測、分析、評價，在一定范圍內(nèi)對水質的變化進行監(jiān)測和分析，并且評價其容量，通過分析人為行為和生態(tài)環(huán)境狀況，對水質的未來一段時間的發(fā)展狀態(tài)進行預測，從而對水體目前的狀況以及將來一段時間內(nèi)的變化及其達到某一個閾值的時間進行確定，對于可能發(fā)生的水質污染事件進行預防，同時通過制定應急預案對可能發(fā)生的水質污染事件進行應對，為相關決策部門提供理論依據(jù)。目前，研究水源地預警系統(tǒng)的學者相對較少，但是隨著我國經(jīng)濟水平的發(fā)展和人民生活水平的提高，提高飲用水水質和保證飲水安全的越來越迫切，國內(nèi)對水質的檢測力度也越來越強。通過建立在線自動檢測系統(tǒng)可以對水質進行連續(xù)不間斷檢測以及實現(xiàn)遠程控制，從而達到實

37、時掌握水質情況，大隊可能發(fā)生的水質污染事故及時預警等功能。自動檢測技術具有及時、有效、準確的特點。近年來，世界上很多國家和地區(qū)都在逐漸加大對水質自動檢測系統(tǒng)的使用，實現(xiàn)對地表水資源的檢測和減控預警，我國在這一領域也取得了很大的進展，建立了一系列的水質自動檢測站。全國多個重要河流的干支流、河流入?？诤蛥R入口、環(huán)湖河流以及重要湖庫、入境河流及國界河流及其它重要的水利工程項目中，都建設了水質自動檢測站，共覆蓋了全國63條河流及13座湖庫的水質監(jiān)測。江蘇省共建立了362個監(jiān)測站，對水質進行監(jiān)測和預警。水質自動檢測系統(tǒng)對在水質監(jiān)測中充分發(fā)揮了實施檢測與預警的作用。同時對于跨界污染糾紛、污染預警及其它重點

38、工程的環(huán)境評價以及對人民群眾的生活用水保障都起到了重要作用。第二章 陽澄湖水源地（園區(qū)段）水質現(xiàn)狀評價2.1 陽澄湖飲用水源地（園區(qū)段）概況2.1.1 地理位置陽澄湖，別名陽城湖，地處北緯3120，東經(jīng) 12045，在江蘇省的南部，陽澄湖南與蘇州工業(yè)園區(qū)接壤，東接昆山市，西與相城區(qū)毗鄰，距離虹橋機場半小時的車程，滬寧高速、京滬鐵路都從其旁邊穿過，它的海岸線長度達9.67km，岸線彎彎曲曲，很有意境。陽澄湖東西向的最大寬度有8km，南北長17km，總面積達到117km2，外圍輪廓像一只佛手，蓄水量3.7m3。陽澄湖是古太湖的殘留湖泊，總水面有180000畝。是太湖平原上的第三大淡水湖，同時也是蘇

39、州工業(yè)園區(qū)城市集中式飲用水源地及戰(zhàn)略后備水源地。圖2.1 陽澄湖地理位置2.1.2 氣候環(huán)境陽澄湖地處北亞熱帶，在氣候上是比較典型的北亞熱帶季風性濕潤氣候，特點是潮濕多雨、雨量充沛、四季分明。不同的季節(jié)季風變化很顯著，夏季盛行來自海洋的東南風，天氣以多雨炎熱為主；冬季盛行來自大陸的偏北風，天氣主要是少雨寒冷；春秋季是交替時期，因此天氣多變。每年的12月2月份是冬季，氣溫偏低，偏北風為主；到了3月氣溫慢慢回升，不過仍不穩(wěn)定，天氣變化比較快，偶爾也會有冷空氣降臨。5月以后氣溫上升得更快，雨水也相應增多。6月中旬是梅雨季節(jié)，雨水非常多，天氣比較悶熱。7月是最熱的一月，雨量較少，天氣以晴熱為主。8月仍

40、在盛夏季節(jié)。9月受冷空氣影響氣溫開始下降，臺風頻繁登陸。10月秋高氣爽，光照充足，雨水少。11月寒潮開始侵襲，有初霜。氣象資料基本情況見表2.1。表2.1 主要氣象、氣候特征氣象屬性數(shù)值年平均氣溫15.8年平均風速3.4m/s年平均大氣壓1100.7hPa年平均相對濕度80%多年平均降水量1086.6mm年平均雷暴日數(shù)30.9d年無霜期230d全年主導風向SE 15.1%全年次主導風向NEE 12.8%強風向SE、SEE2.1.3 水文特征陽澄湖主要納西北方向來水，從東南方向出水，西邊入水主要來源于相城，北部因七浦塘引入長江水進行清湖，所以北部來水主要源于此。具體水文特征如下表2.2。表2.2

41、 陽澄湖水文特征水文特征指標數(shù)值水文特征指標數(shù)值最大長度17km最大寬度11km正常蓄水水位2.93m平均水深3m湖泊總體積2.22億m3湖泊總面積117km22.1.4 社會經(jīng)濟1994年2月，蘇州工業(yè)園區(qū)被批準設立，同年5月開始啟動這一項目，區(qū)劃面積達278km2,其中中心合作區(qū)的面積是80km2，下設婁葑、勝浦、唯亭、斜塘四個街道。唯亭街道處在工業(yè)園區(qū)最北端，行政區(qū)域面積達80 km2，有36 km2是陽澄湖水面，下設18個社區(qū)，總的人口數(shù)達到28萬人。唯亭街道有68種貝類、106種水產(chǎn)魚類、蟹類3種、蝦類7種。主要分布在陽澄湖、沙湖、蕩浪湖以及天然河浜港汊內(nèi)，其中尤以陽澄湖大閘蟹最有名

42、。唯亭街道經(jīng)過這些年發(fā)展，已經(jīng)形成了以農(nóng)林牧漁業(yè)為主，精密制造、有機食品、環(huán)保企業(yè)等特色產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)積極向高端化、規(guī)?；l(fā)展，結構完善，工業(yè)基礎良好。同時還充分利用了陽澄湖獨特的地理位置，建設陽澄湖沿線生態(tài)公園、主干道沿線景觀、城市公共綠地空間等重大綠化項目，此外還發(fā)展了第三產(chǎn)業(yè)以促進經(jīng)濟的快速發(fā)展。2.1.5 陽澄湖（園區(qū)段）水源地陽澄湖水源地地處陽澄湖的最南邊，取水口在北緯312319，東經(jīng)1204749。以取水口為圓心，半徑500m范圍內(nèi)的區(qū)域是一級保護區(qū)；從一級保護區(qū)往外延伸2000m的水域和與之對應的本岸背水坡堤腳外100米之間的陸域是二級保護區(qū)；二級保護區(qū)往外延伸1000m的區(qū)域是準

43、保護區(qū)。陽澄湖水廠緊連陽澄湖，在聽波路上，是整個園區(qū)的第二水源工程。水廠的設計規(guī)模是50萬m3/d，現(xiàn)階段設計規(guī)模是20萬m3/d，2020年的設計規(guī)模達到35萬m3/d。具體位置如下圖圖2.2。圖2.2 蘇州工業(yè)園區(qū)陽澄湖水源地取水口的位置2.2 水質評價方法2.2.1 湖庫水質類別標準的確定平均水質類別法：當對湖泊和水庫的水質進行多次監(jiān)測后，可以先按照時間的序列算出各個點位各評價指標濃度的算術平均值，然后再按照空間序列算出各點位各評價指標濃度的算數(shù)平均值，然后按照“斷面水質評價”方法評價。湖泊、水庫水質評價按照國家地表水環(huán)境質量標準(GB38382002)，湖泊根據(jù)水域功能類別，選取相應類

44、別評價標準，根據(jù)相關規(guī)定，陽澄湖水源地（園區(qū)段）執(zhí)行類水質標準。2.2.2 水質評價方法根據(jù)地表水環(huán)境質量評價方法的有關規(guī)定，本論文將使用富營養(yǎng)化指數(shù)法以及單因子評價法對陽澄湖水源地的水質現(xiàn)狀進行評價。單因子評價法單因子評價法就是依據(jù)評價時段內(nèi)該斷面參評的指標中類別最高的一項來確定污染分指數(shù)計算方法：Pi=Ci/Si式中：Cii污染物實測濃度均值；Sii污染物地表水相應類別標準值。綜合污染指數(shù)P：因為各條河流或河段的監(jiān)測指標和頻次都不相同，因此使用綜合污染指數(shù)來表征各個斷面的污染情況。為了使數(shù)據(jù)更加有對比性，綜合污染指數(shù)都按照類標準計算。根據(jù)園區(qū)水質一般污染特征，除特別指明項目外，參與水質綜合

45、污染指數(shù)計算的項目有GB3838-2002標準表1中除水溫、pH，總氮，DO，糞大腸菌群之外的共19項指標。綜合污染指數(shù)計算方法：P=n=1nPiP=i=1npin (均值型)式中：n為參與計算綜合污染指數(shù)的項目數(shù)。污染分擔率是用來確定主要污染物和它們所占比例的一項數(shù)據(jù)，它可以按照下列公式來計算：Ki= Pi /P定性評價：地表水質狀況依據(jù)地表水環(huán)境質量評價有關問題的技術規(guī)定（暫行）的要求統(tǒng)一來執(zhí)行，在表述評價水質類別時，可以使用“劣于”或者“符合”等詞語，如表2.3。表2.3 水質定性評價水質類別水質狀況表征顏色水質功能類別類水質優(yōu)藍色飲用水源地一級保護區(qū)、珍稀水生生物棲息地、魚蝦類產(chǎn)卵場、

46、仔稚幼魚的索餌場等類水質良好綠色飲用水源地二級保護區(qū)、魚蝦類越冬場、洄游通道、水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)、游泳區(qū)類水質輕度污染黃色一般工業(yè)用水和人體非直接接觸的娛樂用水類水質中度污染橙色農(nóng)業(yè)用水及一般景觀用水劣類水質重度污染紅色除調節(jié)局部氣候外，使用功能較差（2）湖庫富營養(yǎng)化程度富營養(yǎng)化指數(shù)：評價湖庫富營養(yǎng)化程度時可以使用綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)法。評價指標：葉綠素a（chla）、總磷(TP)、總氮(TN)、透明度(SD)、高錳酸鹽指數(shù)(CODMn)。綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式：式中：TLI()綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)；Wj代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)的權重；TLI(j) 代表第j種參數(shù)的營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)。將chla作為基準參數(shù)，

47、那么第j種參數(shù)的歸一化的相關權重計算公式如下：式中：rijchla和第j種參數(shù)的相關系數(shù)；m評價參數(shù)的個數(shù)。中國湖泊(水庫)的chla與其它參數(shù)間的相關關系rij和rij2如下表2.4。表2.4 中國湖泊(水庫)部分參數(shù)與chla的相關關系rij及rij2值參數(shù)chlaTPTNSDCODMnrij10.840.82-0.830.83rij210.70560.67240.68890.6889注:引用中國湖泊環(huán)境，上表中的rij來自我國26個主要湖泊的調查計算結果。營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)計算公式為：= 1 # #,#0.xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 1= 2 # #,#0.xxxxxxxxxxx

48、xxxxxxxxx 2= 3 # #,#0.xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 3= 4 # #,#0.xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 4= 5 # #,#0.xxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 5式中：葉綠素a chl單位為毫克/立方；透明度SD單位為米；其它指標單位為毫克/升。湖泊、水庫營養(yǎng)狀態(tài)分級如下。在同一營養(yǎng)狀態(tài)下，如果指數(shù)值越高說明水質越差，營養(yǎng)程度也越高。湖泊、水庫營養(yǎng)狀態(tài)分級詳見下表2.5。表2.5 湖泊、水庫營養(yǎng)狀態(tài)分級分級標準富營養(yǎng)狀態(tài)TLI（）30貧營養(yǎng)（Oligotropher）30 TLI（）50中營養(yǎng)（Mesotropher）TLI（）50富營

49、養(yǎng)(Eutropher)50TLI（）60輕度富營養(yǎng)(Light eutropher)60TLI（）70中度富營養(yǎng)(Middle eutropher)TLI()70重度富營養(yǎng)(Hyper eutropher)2.3 陽澄湖水源地（園區(qū)段）水質現(xiàn)狀的評價2016年，對陽澄湖水源地（園區(qū)段）東湖取水口進行一次年度全分析，一共109項指標，并且還測量了透明度、懸浮物、硬度、電導率、濁度和葉.綠素a各項目除總磷總氮外均符合相應限值要求，水質良好。但其中富營養(yǎng)化指標項目月均值存在超標現(xiàn)象，值得關注。2016年水源地主要污染物統(tǒng)計情況如下表表2.6所示。表2.6 2016年陽澄湖東湖飲用水源地的主要污染物

50、統(tǒng)計項目單位年均值類標準水溫180/pH無量綱8.2869溶解氧mg/L9.325高錳酸鹽指數(shù)mg/L4.16化學需氧量mg/L12.920生化需氧量mg/L2.94氨氮mg/L0.2181.0總磷mg/L0.0690.05總氮(湖庫以氮計)mg/L1.651.0總銅mg/L0.001521.0總鎳mg/L0.003230.02依據(jù)陽澄湖水源地水質情況，本論文選取了以下主要污染物項目進行監(jiān)測分析，其相關的監(jiān)測分析方法，如下表2.7。表2.7 水源地主要污染物指標分析方法及檢出限項目單位分析方法方法檢出限水溫水質 水溫的測定 溫度計或顛倒溫度計測定GB/T 13195-1991pH無量綱水質 p

51、H值的測定 玻璃電極法GB/T6920-1986溶解氧mg/L水質 溶解氧的測定 電化學探頭法HJ506-2009高錳酸鹽指數(shù)mg/L水質 高錳酸鹽指數(shù)的測定 酸性法GB/T11892-19890.5化學需氧量mg/L水質 化學需氧量的測定 快速消解分光光度法HJ/T399-20072.0生化需氧量mg/L水質 五日生化需氧量（BOD5）的測定 稀釋與接種法 HJ505-20090.5氨氮mg/L水質 氨氮的測定 納氏試劑分光光度法HJ535-20090.025總磷mg/L水質 總磷的測定 鉬酸銨分光光度法GB/T11893-19890.01總氮(湖庫以氮計)mg/L水質 總氮的測定 堿性過硫

52、酸鉀消解紫外分光光度法HJ636-20120.05總銅mg/L水質 65種元素的測定 電感耦合等離子體質譜法HJ 700-20140.00008總鎳mg/L水質 65種元素的測定 電感耦合等離子體質譜法HJ 700-20140.00006蘇州工業(yè)園區(qū)第二水廠，2013年開建，2014年底竣工，2015年正式投產(chǎn)使用，所以陽澄湖水源地東湖取水口2015年才開始啟用，故本文通過分析2013年到2016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）相應主要污染物指標，采用地表水環(huán)境質量評價辦法（試行）的評價方法，對這4年水質情況進行評價。本論文根據(jù)飲用水源地目前的水質情況，選擇COD、BOD5、高錳酸鹽指數(shù)作為有機污染物

53、指標，選取的富營養(yǎng)化指標有：氨氮、總氮、總磷和重金屬銅、鎳 8項水質指標進行監(jiān)測分析，主要分析2013年到2016年間，它們的年內(nèi)和年際變化趨勢以及飲用水源地相應污染貢獻情況，為水源地水質后續(xù)的預警研究奠定基礎。2.3.1 20132016年有機污染物指標變化趨勢20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）化學需氧量監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總如下表2.8。表2.8 20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）化學需氧量監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測時間化學需氧量（mg/L）20132014201520161月15.215.611.62月11.613.614.83月18.010.911.018.04月15.68.413.810.65月

54、21.612.813.615.96月8.414.915.29.97月21.45.311.310.38月28.913.713.819.89月19.012.319.814.510月14.814.228.411.911月13.719.014.09.912月16.513.016.28.020132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）化學需氧量年內(nèi)及年際監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢見下面圖2.3 。20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）高錳酸鹽指數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總如下表2.9。表2.9 20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）高錳酸鹽指數(shù)監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測時間高錳酸鹽指數(shù)（mg/L）20132014201520161月4.14.

55、63.82月3.94.23.63月4.33.94.13.64月4.24.23.43.45月4.04.24.44.46月5.53.74.04.67月5.63.83.93.48月5.53.64.45.49月6.03.95.65.010月4.34.67.24.411月4.85.24.53.712月4.45.44.04.120132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）高錳酸鹽指數(shù)年內(nèi)及年際監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢見下面圖2.4。20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）五日生化需氧量監(jiān)測數(shù)據(jù)統(tǒng)計匯總如下表2.10。表2.10 20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）五日生化需氧量監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測時間五日生化需氧量（mg/

56、L）20132014201520161月2.23.62.42月2.23.03.23月0.84.52.23.94月2.21.82.22.45月2.01.61.84.96月2.91.32.73.47月4.00.52.32.68月2.80.72.43.19月1.41.03.73.010月1.91.54.21.811月1.21.92.91.212月2.21.83.02.820132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）五日生化需氧量年內(nèi)和年際的監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢如下圖2.5。依據(jù)圖2.3、圖2.4和圖2.5所示，各有機污染物指標濃度年內(nèi)及年際的變化趨勢如下：化學需氧量：2013年的最低值是在6月，最高值是在9月

57、；2014年的最低值是在7月，最高值是在11月；2015年的最低值是在3月，最高值是在10月；2016年的最低值是在12月，最高值是在8月。高錳酸鹽指數(shù)：2013年的最低值是在5月，最高值是在9月；2014年的最低值是在8月，最高值是在12月；2015年的最低值是在4月，最高值是在10月；2016年的最低值是在4月，最高值是在8月。五日生化需氧量：2013年的最低值是在3月，最高值是在7月；2014年的最低值是在7月，最高值是在3月；2015年的最低值是在5月，最高值是在10月；2016年的最低值是在11月，最高值是在5月。根據(jù)上面的數(shù)據(jù)我們可以得出，有機污染物的濃度會隨著季節(jié)的變化而變化，最

58、值都出現(xiàn)在夏季或者冬季。2013年的污染物濃度與傳統(tǒng)的枯水期污染嚴重的觀點相反，造成這一結果的原因主要是夏季豐水期間，降雨量比較多，很多污染物都是上游的水帶來的，而且地表徑流也增加了污染物的濃度。但是2014年和2015年污染物溶度符合傳統(tǒng)觀點，這一結果主要是由于2013年為進一步提升陽澄湖水質，保證園區(qū)飲用水安全，依據(jù)工業(yè)園區(qū)的實際情況，由蘇州市統(tǒng)一安排部署，制定了36項重點工程項目和蘇州工業(yè)園區(qū)陽澄湖生態(tài)優(yōu)化行動計劃（20132015年），所以2014年開始，來水及面源污染問題有了很大的改善。而2016年有機物污染物濃度在豐水期偏高，主要是因為2016年夏天存在陽澄湖藍藻，所以指標濃度偏高

59、。2.3.2 20132016年富營養(yǎng)化指標變化趨勢20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）氨氮監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總如下表2.11。表2.11 20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）氨氮監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測時間氨氮（mg/L）20132014201520161月0.1350.0920.0382月0.1610.0960.0673月0.1470.1410.0720.0924月0.0580.1110.1540.0565月0.0650.1740.0600.3376月0.0630.0780.0780.9077月0.2970.0590.1080.1768月0.0340.0840.0340.2219月0.0330.068

60、0.0300.04510月0.0840.0840.0480.31211月0.1470.1160.0680.18212月0.2030.1010.3480陽澄湖水源地（園區(qū)段）氨氮年內(nèi)及年際監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢見下面圖2.6。20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）總氮監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總如下表2.12。表2.12 20132016年陽澄湖水源地（園區(qū)段）總氮監(jiān)測數(shù)據(jù)監(jiān)測時間總氮（mg/L）20132014201520161月1.361.303.392月0.981.141.743月1.210.560.821.684月0.820.770.711.575月0.580.530.671.79