【某流域水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測方案設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析實(shí)例9500字（論文）】

某流域水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測方案設(shè)計(jì)及數(shù)據(jù)分析實(shí)例目錄TOC\o"1-3"\h\u87471?建設(shè)背景 4120132?系統(tǒng)構(gòu)建 571542.1?技術(shù)路線 5238582.2?建設(shè)過程 5312202.2.1研究區(qū)概況 5219802.2.2監(jiān)測因子確定及監(jiān)控?cái)嗝娼?6288132.2.3流域監(jiān)測預(yù)警體系總體設(shè)計(jì) 716432.2.4監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 7326232.2.5水質(zhì)模擬預(yù)測模型建設(shè) 9243752.2.6預(yù)警監(jiān)測決策支撐平臺建設(shè) 9121173數(shù)據(jù)分析 12165833.1數(shù)據(jù)可視化 12221393.2數(shù)據(jù)報(bào)警 1322943.2.1固定閾值預(yù)警 13250103.2.2窗口趨勢預(yù)警 13261473.2.3四分位數(shù)預(yù)警 14203034.體系應(yīng)用及管理成效 1523044.1?體系應(yīng)用 15128634.1.1流域水環(huán)境質(zhì)量分析模塊 15209254.1.2水質(zhì)GIS展示 1517964.1.3基于模型的水質(zhì)預(yù)警 15152624.1.4污染源排放監(jiān)控及溯源系統(tǒng) 16126564.1.5基于模型的應(yīng)急模擬模塊系統(tǒng) 1687744.2?管理成效 16290125.結(jié)論 175680參考文獻(xiàn) 171?建設(shè)背景在城市化的快速進(jìn)程中，城市河流的生態(tài)環(huán)境遭受了不同程度的破壞，水體自身的污染凈化功能和景觀功能降低，有的甚至成為黑臭水體，嚴(yán)重影響城市生態(tài)環(huán)境[1]。2015年《水污染防治行動(dòng)計(jì)劃》印發(fā)以來，南平市將水環(huán)境保護(hù)作為生態(tài)文明建設(shè)的重要內(nèi)容。2015年底，南平市市政府正式發(fā)布了《南平市水污染防治工作方案》，作為水十條在南平市的具體落地方案。河流應(yīng)急管理理念也應(yīng)由傳統(tǒng)被動(dòng)式向主動(dòng)式風(fēng)險(xiǎn)管理轉(zhuǎn)變，由目標(biāo)總量控制向環(huán)境容量總量控制轉(zhuǎn)變，以此達(dá)到依據(jù)預(yù)警監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)管理理念的轉(zhuǎn)變。富屯溪位于南平市北部，隨著城市規(guī)模的擴(kuò)大已成為穿越市區(qū)的一條內(nèi)河，生態(tài)功能和休閑景觀作用日益顯現(xiàn)。但由于上游礦產(chǎn)資源無序開發(fā)，中游生活面源污染嚴(yán)重以及下游的工業(yè)污染，富屯溪流域生態(tài)破壞嚴(yán)重，群眾反映強(qiáng)烈。2013年世界銀行批準(zhǔn)給南平市富屯溪流域水環(huán)境治理項(xiàng)目提供貸款1億美元，用于提高南平市城區(qū)的防洪排澇能力，改善富屯溪流域生態(tài)環(huán)境和城市人居環(huán)境。南平市利用世行貸款計(jì)劃實(shí)施了南平市富屯溪流域水環(huán)境治理工程項(xiàng)目，項(xiàng)目根據(jù)南平市城市發(fā)展總體規(guī)劃和富屯溪流域生態(tài)環(huán)境綜合整治規(guī)劃，主要建設(shè)內(nèi)容為：富屯溪河道修復(fù)工程，包括河道疏浚、堤岸加固、護(hù)坡、綠化及服務(wù)道路，改建排澇泵站及配套服務(wù)設(shè)施；修復(fù)改善富屯溪支流水系恢復(fù)其天然的雨水排泄功能；建立富屯溪全流域管理體系、水環(huán)境監(jiān)測體系、環(huán)境預(yù)警體系、礦山管理體系，制定上游礦區(qū)的環(huán)境保護(hù)計(jì)劃等。南平市富屯溪流域水質(zhì)監(jiān)測計(jì)劃及環(huán)境預(yù)警體系建設(shè)項(xiàng)目是南平市市富屯溪流域水環(huán)境治理工程項(xiàng)目中的一部分，目標(biāo)是從環(huán)境保護(hù)管理的角度提出富屯溪流域水質(zhì)監(jiān)測體系的建設(shè)方案，并在水質(zhì)監(jiān)測體系基礎(chǔ)上整合污染排放等相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、建設(shè)富屯溪流域水質(zhì)預(yù)警決策支持系統(tǒng)。本文重點(diǎn)介紹富屯溪流域水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警管理體系以該項(xiàng)目為例總結(jié)提煉了城市河流監(jiān)測預(yù)警體系構(gòu)建的方法，探究系統(tǒng)的建立對富屯溪流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善起到的作用。2?系統(tǒng)構(gòu)建2.1?技術(shù)路線流域水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警體系的構(gòu)建首先要通過對相關(guān)指導(dǎo)性政策文件進(jìn)行分析，明確管理目標(biāo)；對現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境保護(hù)監(jiān)管業(yè)務(wù)梳理，尤其是數(shù)據(jù)梳理，在摸清現(xiàn)有信息資源的基礎(chǔ)上，對監(jiān)測預(yù)警體系的構(gòu)建進(jìn)行總體設(shè)計(jì)[3]；根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案搭建預(yù)警監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，建立流域決策支撐模型，建設(shè)監(jiān)測預(yù)警決策支持信息化平臺，最終形成基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)和模擬分析技術(shù)的監(jiān)測預(yù)警體系。流域水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警體系構(gòu)建的技術(shù)路線如圖1所示。2.2?建設(shè)過程2.2.1研究區(qū)概況（1）水文情況。富屯溪是福建省南平市第一大溪，其水位水質(zhì)與沿溪兩岸人民休戚相關(guān)，對下游各地的影響也很大。1944年5月福建省水利局南平水利工程隊(duì)在順昌創(chuàng)設(shè)水文站，開始測量富屯溪的水位和流量等;1947年3月劃歸省水文總站管轄，1949年2月停測。建國后，人民政府于1950年7月重建洋口水文站，重行勘定流量段各斷面位置。測驗(yàn)點(diǎn)設(shè)在洋口運(yùn)木隊(duì)門前，于東經(jīng)117°55′，北緯26°48′，比馬尾羅星塔基面高115.96米，隸屬福州一等水文站。測驗(yàn)水位、比降、降水量、流量、含沙量、輸沙量、水化學(xué)、水污染等，并進(jìn)行水文預(yù)報(bào)。1958年又在河墩設(shè)立流量站，觀測支流仁壽溪水位和流量等。（2）水質(zhì)狀況。富屯溪素以山青水秀著稱，河水清澈，含沙量少，無污染。沿河鄉(xiāng)民多直接取河水飲用。1957年以后，隨著造紙、化學(xué)等工業(yè)的發(fā)展，廠礦廢水未經(jīng)凈化處理直接排入溪河，河水受到污染。1979年調(diào)查:全縣每年約有工業(yè)廢水18萬噸排入富屯溪，受檢水樣中五種有毒物質(zhì)，除六價(jià)鉻未檢出外，其它四種均有:汞最高檢出值0.007毫克/升，超過地面水及飲用水標(biāo)準(zhǔn)7倍，汞檢出率為57%;酚最高檢出值0.004毫克/升，檢出率14%，未超過地面水標(biāo)準(zhǔn);氰、砷也檢出過，但未超過安全標(biāo)準(zhǔn)。上述檢驗(yàn)結(jié)果，按水利部《地表水質(zhì)調(diào)查和評價(jià)提綱》所列分級標(biāo)準(zhǔn)，洋口的河水汞平均含量0.0027毫克/升，水質(zhì)屬四級重污染;南舟的河水汞平均含量0.001毫克/升，水質(zhì)屬二級輕污染;仁壽溪酚含量0.004毫克/升，水質(zhì)屬二級輕污染;麻溪口汞含量0.002毫克/升，水質(zhì)屬四級重污染。隨著工業(yè)發(fā)展，排入溪河的工業(yè)污水激增，1983年約549萬噸，四年增加30倍。河水污染日益嚴(yán)重，現(xiàn)已不宜直接飲用，魚群亦見減少。洋口水文站對富屯溪含沙量觀測，1954~1980年，26年平均年輸沙量97萬噸。1968年最多為216萬噸，1960年最少僅34.5萬噸。含沙量年平均每立方米0.072公斤，輸沙率每秒30.7公斤。（3）污染源分布情況。富屯溪上游污染源主要為：采選礦排放污染，面源污染，分布有大片農(nóng)田和葡萄種植基地及村鎮(zhèn)生活污染；向山工業(yè)園區(qū)，園區(qū)已完成管網(wǎng)鋪設(shè)，污水全部排入東部污水處理廠。此外上游建有2處濕地、1座初級處理工程，分別為高村濕地、南加甸濕地，但進(jìn)、出水水質(zhì)都較差；初級處理工程位于向山鎮(zhèn)小甸塘旁，設(shè)施運(yùn)行斷斷續(xù)續(xù)，處理效果不佳。富屯溪中游主要是金家莊工業(yè)園區(qū)污水排入王家莊污水處理廠、花山工業(yè)區(qū)污水排入東部污水處理廠。中游面源污染主要來源于為納入污水收集管網(wǎng)的生活面源和施工工地。富屯溪下游主要是慈湖高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，污水排入慈湖污水處理廠，金星鈦白集團(tuán)出水、馬鋼新區(qū)3個(gè)排口直接排入富屯溪。富屯溪下游沿岸居民分布較多，還存在污水尚未進(jìn)入污水處理廠，直接排入富屯溪。2.2.2監(jiān)測因子確定及監(jiān)控?cái)嗝娼母煌拖w客觀現(xiàn)狀、水質(zhì)模型模擬需求和富屯溪流域水質(zhì)污染狀況考慮，確定設(shè)置3個(gè)浮標(biāo)站對富屯溪進(jìn)行全面的水質(zhì)監(jiān)測，監(jiān)測參數(shù)包括溶解氧、電導(dǎo)率、水溫、pH、濁度、磷酸鹽、氨氮、COD多個(gè)參數(shù)。2.2.3流域監(jiān)測預(yù)警體系總體設(shè)計(jì)在對富屯溪流域管理目標(biāo)和現(xiàn)狀分析基礎(chǔ)上，對富屯溪流域監(jiān)測預(yù)警體系建設(shè)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。富屯溪流域監(jiān)測預(yù)警體系總體建設(shè)思路為“能發(fā)現(xiàn)、能說清、能決策”，通過監(jiān)測及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并預(yù)警報(bào)警，通過排放清單進(jìn)行溯源分析說清污染來源，通過決策支持平臺提供解決方案的效能分析。富屯溪流域監(jiān)測預(yù)警體系包含預(yù)警監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和報(bào)警預(yù)警及決策支持平臺兩大部分。2.2.4監(jiān)測預(yù)警網(wǎng)絡(luò)建設(shè)預(yù)警監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是整個(gè)體系的“眼”和“耳”，是感知富屯溪水質(zhì)變化、說清水質(zhì)現(xiàn)狀的最重要組成部分。本項(xiàng)目建的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)是富屯溪流域首次建立的反應(yīng)靈敏、反饋有效的監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。本項(xiàng)目建立前，慈湖河流域只在下游入長江口處設(shè)置了一個(gè)手工監(jiān)測斷面，監(jiān)測周期為1個(gè)月。因此，沒有詳細(xì)的歷史資料可供參考，需要進(jìn)行現(xiàn)場調(diào)查，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)布點(diǎn)規(guī)劃?，F(xiàn)場調(diào)查工作主要集中在2016年5月-2016年9月，對富屯溪干流進(jìn)行了走訪調(diào)查，并在重要斷面進(jìn)行了監(jiān)測。（1）富屯溪上游現(xiàn)場調(diào)查概況。富屯溪上游屬丘陵區(qū)，除靠近馬蕪高速往上游約600m的東河灣段河道的兩岸筑有防洪堤防外，上游河道基本上為無需堤防的天然河道。富屯溪上游東環(huán)路至湖南東路段河道兩側(cè)區(qū)域大部分為安徽工業(yè)大學(xué)用地，湖南東路至313省道河道兩側(cè)基本為農(nóng)田，在更上游基本為礦區(qū)及村鎮(zhèn)。上游地區(qū)主要污染風(fēng)險(xiǎn)源來自以向山工業(yè)區(qū)為主的點(diǎn)源和以廢舊礦區(qū)和農(nóng)業(yè)面源為主的面源。在現(xiàn)場調(diào)查期間，富屯溪上游水質(zhì)相對較好，但氨氮指標(biāo)超過了Ⅴ類水體標(biāo)準(zhǔn)。（2）富屯溪中游現(xiàn)場調(diào)查概況。富屯溪中游林里路斷面以上總控制流域面積為77.7km2，其中現(xiàn)有入河支流10條。富屯溪自東環(huán)路向西開始進(jìn)入已建成區(qū)，富屯溪中游左岸區(qū)域基本為建成區(qū)，主要是居住區(qū)，右岸區(qū)域大部分為正在開發(fā)的區(qū)域，為秀山新區(qū)。中游污染風(fēng)險(xiǎn)源包括：金家莊工業(yè)園區(qū)、花山工業(yè)園區(qū)等工業(yè)點(diǎn)源和王家山污水處理廠、東部污水處理廠等污水處理廠。此外，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況富屯溪右岸區(qū)域處于正在開發(fā)階段，面源污染較為嚴(yán)重。從現(xiàn)場水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果看，水質(zhì)指標(biāo)普遍高于上游。（3）富屯溪下游現(xiàn)場調(diào)查概況。下游富屯溪入江口上游300m處有犁尖灣河匯入；距入河口上游5.35km處有天然河支流匯入；除此之外，尚有7條支流水系匯入，富屯溪下游兩側(cè)現(xiàn)狀基本工業(yè)集中區(qū)和農(nóng)村。下游區(qū)域主要點(diǎn)源污染源為馬鋼工業(yè)區(qū)和慈湖污水廠，靠近入長江口存在農(nóng)村面源污染。根據(jù)現(xiàn)場勘查情況，由于點(diǎn)源污染控制措施比較到位下游水質(zhì)好于中游。布點(diǎn)規(guī)劃布點(diǎn)規(guī)劃原則：（1）監(jiān)測斷面在總體和宏觀上須能反映水系或所在區(qū)域的水環(huán)境質(zhì)量狀況。各斷面的具體位置須能反映所在區(qū)域環(huán)境的污染特征；盡可能以最少的斷面獲取足夠的有代表性的環(huán)境信息；同時(shí)還須考慮實(shí)際采樣時(shí)的可行性和方便性。（2）斷面位置應(yīng)避開死水區(qū)、回水區(qū)、排污口處，盡量選擇順直河段、河床穩(wěn)定、水流平穩(wěn)，水面寬闊、無急流、無淺灘處。（3）監(jiān)測斷面的布設(shè)應(yīng)考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，監(jiān)測工作的實(shí)際狀況和需要，要具有相對的長遠(yuǎn)性。（4）監(jiān)測斷面的設(shè)置數(shù)量，應(yīng)根據(jù)掌握水環(huán)境質(zhì)量狀況的實(shí)際需要，考慮對污染物時(shí)空分布和變化規(guī)律的了解、優(yōu)化的基礎(chǔ)上，以最少的斷面、垂線和測點(diǎn)取得代表性最好的監(jiān)測數(shù)據(jù)。（5）監(jiān)測斷面的設(shè)置需能夠反映流域主要支流對干流的影響，為流域監(jiān)管和模型模擬應(yīng)用提供流域邊界數(shù)據(jù)和水質(zhì)變化數(shù)據(jù)。（6）綜合考慮監(jiān)管需求和項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)情況，在有限的經(jīng)費(fèi)情況下綜合考慮各種因素，劃分優(yōu)先級，選擇相對重要的河段設(shè)置監(jiān)測斷面。。根據(jù)可研規(guī)劃，富屯溪流域水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)建設(shè)經(jīng)費(fèi)為200萬元左右，即使采用費(fèi)用較低的浮漂站建站方式，規(guī)劃經(jīng)費(fèi)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足初步建議方案中11個(gè)監(jiān)測斷面的建設(shè)需求，按照“急用先行，突出重點(diǎn)”的原則，對11個(gè)建議監(jiān)測斷面進(jìn)行篩選，最終選出3個(gè)斷面現(xiàn)行建設(shè)。浮漂站建設(shè)費(fèi)用主要包括：浮漂體、傳感器、通訊模塊等，其中浮漂體和傳感器占了大部分經(jīng)費(fèi)，因此在篩選斷面時(shí)首先選出水文、水質(zhì)都需監(jiān)測且監(jiān)測指標(biāo)較多的斷面。另一方面，由于斷面數(shù)量有限，要求篩選出來的斷面要能代表一段河段的水質(zhì)和水文總體狀況。綜上兩條原則，經(jīng)專家分析討論和現(xiàn)場勘查，推薦本期建設(shè)方案如下：監(jiān)測斷面擬設(shè)3個(gè)固定監(jiān)測斷面，運(yùn)用3個(gè)浮標(biāo)站的方式對富屯溪進(jìn)行全面的水質(zhì)監(jiān)測。根據(jù)當(dāng)前水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測儀表的發(fā)展現(xiàn)狀及本項(xiàng)目需求，為反映富屯溪水質(zhì)狀況，監(jiān)測參數(shù)包括溶解氧、電導(dǎo)率、水溫、pH值、濁度、磷酸鹽、COD、氨氮、水深、流量、流速多個(gè)參數(shù)。2.2.5水質(zhì)模擬預(yù)測模型建設(shè)利用EFDC水模型工具建立了富屯溪干流水質(zhì)模型，由于后續(xù)污染物溯源研究主要關(guān)注污染物空間位置，對河道斷面內(nèi)垂向濃度分布無明顯要求，故而垂向不分層，建立二維模型。模型空間概化采用凸四邊形網(wǎng)格（部分急彎、交匯等特殊區(qū)域?yàn)槿切危?，各網(wǎng)格之間的連接均為一維線性連接關(guān)系。由于研究區(qū)域范圍大，水系結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對部分河段在小范圍內(nèi)進(jìn)行裁彎取直的處理方式?？紤]了整體模擬范圍的空間尺度以及水流在常流量下流經(jīng)單元網(wǎng)格的流行時(shí)間，最終將河道劃分為106個(gè)長約200m、寬隨河道實(shí)際情況而變化的凸四邊形網(wǎng)格，垂直方向不分層。時(shí)間概化水動(dòng)力學(xué)模擬時(shí)間步長為10s，水質(zhì)模擬時(shí)間步長亦為20s。經(jīng)模型運(yùn)行調(diào)試后證明在此步長下，模型能夠穩(wěn)定運(yùn)行。2.2.6預(yù)警監(jiān)測決策支撐平臺建設(shè)構(gòu)建預(yù)警監(jiān)測決策支撐平臺首先要整合環(huán)境管理業(yè)務(wù)體系，從流域這一要素出發(fā)，整合環(huán)境保護(hù)管理部門內(nèi)外的水質(zhì)監(jiān)測、應(yīng)急、污染防治、信訪投訴、監(jiān)察等相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，建立數(shù)據(jù)動(dòng)態(tài)更新機(jī)制、建立污染排放清單，并通過現(xiàn)場勘查完善清單內(nèi)容，提升清單精度?；谝陨洗髷?shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)污染溯源功能，篩選出可能造成污染的企業(yè)，結(jié)合可視化技術(shù)在地圖上進(jìn)行直觀的展示。系統(tǒng)在發(fā)生突發(fā)性水環(huán)境污染事故時(shí)，啟動(dòng)決策分析平臺的應(yīng)急模擬功能，根據(jù)污染事故發(fā)生的位置，快速進(jìn)行污染物擴(kuò)散的應(yīng)急模擬分析，通過動(dòng)態(tài)圖形變化展現(xiàn)污染事故對水體水質(zhì)狀況的影響，為突發(fā)性水環(huán)境污染事故的發(fā)生采取有效的應(yīng)對措施提供技術(shù)參考。針對監(jiān)測異常、自動(dòng)監(jiān)控異常及監(jiān)測設(shè)備異常等情況，可通過任務(wù)管理模塊，南平市網(wǎng)格化管理相結(jié)合，將任務(wù)落實(shí)負(fù)責(zé)人，最終形成閉環(huán)管理。系統(tǒng)框架針對富屯溪現(xiàn)場調(diào)研情況，富屯溪流域水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警管理體系以物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)，融合水質(zhì)便攜式在線監(jiān)測技術(shù)、物聯(lián)通信技術(shù)和水質(zhì)模擬預(yù)警決策支持技術(shù)，形成了感知層、物聯(lián)層、智能層和決策支持層四層框架結(jié)構(gòu)見圖5。（1）感知層：采用建設(shè)的3座自動(dòng)浮標(biāo)站，通過無線和有線的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)與后臺控制中心實(shí)時(shí)聯(lián)絡(luò)，進(jìn)行富屯溪水質(zhì)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。（2）物聯(lián)層：在采用現(xiàn)有無線ongoing和有線數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)、基礎(chǔ)軟件將前端監(jiān)測設(shè)備采集到的數(shù)據(jù)傳輸至智能層，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)傳輸提供網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。（3）智能層：基于感知層的數(shù)據(jù)采集、物聯(lián)層的數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行數(shù)據(jù)的存儲、查詢及統(tǒng)計(jì)分析等功能，數(shù)據(jù)的智能層為水質(zhì)的監(jiān)控預(yù)警、基于GIS的數(shù)據(jù)展現(xiàn)等功能提供數(shù)據(jù)層面的支撐。（4）決策支持層：在利用平臺智能分析工具、模型的基礎(chǔ)上，進(jìn)行數(shù)據(jù)的分析及挖掘，為應(yīng)急事故的處理、污染治理的效果預(yù)測、水環(huán)境綜合管理決策提供技術(shù)支持，并進(jìn)行水質(zhì)現(xiàn)狀、水質(zhì)模擬結(jié)果及網(wǎng)格數(shù)據(jù)的可視化分析與動(dòng)態(tài)展示，為管理者的決策提供有效的技術(shù)支持。系統(tǒng)功能模塊設(shè)置（1）流域水環(huán)境質(zhì)量分析模塊。通過對富屯溪流域水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和手工監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集和分析，以多種形式對水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，對水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。提供監(jiān)測斷面詳細(xì)信息及排放數(shù)據(jù)查看功能。對流域的水質(zhì)現(xiàn)狀、水質(zhì)變化、水質(zhì)評價(jià)等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析展示。對超標(biāo)監(jiān)測斷面和異常設(shè)備進(jìn)行預(yù)警提示及相關(guān)查詢。（2）污染源排放監(jiān)控模塊。系統(tǒng)建立污染源檔案數(shù)據(jù)庫，通過與GIS地圖的結(jié)合可查看污染源分布情況。系統(tǒng)集成污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)展示污染源自動(dòng)監(jiān)控情況，對排放異常污染源進(jìn)行實(shí)時(shí)提醒，并在GIS地圖上通過圖層的切換進(jìn)行達(dá)標(biāo)、水質(zhì)類別的可視化展示。通過建立的污染源排放與流域的對應(yīng)關(guān)系，在污染事故發(fā)生時(shí)，啟動(dòng)系統(tǒng)的溯源分析功能，可追溯污染物的來源狀況，篩選出可能造成污染的企業(yè)，并在地圖上進(jìn)行直觀的展示，采取處理措施。（3）排放清單管理及應(yīng)急模擬模塊。系統(tǒng)建立富屯溪廢水污染源排放清單，說清污染源排放現(xiàn)狀與影響范圍，可集成展示多種污染負(fù)荷數(shù)據(jù)來源，并進(jìn)行對比分析。針對水污染防治管理工作的需求，基于水質(zhì)模型及歷史和現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，用戶可制定污染防治規(guī)劃、措施的情景方案，建立對應(yīng)的排放清單，模擬規(guī)劃、措施實(shí)施后可能產(chǎn)生的效果，對比不同方案間的治理效果，實(shí)現(xiàn)多情景分析，協(xié)助決策者制定最終治理方案。（4）應(yīng)急模擬模塊。系統(tǒng)在發(fā)生突發(fā)性水環(huán)境污染事故時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急模擬功能，根據(jù)污染事故發(fā)生的位置，污染物類別以及污染物進(jìn)入水體的方式，系統(tǒng)可以提供不同的事故模擬項(xiàng)目的建立方式，快速進(jìn)行污染物擴(kuò)散的應(yīng)急模擬分析，對污染物在水體中的擴(kuò)散狀況進(jìn)行預(yù)測模擬和預(yù)警，通過動(dòng)態(tài)圖形變化展現(xiàn)污染事故對水體水質(zhì)狀況的影響，為突發(fā)性水環(huán)境污染事故的發(fā)生采取有效的應(yīng)對措施提供技術(shù)參考。（5）模型管理模塊。在進(jìn)行不同情形下的水質(zhì)模擬時(shí)需要對模型的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，本系統(tǒng)可以對模擬所需的氣象數(shù)據(jù)、水動(dòng)力數(shù)據(jù)、模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)、模型的輸出配置、運(yùn)行、模擬結(jié)果及模擬的展示進(jìn)行調(diào)整，提供更精確的模擬條件參數(shù)。（6）任務(wù)管理。針對監(jiān)測異常、自動(dòng)監(jiān)控異常及監(jiān)測設(shè)備異常等情況，設(shè)置任務(wù)管理模塊，可在模塊中建立新任務(wù)，并將任務(wù)分配到負(fù)責(zé)人。并與南平市網(wǎng)格化管理相結(jié)合，任務(wù)分配精確定位。3數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)通過RESTAPI接收后，進(jìn)行清洗判斷，判別接收到的數(shù)據(jù)是否是有效數(shù)據(jù)，若是有效數(shù)據(jù)則直接進(jìn)行預(yù)警判別并進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲，預(yù)警發(fā)生異常則轉(zhuǎn)入數(shù)據(jù)預(yù)處理步驟:若是無效數(shù)據(jù)則將數(shù)據(jù)放入到異常數(shù)據(jù)列表中進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，隨后的數(shù)據(jù)放入到待清洗列表等待預(yù)處理。數(shù)據(jù)分析的梳理流程圖如圖3-1所示。3.1數(shù)據(jù)可視化這部分功能主要是為了能讓用戶及時(shí)快捷直觀的查看水質(zhì)情況，也要實(shí)現(xiàn)根據(jù)以往的綜合數(shù)據(jù)對未來的水質(zhì)情況進(jìn)行分析的功能，既然要在系統(tǒng)中實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)，必然是要通過儀器采集數(shù)據(jù)上傳到系統(tǒng)，那么采集數(shù)據(jù)到服務(wù)器是由多個(gè)傳感器采集到的數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到WEBAPI,通過API將數(shù)據(jù)存儲至HBasc,到前端展示是由數(shù)據(jù)分析模塊直接從HBasc里取出數(shù)據(jù)進(jìn)行求平均值(每天的平均值)分析，然后前端調(diào)用API通過百度的Echart插件作為折線圖展示四。過程圖如圖3-2所示:3.2數(shù)據(jù)報(bào)警3.2.1固定閾值預(yù)警固定閾值預(yù)警主要是基于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)值的基礎(chǔ)上采用固定的特定值進(jìn)行預(yù)警，當(dāng)采集到的數(shù)據(jù)中有超過這個(gè)特定值時(shí)，系統(tǒng)就會(huì)給出報(bào)警信息。根據(jù)國家地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB3838-2002所示地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)基本項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)限值，截取了部分?jǐn)?shù)據(jù)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下表3-3所示。我國地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中沒有直接的電導(dǎo)率和濁度的指標(biāo)，電導(dǎo)率指標(biāo)以表面活性劑、金屬離子、鹽類等指標(biāo)體現(xiàn)，濁度以懸浮物指標(biāo)體現(xiàn)。根據(jù)表3-3中給出的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，以II類水為標(biāo)準(zhǔn)(II類水適用于較為集中的生活飲用水)，我們選擇0.5的閩值對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)警，當(dāng)數(shù)據(jù)超過標(biāo)準(zhǔn)值0.5的時(shí)候給出報(bào)警信息。即假設(shè)-一個(gè)參數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值為P，存在一個(gè)數(shù)A>=P+0.5時(shí)，系統(tǒng)將運(yùn)行數(shù)據(jù)報(bào)警程序。當(dāng)然，這里的閩值也可以根據(jù)實(shí)際情況來設(shè)定。3.2.2窗口趨勢預(yù)警窗口趨勢預(yù)警主要是根據(jù)以前的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)展現(xiàn)的變化趨勢,來預(yù)警當(dāng)前數(shù)據(jù)是否超出了趨勢范圍。我們這里采用的是通過設(shè)定觀測的趨勢窗口(鄰域)大小，也就是根據(jù)以前的多少個(gè)觀測數(shù)據(jù)，來求某項(xiàng)監(jiān)測指標(biāo)的平均值，如果當(dāng)前監(jiān)測的數(shù)據(jù)超出了這個(gè)均值的某個(gè)鄰域范圍，就啟動(dòng)預(yù)警機(jī)制,給出報(bào)警信息。這種方法主要是針對水質(zhì)監(jiān)測中的污染剛剛發(fā)生階段就給出預(yù)警,方便決策時(shí)及時(shí)采取相應(yīng)措施，而不是比較在已經(jīng)發(fā)生并造成一-定影響后才采取措施。3.2.3四分位數(shù)預(yù)警四分位數(shù)預(yù)警方法是把監(jiān)測得到的所有水質(zhì)指標(biāo)數(shù)值按照從小到大的順序進(jìn)行排列，并根據(jù)排列緒果把數(shù)據(jù)分成四等份，剛好處于四個(gè)部分邊界的三個(gè)分割點(diǎn)的數(shù)值就是四分位數(shù)，這個(gè)預(yù)警方法就是利用這些四分位數(shù)來進(jìn)行分析預(yù)警。具體操作過程如下。先求出這些數(shù)據(jù)的中位數(shù)，再求出它們的下四分位數(shù)與上四分位數(shù)。中位數(shù)下邊部分的中位數(shù)就是下四分位數(shù)，用Q1表示，就是將中.位數(shù)左邊部分一分為二:中位數(shù)上邊部分的中位數(shù)就是上四分位數(shù),用Q3表示，就是將中位數(shù)上邊部分-分為二。我們看到,整個(gè)數(shù)據(jù)集被中位數(shù)、下四分位數(shù)、上四分位數(shù)分成了四份，每一份占25%，就是100%14=25%。四分位數(shù)就是五個(gè)數(shù)值:從下到上分別是，下界(最小數(shù))，下四分位數(shù)(Q1)、中位數(shù)(Q2)、上四分位數(shù)(Q3)、上界(最大數(shù))，如圖3-4所示。利用tukcytcst方法識別出可能的異常值，則最小估計(jì)值=Q1-K(Q3-21)，最大估計(jì)值=Q3+K(Q3-Q1)，K=1.5中度異常，K=3極度異常。體系應(yīng)用及管理成效4.1?體系應(yīng)用4.1.1流域水環(huán)境質(zhì)量分析模塊本模塊與對采集來的水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和手工監(jiān)測數(shù)據(jù)對水質(zhì)進(jìn)行分析，對水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)評價(jià)和有效監(jiān)督，并以多種形式對斷面水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行展示，展示水質(zhì)評價(jià)后的現(xiàn)狀及不同污染物的現(xiàn)狀。對超標(biāo)監(jiān)測斷面和異常設(shè)備進(jìn)行預(yù)警提示，并提供相關(guān)查詢。計(jì)算并展示所選區(qū)域、流域的水質(zhì)達(dá)標(biāo)現(xiàn)狀，和國家、省級考核目標(biāo)比較后，動(dòng)態(tài)提醒考核目標(biāo)達(dá)超標(biāo)情況，若未達(dá)到考核標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)還能提供進(jìn)一步查找超標(biāo)原因，定位到超標(biāo)的斷面，輔助政府監(jiān)管工作。4.1.2水質(zhì)GIS展示水環(huán)境質(zhì)量分析模塊的分析方法分析結(jié)果，與GIS地圖的結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)數(shù)據(jù)可視化效果。結(jié)合行政區(qū)邊界、河流等地圖元素，從地圖中更直觀的查看水質(zhì)現(xiàn)狀。對于超標(biāo)的監(jiān)測斷面，地圖中能直接通過圖標(biāo)發(fā)現(xiàn)，查找原因更迅速、更直接。在GIS地圖上，還可以切換水質(zhì)現(xiàn)狀和達(dá)標(biāo)情況分析主題，根據(jù)不同使用場景切換可視化展示內(nèi)容。4.1.3基于模型的水質(zhì)預(yù)警經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查、布點(diǎn)，確定監(jiān)測因子、監(jiān)控?cái)嗝?，對富屯溪干流流域范圍進(jìn)行空間概化，利用EFDC水模型工具建立了富屯溪干流水質(zhì)二維模型。考慮了整體模擬范圍的空間尺度以及水流在常流量下流經(jīng)單元網(wǎng)格的流行時(shí)間，最終將河道劃分為106個(gè)網(wǎng)格。時(shí)間概化，水動(dòng)力學(xué)模擬時(shí)間步長為10s，水質(zhì)模擬時(shí)間步長亦為20s。經(jīng)模型運(yùn)行調(diào)試后證明在此步長下，模型能夠穩(wěn)定運(yùn)行。在進(jìn)行不同情形下的水質(zhì)模擬時(shí)需要對模型的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，本系統(tǒng)可對模擬所需的氣象數(shù)據(jù)、水動(dòng)力數(shù)據(jù)、模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)、模型的輸出配置、運(yùn)行、模擬結(jié)果及模擬的展示進(jìn)行調(diào)整，提供更精確的模擬條件參數(shù)。水環(huán)境質(zhì)量數(shù)據(jù)結(jié)合模型工具，可對水環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行預(yù)警。還可模擬污染源新增后的水質(zhì)情況。當(dāng)發(fā)生水污染事件時(shí)，還可通過模型，模擬水環(huán)境整治措施的實(shí)施效果，為環(huán)境質(zhì)量監(jiān)管者提供科學(xué)的決策依據(jù)。4.1.4污染源排放監(jiān)控及溯源系統(tǒng)建立污染源檔案數(shù)據(jù)庫，通過與GIS地圖的結(jié)合可查看污染源分布情況，增強(qiáng)污染源數(shù)據(jù)的可視化展示效果。系統(tǒng)集成污染源自動(dòng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，實(shí)時(shí)展示污染源自動(dòng)監(jiān)控情況，對排放異常污染源進(jìn)行實(shí)時(shí)提醒。通過業(yè)務(wù)系統(tǒng)中建立的污染源排放與流域、斷面的對應(yīng)關(guān)系。在發(fā)生污染時(shí)，可啟用系統(tǒng)的溯源分析功能，可追溯污染來源，篩選出可能造成污染的企業(yè)，并在地圖上進(jìn)行直觀的展示，輔助政府決策，以便及時(shí)采取措施合理解決問題。4.1.5基于模型的應(yīng)急模擬模塊系統(tǒng)在發(fā)生突發(fā)性水環(huán)境污染事故時(shí)，啟動(dòng)應(yīng)急模擬功能，根據(jù)污染事故發(fā)生的位置，污染物類別以及污染物進(jìn)入水體的方式，系統(tǒng)可以提供不同的事故模擬項(xiàng)目的建立方式，對模擬所需的氣象數(shù)據(jù)、水動(dòng)力數(shù)據(jù)、模型網(wǎng)格數(shù)據(jù)、模型的輸出配置、運(yùn)行、模擬結(jié)果及模擬的展示進(jìn)行調(diào)整，提供更精確的模擬條件參數(shù)?？焖龠M(jìn)行污染物擴(kuò)散的應(yīng)急模擬分析，對污染物在水體中的擴(kuò)散狀況進(jìn)行預(yù)測模擬和預(yù)警，通過動(dòng)態(tài)圖形變化展現(xiàn)污染事故對水體水質(zhì)狀況的影響，為突發(fā)性水環(huán)境污染事故的發(fā)生采取有效的應(yīng)對措施提供技術(shù)參考。4.2?管理成效本文建立的管理體系，將以水資源、水安全、水環(huán)境、水生態(tài)、水文化“五位一體”的理念統(tǒng)領(lǐng)治水工作，以問題和目標(biāo)為導(dǎo)向，對水環(huán)境信息進(jìn)行全面整合管理，說清水環(huán)境現(xiàn)狀，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，為提升水環(huán)境監(jiān)管作支撐，為管理者綜合決策提供支撐。結(jié)論南平市富屯溪流域水質(zhì)監(jiān)測計(jì)劃及環(huán)境預(yù)警體系建設(shè)項(xiàng)目，從環(huán)境保護(hù)管理的角度提出富屯溪流域水質(zhì)監(jiān)測體系的建設(shè)方案，并在水質(zhì)監(jiān)測體系基礎(chǔ)上整合污染排放等相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)、建設(shè)富屯溪流域水質(zhì)預(yù)警決策支持系統(tǒng)。本文重點(diǎn)介紹了富屯溪流域水質(zhì)監(jiān)測預(yù)警管理體系的構(gòu)建過程及體系應(yīng)用管理成效。管理體系總體建設(shè)思路為“能發(fā)現(xiàn)、能說清、能決策”：基于水質(zhì)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)和手工監(jiān)測數(shù)據(jù)及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問題并預(yù)警報(bào)警；結(jié)合污染排放數(shù)據(jù)、系統(tǒng)建立的排放清單通過大數(shù)據(jù)分析，對水環(huán)境問題進(jìn)行溯源分析說清污染來源；富屯溪水體客觀現(xiàn)狀、水質(zhì)模型模擬需求和富屯溪流域水質(zhì)污染狀況考慮，通過模型模擬提供不同處理處置方案的效果，并對比不同方案的治理效能，從而為決策制定提供科學(xué)依據(jù)，為水環(huán)境的管理提供了一種有效的解決方案。探究系統(tǒng)的建立對富屯溪流域生態(tài)環(huán)境質(zhì)量改善起到的作用。參考文獻(xiàn)[1]鄭培超,楊晨,張航熙,王金梅,何適,尹義同,張莉.水質(zhì)COD的激光誘導(dǎo)熒光檢測方法研究[J/OL].激光雜志:1-9[2022-04-06]./kcms/detail/50.1085.TN.20220331.1346.012.html[2]楊作.布吉水質(zhì)凈化廠三期工程地基承載力檢測分析[J].水利科技與經(jīng)濟(jì),2022,28(03):153-158.[3]YangLiping,DriscolJoshua,SarigaiSarigai,WuQiusheng,LippittChristopherD.,MorganMelinda.Toward