水資源監(jiān)測(cè)下的質(zhì)量控制

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摘要:對(duì)省界斷面水量、取用水戶實(shí)時(shí)水量、省界斷面和重要水功能區(qū)的水質(zhì)以及飲用水水源地的實(shí)時(shí)水質(zhì)等水資源監(jiān)測(cè)類型及監(jiān)測(cè)方式方法展開了分析。基于分析結(jié)果，總結(jié)出了適用于水資源考核要求的水文站水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、取用水戶在線水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)及其存在的問(wèn)題。同時(shí)，提出了有關(guān)水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制方面的原則和方法，并對(duì)現(xiàn)有的水資源管理系統(tǒng)提出了一些有待改進(jìn)的合理化建議。

關(guān)鍵詞:監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù);數(shù)據(jù)質(zhì)量控制;監(jiān)控能力;水功能區(qū);水資源監(jiān)測(cè)

1研究背景

自2012年開始，我國(guó)開展了國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目的建設(shè)，其目的就是建立與用水總量控制、用水效率控制和水功能區(qū)限制納污相適應(yīng)的重要取水戶、重要水功能區(qū)和主要省界斷面三大監(jiān)控體系，以形成與實(shí)行最嚴(yán)格水資源管理制度相適應(yīng)的水資源監(jiān)控能力。目前，國(guó)家水資源管理系統(tǒng)收集的數(shù)據(jù)包括:①每小時(shí)的重要取水戶監(jiān)測(cè)點(diǎn)取用水量;②每6h的水源地水質(zhì)變化情況;③每天的大江大河省界水量斷面流量信息;④每個(gè)月的大江大河省界水質(zhì)斷面巡測(cè)信息。用于最嚴(yán)格水資源管理考核的數(shù)據(jù)應(yīng)力求全面、準(zhǔn)確、及時(shí)。隨著國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目后續(xù)項(xiàng)目的建設(shè)，以及水利基本建設(shè)項(xiàng)目的投入，各類水資源監(jiān)測(cè)站點(diǎn)將會(huì)得到逐漸完善，并隨著新儀器、新裝備的不斷進(jìn)步，其時(shí)效性亦會(huì)得到逐漸提高。然而，水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性受制于觀測(cè)手段、人員素質(zhì)以及利益博弈等方面的限制，難免會(huì)產(chǎn)生一些偏差甚至錯(cuò)誤。如何確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性，已成為實(shí)施“三條紅線”考核的關(guān)鍵。

2國(guó)家水資源監(jiān)測(cè)類型

國(guó)家水資源監(jiān)控能力建設(shè)項(xiàng)目涉及的水資源監(jiān)測(cè)類型包括:省界斷面水量監(jiān)測(cè)、取用水戶實(shí)時(shí)水量監(jiān)測(cè)、省界斷面和重要水功能區(qū)水質(zhì)監(jiān)測(cè)、飲用水水源地的實(shí)時(shí)水質(zhì)監(jiān)測(cè)等四大類。

2．1省界斷面水量監(jiān)測(cè)

省界斷面是指上下游分別穿越不同的省(自治區(qū)、直轄市)行政區(qū)界的主要河流(湖泊)的水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)斷面，或者是不同的省(自治區(qū)、直轄市)位于左右岸的河流(湖泊)的水質(zhì)水量監(jiān)測(cè)斷面。省界斷面水量監(jiān)測(cè)主要是依托現(xiàn)有的水文站網(wǎng)。由于水文站一般被要求設(shè)立在河岸順直、水流平順的河段，省界斷面處有的不能滿足水文站設(shè)立要求，現(xiàn)有省界水文站通常并不一定位于真正的省界處。如果省界斷面上下游附近沒(méi)有大支流入?yún)R，那么其上下游水文站的水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以基本上代表省界斷面的或通過(guò)一定的轉(zhuǎn)換關(guān)系換算成省界斷面的水量成果?，F(xiàn)階段，對(duì)絕大多數(shù)的水文站流量過(guò)程不能完全做到實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，大多是采取流速面積法，利用機(jī)械流速儀進(jìn)行人工測(cè)流。但是流速儀只能測(cè)得一個(gè)點(diǎn)的流速，對(duì)一個(gè)過(guò)水?dāng)嗝娴钠骄魉傩枰獪y(cè)量幾十個(gè)點(diǎn)的流速才能得到較為準(zhǔn)確的平均流速，如此費(fèi)時(shí)費(fèi)力，達(dá)不到實(shí)時(shí)在線的目的［1］。對(duì)大江大河應(yīng)用較多的走航式聲學(xué)多普勒流速剖面儀，能同時(shí)測(cè)得多根垂線流速分布以及水深信息，但是其流量計(jì)算仍采用的是流速－面積法，這樣亦無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線。水文站已實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)在線測(cè)流方法主要有聲學(xué)法(時(shí)差法、固定式ADCP、雷達(dá)法等)、堰槽法以及比降面積法等。(1)聲學(xué)法。①聲學(xué)時(shí)差法流速儀是通過(guò)測(cè)量順流、逆流時(shí)聲波在斷面間傳播的時(shí)間差來(lái)計(jì)算水層的平均流速，通過(guò)水層流速與斷面平均流速的關(guān)系計(jì)算出實(shí)時(shí)流量。②固定式ADCP根據(jù)測(cè)量的代表性點(diǎn)、水平線或垂線流速分布，通過(guò)關(guān)系模型得到斷面平均流速，從而計(jì)算出實(shí)時(shí)流量［2］。③雷達(dá)法則主要是測(cè)定水面流速，并通過(guò)率定的水面流速系數(shù)來(lái)計(jì)算斷面的流量。(2)堰槽法使用的堰槽主要有三角形薄壁堰、矩形薄壁堰、寬頂堰以及巴歇爾槽等。只要能測(cè)得水位，就可以運(yùn)用較穩(wěn)定的轉(zhuǎn)換公式計(jì)算得到流量。因?yàn)橐诤拥郎辖ㄒ谎呋虿?，只能用于小流量測(cè)量，其使用限制顯而易見(jiàn)。(3)比降－面積法是一種通過(guò)觀測(cè)比降，利用水力學(xué)公式來(lái)推算流量的方法。該方法適用于河段順直、河床穩(wěn)定、無(wú)經(jīng)常性沖淤變化、糙率具有較好的變化規(guī)律、歷年水位流量關(guān)系較穩(wěn)定的河流或渠道。因?yàn)樵摲椒▋H需要觀測(cè)水位，所以可以很方便地實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)。

2．2取用水戶實(shí)時(shí)水量監(jiān)測(cè)

我國(guó)將取用水分為河道內(nèi)用水和河道外用水兩類。(1)河道內(nèi)用水是指河道內(nèi)水資源的利用，包括水運(yùn)、漁業(yè)、旅游、沖沙以及生態(tài)環(huán)境用水等，只是利用水的動(dòng)能、勢(shì)能、水域，水量全部回歸河道，不具備消耗特性，但可能會(huì)改變水資源的時(shí)空分布。(2)河道外用水是指通過(guò)提、蓄、引等不同的方式而調(diào)出的水量，如工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水和城市生活用水等，這類用水具有消耗的特性，只有部分水量回歸河道甚至完全不回歸。2．2．1河道內(nèi)用水的監(jiān)測(cè)河道內(nèi)取用水戶的用水情況，主要是通過(guò)現(xiàn)有的水文站進(jìn)行監(jiān)測(cè)。當(dāng)現(xiàn)有的水文站網(wǎng)完全不能滿足監(jiān)測(cè)水資源的時(shí)空變化需要時(shí)，則需要配合使用水工建筑物推流、電功率推流等方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。堰、閘和涵洞等水工建筑物，只要水流情況符合水力學(xué)的計(jì)算條件，能夠確定流量系數(shù)，就能通過(guò)觀測(cè)水位和閘門開啟的高度來(lái)推算流量，并能實(shí)現(xiàn)水量的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)［3］。在我國(guó)水資源管理中，水電站發(fā)電用水量一般是采用電功率法推算的水輪機(jī)過(guò)流量，與其他過(guò)流設(shè)施的過(guò)流量相加而得到水電站的下泄流量［4］。電功率取決于通過(guò)水輪發(fā)電機(jī)的流量和上游水頭或上下游的水位差，可由水電站的電功儀表讀得，利用水輪機(jī)的效率系數(shù)和上下游的水位差，即可推求出流量。2．2．2河道外用水的監(jiān)測(cè)河道外用水又可分為明渠和管道兩種輸水方式。其中，明渠的流量監(jiān)測(cè)與水文站的在線監(jiān)測(cè)方式類似。目前，管道流量測(cè)量的主要方式有:由超聲波管道流量計(jì)、電磁管道流量計(jì)、水表等儀器直接測(cè)量，以及由泵站機(jī)組的特性曲線推算流量?jī)煞N測(cè)量方式。無(wú)論采用超聲波流量計(jì)還是電磁流量計(jì)，均屬于非接觸式儀表，只適宜于測(cè)量不易接觸和觀察的流體以及大管徑流量。以上流量計(jì)，不用在流體中安裝測(cè)量元件，不會(huì)改變流體的流動(dòng)狀態(tài)，不產(chǎn)生附加阻力，儀表的安裝及檢修均可不影響生產(chǎn)管線的運(yùn)行。機(jī)械式水表由于成本較低而得到了普遍應(yīng)用，但是管路中的雜質(zhì)、水垢容易造成運(yùn)行數(shù)據(jù)不準(zhǔn)、堵塞等現(xiàn)象，雖然加裝濾網(wǎng)和磁性過(guò)濾器可以濾除較大顆粒雜質(zhì)及磁性物質(zhì)，但是仍有微粒雜質(zhì)無(wú)法濾除，一定累積后會(huì)影響計(jì)量的精度。通過(guò)泵站提水由泵站機(jī)組特性曲線推算流量的方法簡(jiǎn)單，只要監(jiān)測(cè)泵站機(jī)組的功率，通過(guò)效率曲線即可推算出提取的流量。但是這樣取得的流量精度較低，滿足不了水資源管理的需求，只是在一些對(duì)流量精度要求不高，其他監(jiān)測(cè)方式困難時(shí)應(yīng)用。

2．3省界斷面和重要水功能區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)

省界斷面水質(zhì)監(jiān)測(cè)、重要水功能區(qū)國(guó)控監(jiān)測(cè)點(diǎn)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，原則上都采用巡測(cè)的方式。由負(fù)責(zé)水功能區(qū)監(jiān)測(cè)任務(wù)的流域環(huán)境中心、流域水環(huán)境分中心、省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心以及省水環(huán)境監(jiān)測(cè)分中心的水環(huán)境實(shí)驗(yàn)室完成。水環(huán)境實(shí)驗(yàn)室按照與建立水功能區(qū)限制納污指標(biāo)體系和監(jiān)督考核的能力相適應(yīng)的要求，參照水利部頒布的《水文基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)及技術(shù)裝備標(biāo)準(zhǔn)》(SL276－2002)標(biāo)準(zhǔn)配置設(shè)備［5］。所配備的分析儀器主要包括:便攜式多參數(shù)監(jiān)測(cè)儀、水質(zhì)等比例采樣器、氣相色譜質(zhì)譜儀、等離子發(fā)射光譜儀、氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜儀、原子吸收分光儀、紫外可見(jiàn)分光光度儀、分光光度儀、原子熒光分光光度儀、生物毒性分析儀、總有機(jī)碳測(cè)定儀、總α、β測(cè)定儀以及葉綠素測(cè)定儀等［6］。

2．4飲用水水源地實(shí)時(shí)水質(zhì)監(jiān)測(cè)

全國(guó)重要飲用水地表水源地水質(zhì)監(jiān)測(cè)采用水質(zhì)駐測(cè)的方式，即配備水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備包括采樣設(shè)施、水樣處理系統(tǒng)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備(常規(guī)參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、COD自動(dòng)測(cè)定儀、氨氮自動(dòng)測(cè)定儀、總磷自動(dòng)測(cè)定儀、總氮自動(dòng)測(cè)定儀)、數(shù)據(jù)通信傳輸系統(tǒng)、供電供水以及附屬設(shè)施等。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)方法主要有電磁光譜法、化學(xué)分析法等，這些方法主要用于實(shí)時(shí)監(jiān)控和預(yù)警監(jiān)視。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目除了基本的常規(guī)五參數(shù)(水溫、pH、電導(dǎo)率、溶解氧和濁度)以外，主要監(jiān)測(cè)以高錳酸鹽指數(shù)、氨氮為代表的水質(zhì)指標(biāo)［7］。

3水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)

從水資源監(jiān)測(cè)類型的角度進(jìn)行分析，則可將水資源監(jiān)測(cè)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)分為以下幾類:①利用現(xiàn)有水文站點(diǎn)所獲取的水量數(shù)據(jù);②取用水戶在線監(jiān)測(cè)設(shè)備獲取的水量數(shù)據(jù);③通過(guò)巡測(cè)取樣由水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室獲取的水質(zhì)數(shù)據(jù);④通過(guò)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站獲取的水質(zhì)數(shù)據(jù)。

3．1水文站水量數(shù)據(jù)

現(xiàn)有水文站一般為收集河流主要控制節(jié)點(diǎn)水文資料的基本水文站、為防汛提供實(shí)時(shí)水情的防汛水文站，還有就是為水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)、科學(xué)研究及其他公共要求提供數(shù)據(jù)的專用水文站。目前，專門用于水資源管理考核的省界斷面水文站數(shù)量較少。從監(jiān)測(cè)方式的角度來(lái)看，水文站的水位過(guò)程能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)，絕大多數(shù)測(cè)站沒(méi)有實(shí)現(xiàn)在線測(cè)流。如果需要實(shí)時(shí)流量，一般有以下2種處理方式:①采用水位和流量插值方式自動(dòng)獲取;②是由測(cè)站技術(shù)人員經(jīng)過(guò)綜合分析確定相應(yīng)流量后，再通過(guò)人工置數(shù)方式報(bào)出。對(duì)于水位流量呈單一關(guān)系的測(cè)站，流量自動(dòng)計(jì)算較為容易，但是對(duì)于一些較復(fù)雜的情況，則很難簡(jiǎn)單地依靠水位流量關(guān)系來(lái)自動(dòng)轉(zhuǎn)換。報(bào)送流量主要依靠水文專業(yè)人員依據(jù)有限的實(shí)測(cè)流量點(diǎn)據(jù)，對(duì)測(cè)站水位流量關(guān)系變化趨勢(shì)的分析判斷，通過(guò)外推插值獲取。然而受經(jīng)驗(yàn)及個(gè)別測(cè)點(diǎn)的影響，容易出現(xiàn)偏差。往往在新的測(cè)點(diǎn)出現(xiàn)后，流量的臨時(shí)繩套線需要重新修正，容易造成流量計(jì)算值的誤差，并出現(xiàn)上下“跳動(dòng)”的現(xiàn)象。因此，第一種方式可能會(huì)存在較大的誤差;后一種方式實(shí)際上仍然為人工方式，并非真正意義上的實(shí)時(shí)在線，與水資源監(jiān)測(cè)要求得到每天流量信息的需求存在一定的差距。從信息傳輸流程的角度來(lái)看，水文站將實(shí)時(shí)信息通過(guò)信息傳輸網(wǎng)絡(luò)傳送到水情分中心;水情分中心接收所轄測(cè)站的水情信息，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、校驗(yàn)、入庫(kù)、編碼，再轉(zhuǎn)發(fā)到上一級(jí)水情分中心或流域水情中心;流域水情中心分發(fā)至流域水資源管理系統(tǒng)，由流域水資源管理系統(tǒng)將其上傳至國(guó)家水資源管理系統(tǒng)。在傳輸?shù)倪^(guò)程中，水情分中心、流域水情中心均需經(jīng)過(guò)一個(gè)嚴(yán)格的審核過(guò)程，因此有關(guān)測(cè)驗(yàn)誤差會(huì)在該過(guò)程中很快被發(fā)現(xiàn)并得到改正，從而能夠保證進(jìn)入國(guó)家水資源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)正確。實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)盡管存在著一定的誤差，但完全可用于預(yù)警，而且經(jīng)過(guò)整編后的數(shù)據(jù)可用于考核評(píng)估工作。

3．2取用水戶在線監(jiān)測(cè)水量數(shù)據(jù)

對(duì)于采用明渠取水的取用水戶，在線監(jiān)測(cè)方式與現(xiàn)有水文站的在線監(jiān)測(cè)方式基本類似。而對(duì)取用戶所采用的明渠斷面大多系人工開掘，水面較窄、斷面規(guī)則工整，且水位、流量變幅不大，水流流態(tài)較為穩(wěn)定，流量監(jiān)測(cè)條件較好。從明渠監(jiān)測(cè)方法的角度來(lái)看，①水工建筑物推流取決于流量系數(shù)，其流量系數(shù)主要通過(guò)模型試驗(yàn)得到，未開展模型試驗(yàn)的水工建筑物流量系數(shù)多采用水力學(xué)給出的流量系數(shù)經(jīng)驗(yàn)公式和查算圖表，且主要是根據(jù)大量的試驗(yàn)資料進(jìn)行綜合歸納;②電功率法推流精度取決于水輪發(fā)電機(jī)的效率，效率系數(shù)曲線均在出廠時(shí)已給出，有的需通過(guò)水力學(xué)方法進(jìn)行計(jì)算，有的需通過(guò)模型試驗(yàn)得到;③聲學(xué)法是通過(guò)大量的同步流量測(cè)次率定，確定代表點(diǎn)、代表線與斷面流速、表面流速與斷面流速之間的相關(guān)關(guān)系。從管道監(jiān)測(cè)方法的角度來(lái)看，電磁管道流量計(jì)是應(yīng)用導(dǎo)體在磁場(chǎng)中作切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)，測(cè)量?jī)啥怂a(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)來(lái)計(jì)算導(dǎo)電流體的流量［6］;運(yùn)用聲學(xué)時(shí)差法管道流量計(jì)可以測(cè)量滿管水流的某一個(gè)或幾個(gè)直徑的平均流速，也可測(cè)量平行的幾個(gè)水層的平均流速，由測(cè)得的流速推算出管道的平均流速再來(lái)推算流量［7］;聲學(xué)多普勒管道流量計(jì)是測(cè)量管道內(nèi)一個(gè)或幾個(gè)聲束上的平均流速，按已率定的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算管道的內(nèi)徑流量［8］;機(jī)械水表是通過(guò)葉片的轉(zhuǎn)速與平均流速建立的關(guān)系來(lái)推求流量，其關(guān)系一般是在儀器出廠前就已給定;泵站提水機(jī)組特性曲線已在出廠前率定，按實(shí)際工況計(jì)算即可計(jì)算出流量。從信息傳輸流程的角度來(lái)看，取用水戶將實(shí)時(shí)信息通過(guò)傳輸網(wǎng)絡(luò)直接傳送到省或國(guó)家水資源管理系統(tǒng)，再由國(guó)家水資源管理系統(tǒng)與流域和省共享，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)［9］。全自動(dòng)采集傳輸過(guò)程，能使數(shù)據(jù)以最快的速度到達(dá)中央平臺(tái)，但數(shù)據(jù)缺乏必要的審核過(guò)程。由于利益沖突的緣故，取用水戶與上傳的取用水量數(shù)據(jù)有天然的抵觸情緒，可能會(huì)采取斷電、造假甚至損壞計(jì)量設(shè)施的情況，導(dǎo)致出現(xiàn)數(shù)據(jù)不連續(xù)、不真實(shí)、不穩(wěn)定的問(wèn)題。盡管可以通過(guò)滑動(dòng)平均等方法去除跳躍成份，但無(wú)法對(duì)數(shù)據(jù)的真實(shí)性進(jìn)行判斷，更不可能恢復(fù)丟失的數(shù)據(jù)。

3．3實(shí)驗(yàn)室水質(zhì)數(shù)據(jù)

從采樣分析方法的角度來(lái)看，因斷面數(shù)量巨大，很難大面積采用在線監(jiān)測(cè)的方式［10］，只能采取巡測(cè)取樣結(jié)合實(shí)驗(yàn)室分析的方法，而且采樣頻次不可能很多。國(guó)家對(duì)室驗(yàn)室水質(zhì)分析方法有著嚴(yán)格的規(guī)定，所配備的設(shè)備均是市場(chǎng)上成熟可靠的產(chǎn)品，具有國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督局頒發(fā)的產(chǎn)品生產(chǎn)許可證、計(jì)量認(rèn)證;每年對(duì)各水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行的計(jì)量認(rèn)證，確保了水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室分析的精度和可靠性。但是傳統(tǒng)的人工現(xiàn)場(chǎng)水樣采集、化驗(yàn)方式周期太長(zhǎng)，難于及時(shí)、準(zhǔn)確地反映水質(zhì)變化的性質(zhì)和過(guò)程。從信息傳輸流程的角度來(lái)看，通過(guò)巡測(cè)得到水樣，由水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室分析獲得數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)校核、審查等過(guò)程輸入水質(zhì)數(shù)據(jù)庫(kù)。省界斷面及省界緩沖區(qū)的水質(zhì)數(shù)據(jù)需經(jīng)各省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心和流域水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心審核后進(jìn)入國(guó)家水資源管理系統(tǒng)，水功能區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)則需經(jīng)各省水環(huán)境監(jiān)測(cè)中心審核后進(jìn)入國(guó)家水資源源管理系統(tǒng)。因此，實(shí)驗(yàn)室的水質(zhì)數(shù)據(jù)在分析、傳輸?shù)倪^(guò)程中，均會(huì)受到嚴(yán)格審核過(guò)程的控制，其質(zhì)量和精度均能夠得到保證。盡管監(jiān)測(cè)頻次略顯不足，但是可供考核評(píng)估工作使用。

3．4水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

從監(jiān)測(cè)儀器工作方式的角度來(lái)看，由于自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間，自動(dòng)監(jiān)測(cè)與手工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)之間的不一致問(wèn)題嚴(yán)重，國(guó)家關(guān)于自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)的各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)體系還未建立起來(lái)，運(yùn)用這些數(shù)據(jù)的法律地位比較尷尬［11］。由于水質(zhì)自動(dòng)站大多數(shù)都位于較偏僻的地方，供電環(huán)境較差，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)臨時(shí)斷電等情況，可能會(huì)導(dǎo)致停止運(yùn)行而缺測(cè)量數(shù)據(jù)。因此水質(zhì)自動(dòng)站一般用于預(yù)警，而考核評(píng)估則仍主要采用的是實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。從信息傳輸流程的角度來(lái)看，由于水質(zhì)自動(dòng)站大多都是依托于水文機(jī)構(gòu)或水環(huán)境保護(hù)機(jī)構(gòu)，傳輸至省或流域管理系統(tǒng)后，根據(jù)自身的質(zhì)量管理要求，會(huì)對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷和處理，并會(huì)將不合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)剔除或修正。同時(shí)，每隔一定時(shí)期或在更換化學(xué)試劑時(shí)，會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)分析方法與自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器方法的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)分析，從而保證了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。由于自動(dòng)站的大量建設(shè)，現(xiàn)有的人力已無(wú)法面對(duì)海量水質(zhì)的在線數(shù)據(jù)，有較多水質(zhì)自動(dòng)站是采用委托方式進(jìn)行觀測(cè)的，因此在其質(zhì)量控制體系未建立之前，其數(shù)據(jù)的可靠性值得懷疑。

4監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量控制

從水資源監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的特點(diǎn)來(lái)看，水文站、水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室因受到嚴(yán)格的質(zhì)量體系控制，數(shù)據(jù)質(zhì)量較高。取用戶水量自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、水源地水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)因質(zhì)量控制不嚴(yán)謹(jǐn)，數(shù)據(jù)質(zhì)量有待提高。

4．1省界斷面質(zhì)量控制

鑒于水文監(jiān)測(cè)與水資源監(jiān)測(cè)對(duì)成果要求有所區(qū)別，水文監(jiān)測(cè)以控制過(guò)程量及轉(zhuǎn)折點(diǎn)為目的，并以防洪測(cè)報(bào)為重點(diǎn)開展工作;水資源監(jiān)測(cè)要求流量過(guò)程具有完整性，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注枯水過(guò)程和最小流量。因此，為了滿足水資源監(jiān)測(cè)的要求，對(duì)已成熟的水文質(zhì)量控制提出了更高的要求。由于常規(guī)水文監(jiān)測(cè)不能滿足水資源監(jiān)測(cè)的逐日流量過(guò)程要求，需大量采用水位流量關(guān)系轉(zhuǎn)換。目前，我國(guó)常用的流量轉(zhuǎn)換方法主要包括:水位流量單一線法、變動(dòng)綜合線法、經(jīng)驗(yàn)繩套法、綜合落差指數(shù)法以及繩套水位流量直接轉(zhuǎn)換的差分方程模型等方法。因此，為了滿足水資源監(jiān)測(cè)的要求，測(cè)站或分中心人員應(yīng)密切關(guān)注水位流量關(guān)系的變化，視流量實(shí)測(cè)點(diǎn)據(jù)對(duì)水位流量關(guān)系進(jìn)行調(diào)整。為滿足考核評(píng)估要求，除按年進(jìn)行整編以外，還應(yīng)盡可能地縮短整編歷時(shí)。對(duì)于采用在線測(cè)量的水文站，其選擇的代表點(diǎn)線是在特定地點(diǎn)、配合特定安裝方式建立的，因此不具有普遍性。一旦更換地點(diǎn)和安裝方式后，需重新對(duì)其關(guān)系進(jìn)行率定。為了尋找最優(yōu)的代表點(diǎn)線，應(yīng)采用多種方案參數(shù)進(jìn)行比較，開展大量的合理性分析，進(jìn)而優(yōu)選出最好的關(guān)系。每年還應(yīng)安排必要的巡測(cè)測(cè)次，率定代表點(diǎn)線是否發(fā)生變化。對(duì)于使用堰槽法測(cè)流，雖然水位流量關(guān)系較為穩(wěn)定，但是為了適應(yīng)實(shí)際環(huán)境的變化，提高流量測(cè)量精度，還是應(yīng)運(yùn)用流速儀法測(cè)得的流量對(duì)堰槽水位流量關(guān)系進(jìn)行校核。而對(duì)于堰槽法、電磁法，則需實(shí)施停水改渠和定期維護(hù)。對(duì)于使用比降面積法測(cè)流，比降水尺的設(shè)立需通過(guò)在兩岸不同地點(diǎn)的對(duì)比觀測(cè)予以確定。糙率不僅會(huì)隨著水位、比降等因素發(fā)生變化，而且會(huì)隨時(shí)間而發(fā)生改變，因此河道形狀、床面組成的變化以及測(cè)站附近水工設(shè)施對(duì)水流形態(tài)的影響等，都會(huì)引起糙率發(fā)生變化。所以，對(duì)于糙率應(yīng)采用當(dāng)年或鄰近年份的實(shí)測(cè)資料進(jìn)行計(jì)算校正。

4．2取用水戶在線監(jiān)測(cè)水量數(shù)據(jù)

對(duì)于采用水工建筑物推流，由于受試驗(yàn)的條件和技術(shù)水平的限制，流量系數(shù)產(chǎn)生誤差是不可避免的。因流量系數(shù)會(huì)受多種因素的影響，如泥沙沖淤會(huì)使流量系數(shù)與有關(guān)水力因素的單值關(guān)系受到破壞，會(huì)導(dǎo)致率定成果不穩(wěn)定或采用成果不可靠。因此，每隔一定時(shí)期就應(yīng)開展流量系數(shù)的率定工作，該項(xiàng)工作主要通過(guò)在其下游開展水文巡測(cè)進(jìn)行。對(duì)于采用電功率法推流，無(wú)論何種方式得到的效率曲線，均會(huì)與實(shí)際情況存在著一定的差異。電廠運(yùn)行后應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)流量來(lái)率定效率曲線，得到單機(jī)或綜合的功率與效率的關(guān)系曲線，然后根據(jù)開機(jī)的情況運(yùn)用不同的曲線來(lái)推算流量。管道超聲波流量計(jì)、電磁流量計(jì)測(cè)量誤差的原因很多，包括儀表選型、安裝環(huán)境、安裝方法、使用及其維護(hù)等諸多因素，其誤差主要來(lái)源于管道內(nèi)非滿管或含有氣體、空間電磁波干擾、管內(nèi)附著層及非對(duì)稱流動(dòng)等。因此，為了保證精度，應(yīng)盡量將流量計(jì)安裝在自下而上流動(dòng)的垂直管道上，如果需水平安裝，則應(yīng)安裝在管道的最低端。電磁流量計(jì)為克服空間電磁波干擾，應(yīng)盡量遠(yuǎn)離如大電機(jī)、大變壓器和電力電纜附近等強(qiáng)磁場(chǎng)，采用縮短電纜長(zhǎng)度、將電纜單獨(dú)穿在接地鋼管內(nèi)等屏蔽措施。針對(duì)管內(nèi)的附著層，在選擇管道時(shí)，應(yīng)盡量選用難附著沉淀的襯里，采用機(jī)械法或化學(xué)定期清洗法，還可以通過(guò)管徑的選擇來(lái)提高流速，起到自動(dòng)清洗管道的目的。為了保證流速按同心圓分布，不造成管道的非對(duì)稱流動(dòng)，流量計(jì)的上游應(yīng)有足夠的直管段(5D以上)，而且流量計(jì)的內(nèi)徑應(yīng)與上下游一定范圍內(nèi)的管道內(nèi)徑相同。所有使用儀器監(jiān)測(cè)的取用水戶，應(yīng)確保儀器在有效使用期內(nèi)，并1a一次或定期到有資質(zhì)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行儀器鑒定和認(rèn)證。由于取用水戶數(shù)據(jù)缺乏必要的校審程序，同時(shí)國(guó)家與取用水戶之間存在著利益博弈關(guān)系，因此對(duì)取用水戶監(jiān)測(cè)應(yīng)指定監(jiān)管單位，最好由監(jiān)管單位對(duì)在線數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行評(píng)判。而現(xiàn)有的水資源管理系統(tǒng)缺少有關(guān)這一部分的設(shè)計(jì)，取用水戶的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不能實(shí)時(shí)到達(dá)水資源監(jiān)管單位，缺乏必要的連通信息途徑。一旦大量有錯(cuò)誤的信息進(jìn)入國(guó)家水資源管理系統(tǒng)，則將會(huì)導(dǎo)致無(wú)法對(duì)用水戶實(shí)施考核。

4．3水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

目前，所有水功能區(qū)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)全部來(lái)源于各省、各流域機(jī)構(gòu)的水質(zhì)室驗(yàn)室，因此水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的儀器設(shè)備應(yīng)全部采用國(guó)家認(rèn)可的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器，以確保精度能夠滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的要求。各水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室應(yīng)每隔一定時(shí)間開展一次水質(zhì)計(jì)量認(rèn)證，對(duì)正在使用的各類儀器采用盲樣測(cè)驗(yàn)檢驗(yàn)，做到不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)就不讓投入運(yùn)行。同時(shí)，對(duì)于水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的各類儀器應(yīng)按要求定期率定，對(duì)提供的數(shù)據(jù)應(yīng)校審手續(xù)齊全，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)正確。

4．4水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)

水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)采用的儀器、方式、數(shù)據(jù)質(zhì)量檢查與審核等方面與水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室之間有較大的差異。為了保證水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確、可靠，需要構(gòu)建完善的質(zhì)量控制體系，才能保證水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確完整。無(wú)論對(duì)于托管站還是水文、環(huán)境部門自已運(yùn)行的水質(zhì)自動(dòng)站，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員均應(yīng)實(shí)時(shí)跟蹤檢查數(shù)據(jù)，對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常數(shù)據(jù)及時(shí)予以判斷和處理，并做好記錄。有條件的應(yīng)建立計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)審核系統(tǒng)，將不合理的數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)剔除或修正，以確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)要執(zhí)行三級(jí)審核制度，按周報(bào)告監(jiān)測(cè)結(jié)果。應(yīng)定期檢查各種儀器輸出量程與軟件控制輸出量程的一致性、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)下載的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)顯示的數(shù)據(jù)與儀器表頭顯示的數(shù)據(jù)的一致性。當(dāng)自動(dòng)站意外斷電且再度上電時(shí)，應(yīng)能自動(dòng)排出斷電前正在測(cè)定的試樣和試劑、自動(dòng)清洗各通道、自動(dòng)復(fù)位到重新開始測(cè)定的狀態(tài)。應(yīng)將自動(dòng)站運(yùn)行的故障信息和監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)同步傳輸至監(jiān)測(cè)部門，由實(shí)驗(yàn)室人員對(duì)其數(shù)據(jù)的正確性進(jìn)行評(píng)判。應(yīng)確保所有使用的試劑均在有效期內(nèi)，而且應(yīng)為分析純或優(yōu)級(jí)純級(jí)別;標(biāo)準(zhǔn)溶液貯存期除有明確的規(guī)定外，一般不得超過(guò)3個(gè)月。應(yīng)定期對(duì)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)分析方法與水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器方法的分析結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，定期對(duì)各種化學(xué)試劑或標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行抽查，一旦發(fā)現(xiàn)試劑或標(biāo)準(zhǔn)溶液變質(zhì)，應(yīng)及時(shí)予以更換。每次更換試劑后均應(yīng)對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，將其與實(shí)驗(yàn)室的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比試驗(yàn)，并保留水樣，建立關(guān)系。

5結(jié)論

(1)依靠現(xiàn)有水文站的水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，雖然其數(shù)據(jù)質(zhì)量較高，但流量監(jiān)測(cè)的頻次不能滿足水資源監(jiān)測(cè)的實(shí)時(shí)性要求。采用水位流量插值推求的流量過(guò)程，雖然滿足了實(shí)時(shí)性的要求，但存在著較大的誤差，與能用于水量考核的水文整編數(shù)據(jù)之間存在著一定的偏差。水文站只需按照有關(guān)規(guī)范開展測(cè)驗(yàn)，并保證測(cè)驗(yàn)儀器處于有效期，其精度就能得到保證。對(duì)于考核，只需將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整編即可。(2)取水用戶在線水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)大多數(shù)具有較高的精度。但是在線監(jiān)測(cè)設(shè)備的種類眾多、采用的方法各不相同，現(xiàn)有取用水戶的技術(shù)力量不能滿足或不愿開展日常的代表性率定、計(jì)量認(rèn)證及定期儀器送檢鑒定工作。同時(shí)，還存在著利益博弈的關(guān)系，對(duì)于突然出現(xiàn)的諸如斷電、儀器故障等問(wèn)題解決的積極性不高。因此，為了保證數(shù)據(jù)的正確性，應(yīng)盡快建立取用水戶在線水量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)質(zhì)量保證體系，由取水用戶監(jiān)督管理單位負(fù)責(zé)監(jiān)控所管取用水戶在線數(shù)據(jù)的校驗(yàn)，并監(jiān)督取用水戶進(jìn)行儀器定期送檢、代表點(diǎn)線率定、計(jì)量認(rèn)證。(3)水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)光電法采集的數(shù)據(jù)誤差較大，化學(xué)試劑法的數(shù)據(jù)較為接近實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)，但即使這樣，仍應(yīng)經(jīng)常性地開展儀器的重新校準(zhǔn)和實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)的比對(duì)工作。對(duì)于化學(xué)試劑法，每次在更換試劑時(shí)都必須與實(shí)驗(yàn)室的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，避免出現(xiàn)數(shù)據(jù)不連續(xù)等問(wèn)題。水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站應(yīng)建立嚴(yán)格的質(zhì)量管理辦法，由實(shí)驗(yàn)室技術(shù)人員或委托有資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)的第三方單位進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤檢查數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)應(yīng)及時(shí)予以判斷和處理。(4)水質(zhì)實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)受到嚴(yán)格的質(zhì)量控制，只要保證所有儀器均處于有效期，并嚴(yán)格地經(jīng)過(guò)校審程序，其數(shù)據(jù)是能夠用于各類考核的。

參考文獻(xiàn):

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作者:熊明 梅軍亞 杜耀東 吳瓊 單位:長(zhǎng)江水利委員會(huì)水文局