金沙江中游流域水環境監測體系建設的構想

倪靜潔

(云南金沙江中游水電開發有限公司流域環境保護監測管理中心，云南昆明650000)

人類社會的可持續發展歸根結底是生態系統的可持續發展問題，而生態系統管理是合理利用和保護資源、實現可持續發展的有效途徑［1］。水資源是基礎性的自然資源和戰略性的經濟資源，是生態系統中最重要的控制性要素。流域水環境狀況不僅是區域生態環境的主要控制因素，同時又是區域經濟可持續發展的關鍵因素之一。近年來，隨著人口快速增長和人類活動加劇，水環境問題日益突出，已在全球范圍內引起了廣泛的重視和關注。在水資源管理制度不斷完善的同時，迫切需要開展流域水資源以及生態效應等方面的綜合評價研究，構建區域水資源環境監測系統的工作顯得尤為重要［2］。

1 國外流域水環境監測現狀

國外的流域水環境監測與管理系統，常是利用物聯網將網絡與實際事物相聯，借助互聯網互聯互通的優勢，架構流域監測分布的傳感網絡;通過傳感器實時地感知和實時的數據傳輸，廣泛、連續、多時空尺度地監測流域系統，全面掌握監測信息。

美國IBM公司與貝肯研究所合作，在紐約哈德遜河上進行實時監控實驗。在315英里的河流上布設傳感器，實時收集與分析河流的生物、水質、化學物質等信息，實現了全流域的可視化。根據這些監測信息，政府有關部門可以指導農業灌溉、污水處理和捕撈作業等。

美國針對哥倫比亞河下游、河口以及近海區域建立的一套用于沿海地區實時監測與預測的環境研究模式，是一個包含信息、方法和合作研究者廣泛參與的綜合體系。融合了持續的數據信息，以及多領域的科學分析和更高級的智能化。比哈德森河的體系更為完善，功能也更齊全。

國外的實時監測網絡發展得較早，因此規模和程度都較高，但是有的技術并沒有完全公開，加之一些傳感器設備成本較高，不適合在國內照搬推廣。

2 我國流域水環境監測發展概況

黃河流域水土保持生態環境監測系統是我國較早啟動的流域環境監測體系之一。系統由監測站網、信息采集、信息傳輸、數據存儲、信息服務平臺和應用系統等六個部分組成［3］。作為“數字黃河”工程的組成部分，成為黃河水資源保護現代化和信息化的一個重要標志，不但能滿足黃河水量調度、城市供水水源地、突發性水污染事件對水質實時監控的需要，也為全面提升黃河水資源管理水平和保護生態環境提供可靠的技術支持和決策依據［4］。

國內基于物聯網的環境監測剛剛起步，在太湖流域建立的傳感監測系統是結合物聯網技術對太湖水文、藍藻湖泛、藍藻打撈處置進行智能感知、調度和管理，實現防汛防旱指揮、水環境治理和水資源管理三位一體的水利物聯網綜合監測管理和服務平臺。構建一套適合中國江河流域實際情況的水質監測和管理的物聯網系統，將是今后我國水質監測的重點研究方向。

3 金沙江中游流域水環境監測體系建立的必要性

金沙江流域位于青藏高原、云貴高原、四川盆地西部的邊緣地區，為長江上游河段，發源于青海省境內唐古拉山北麓的格拉丹東雪山和尕恰迪如崗雪山，流經青、藏、川、滇四省區。金沙江是我國水能資源開發的“富礦”及實現“西電東送”戰略目標的重要能源基地之一。梯級電站全部建成后將成為我國最大的能源基地。金沙江干流全長2316km，落差3279.5m，習慣上將其分為上、中、下三段:石鼓以上為上段，石鼓至雅礱江口為中段，雅礱江口至宜賓為下段。按規劃金沙江中游河段梯級開發方案為一庫八級方案:龍頭水庫和兩家人電站正處于方案比選階段;金安橋電站已于2011年投產發電;梨園、阿海、龍開口、魯地拉、觀音巖正進行工程建設，未來五年內，將陸續投產發電。

為進一步推進流域水電開發環境保護工作，國家環境保護部出臺了一系列的政策和措施，要求逐步構建流域生態監測體系和流域生態環境數據庫。為響應國家對水電開發中環境保護和管理的要求，保護水生生物棲息地和流域生物多樣性，深入認識和了解流域生態系統的變化狀態和規律，預測和管理流域的水質和水量，同時保障金沙江中游流域梯級電站運行期水環境安全，迫切需要建立金沙江中游流域水環境監測體系，實現流域水資源環境管理信息化，使流域的水資源開發利用建立在及時、準確、科學的信息基礎之上，減少對流域生態系統的危害，更好地為流域可持續發展服務。

4 金沙江中游流域水環境監測體系的初步構建

按照流域開發與環境保護并重，以及流域統籌管理要求，建立以自動在線監測為基礎的金沙江中游流域水環境監測體系，作為現有國家和地方環境管理和監測體系的補充，更有針對性地開展金沙江中游流域的實時水環境監測，為流域開發水環境變化趨勢分析、水質安全預警、流域開發環境影響后評估提供數據支撐和技術保障，以保障金沙江中游流域水環境安全，實現水電開發與生態環境保護全面、協調、可持續發展。

4.1 設計原則

由于金沙江中游流域在建的五個梯級電站工程進度不盡相同，必須統籌規劃、分級建設、分級管理。采用統一的水環境監測規范，做到統一標準、統一布點、統一方法和統一發布，實現信息共享。構建流域水環境監測體系應遵循以下原則:

(1)獨立性兼整體性原則;

(2)與工程建設、安全運行緊密聯系原則;

(3)針對性和代表性原則;

(4)經濟性和可操作性原則;

(5)統一規劃，分步實施，數據資源共享原則。

4.2 監測點布設

為反映各梯級電站運行期間水環境的變化情況，監測站點考慮布設于各梯級電站的壩上和尾水排放處，以反映電站進、出水水質。金沙江中游流域開發范圍中共涉及6個梯級電站、12個監測站點。

4.3 監測因子篩選

監測因子篩選基于以下原則綜合考慮后確定:

(1)能夠反映梯級電站開發涉及河段水環境質量狀況和污染特征;

(2)能夠與現有環境保護系統國控、省控和其他常規監測斷面的監測因子銜接;

(3)技術經濟可行。

4.4 監測系統建設

建設水質自動監測站，這種自動站具有投資經濟、功能強大、穩定可靠、操作簡單、維護量小等特點。水質自動監測站采用PLC可編程控制器作為水站的自控核心，采用網絡集中監控系統組態軟件作為人機界面的工作平臺。

4.5 共享信息平臺建設

建設省級信息共享平臺，實現流域內水量、水質、污染源等水環境信息的共享，使國家有關部門和流域內省市政府能夠實時掌握流域重要水體和控制區域 (點)的水環境狀況，為流域水資源環境安全提供及時高效的信息和技術服務支撐。

5 應用展望

隨著監測技術自動化程度的日益提高，金沙江中游流域水環境監測系統將為區域水資源評價、合理開發利用與預測提供可靠的基礎數據，將有效提高環境監測信息管理現代化水平。今后該監測系統可建立模型庫 (包括基礎模型和決策分析模型)，把應用提升到包括水資源環境的規劃、預測、評價、管理、決策等諸多方面信息決策支持的層面上。

［1］趙士洞，汪業勖.生態系統管理的基本問題 ［J］.生態學雜志，1997，(4):36－39，47.

［2］張麗.流域水資源環境監測系統的設計與實現 ［J］.測繪通報，2004，(2):50－53.

［3］朱小勇.黃河流域水土保持生態環境監測系統建設規劃［J］.人民黃河，2003.25(8):21－22.

［4］趙維征.水質自動監測在黃河上的開發應用［J］.中國水利，2004，(7).