咸潮預警值設定的研究

管擎宇

（嘉定區環境監測站，上海201822）

咸潮預警值設定的研究

管擎宇

（嘉定區環境監測站，上海201822）

為研究咸潮預警，上海某飲用水源地安裝了藍色衛士水質綜合預警系統。采用實驗室配制人工海水模擬｀咸潮，通過動態實驗研究藍色衛士的咸潮預警值。試驗證明，咸潮預警值設定范圍為1.6～1.8較好。經過連續1a自動監測，藍色衛士共準確預警預報兩次咸潮，成功保障了該水源地的飲水安全。

藍色衛士；咸潮；預警值；設定；研究

長江三角洲是全國經濟發展速度最快的區域之一，由于其顯著的地理優勢使工業、農業、商業、貿易發達而且人口眾多、密集。因此保證該地區飲用水源的水質安全問題非常重要。近年來，長江口地區頻繁發生咸潮事件，嚴重影響了該地區的飲用水的水質安全。

目前對咸潮的形成原因、危害以及對策研究較多［1～2］，但是對咸潮的預警研究較少。沈萍萍［3～5］針對珠三角特殊的地形，采用可變河口鹽度模擬迭代預警算法進行仿真，從而對該地區的咸潮預警。但由于該預警算法僅針對珠三角這一特殊情形，因此不具有廣泛應用性。為了更加科學合理制定咸潮的應對措施，迫切需要及時準確地對咸潮預警預報。

藍色衛士多維矢量指紋識別水質綜合預警系統（以下簡稱藍色衛士）是用于飲用水、地表水的一套多功能水質軟監測智能專家系統。該系統分別在2008年北京奧運會、2010年廣州亞運會、2011年深圳大運會上正式使用，為重大項目的水質安全提供保障。該系統在常規水質在線監測的基礎上，改變了傳統水質監測只監測單一指標，各個指標之間沒有關聯，指標反映的水質變化不明確，無法應對可能出現的各類水質突變的情況，利用有限的監測設備監測各類理化指標，通過軟件模型將數據智能整合并分析，從而實現咸潮的預警預報。因此，設定合適的咸潮預警值對咸潮準確及時預報非常關鍵。

1 研究方法

1.1 地址選擇

試驗地址選擇在上海市某轄區飲用水源自動監測站。該飲用水源地目地處長江入海口，每年十月至次年三月會發生海水倒灌，容易形成咸潮。為了確保該飲用水源地水質安全，該水質自動站安裝了藍色衛士水質綜合預警系統。

1.2 試驗材料和儀器

模擬咸潮采用氯化鈉和超純水按照一定的濃度配制。試驗儀器采用藍色衛士水質綜合預警系統，其主要組成、型號及原理見表1。

表1 藍色衛士系統組成

1.3 試驗方法

試驗選擇在水環境各項背景值較為穩定的情況下進行，藍色衛士各項監測指標的變化幅度小于± 3%。配制不同氯離子濃度的人工海水，在保持系統連續進水狀態下，通過計量泵以一定的流速將配制好的模擬海水加入模擬河流的水箱中。觀察藍色衛士系統各指標受模擬咸潮的影響，研究藍色衛士對咸潮的響應參數；記錄不同氯離子濃度下藍色衛士預警值的變化，從而確定咸潮的最佳預警值范圍。

2 實驗結果

2.1 水環境背景值

水環境各項指標背景值見表2。

表2 河水環境背景值

根據表2，實驗河道河水本底氯離子濃度為50mg／L，該河道體本底的藍色衛士觸點為0.05。2.2 氯離子濃度對藍色衛士各項指標的影響

根據《生活飲用水水源水質標準》（CJ3020－93），氯化物含量均應＜250mg／L。所謂咸潮，是指氯化物濃度超過國家標準 （每升水氯化物含量為250mg）以上［3］。采用氯化鈉和超純水配制三種不同濃度的人工海水，氯離子濃度分別為90、180、250mg／L。在保持系統連續進水狀態下，通過計量泵以0.1L／min的流速分別將其打入模擬河流的水箱中，直至藍色衛士各指標穩定后停止。觀察各指標起始和最大值的變化幅度，詳見圖1。

根據圖1，水中氯離子濃度對藍色衛士的各項指標有不同程度的影響，其中電導率和濁度影響顯著。一方面，模擬海水主要成分氯化鈉為強電解質，因此隨著氯離子濃度的增加，對電導率的影響也逐漸增加，當達到咸潮時，即水中氯離子濃度為250mg／L，電導率變化幅度為27.8%。另一方面，加入的模擬海水對水中的濁度有一定的影響，這主要是由于河水的流速增加導致河水濁度增加。由此可見，咸潮對藍色衛士的主要響應參數為電導率和濁度。

2.3 氯離子濃度對藍色衛士觸點的影響

在環境本底時，河水的本底氯離子濃度為50mg／L，此時藍色衛士的觸點為0.05。隨著人工海水的不斷增加，水中氯離子濃度也隨之增大，藍色衛士預警系統隨即建立相應物質的數據庫，藍色衛士觸點也隨之變化。

表3 不同氯離子濃度下藍色衛士的觸點

當水中的Cl－濃度達到250mg／L時，不能成為安全飲用水源，即可認定為咸潮。根據表3，要達到咸潮預警，應在水中氯離子濃度達到180mg／L時，說明已出現部分海水倒灌，水中氯離子濃度有增大趨勢，因此將藍色衛士觸點值設置為1.6，即可達到咸潮的預警和預報。藍色衛士的觸點的設置也可根據河水本身的狀況做適當的調整，經試驗驗證，觸點設置為1.6～1.8均可。

3 實例驗證

上海市該飲用水源地水質自動站自2011年投入運行，咸潮的報警值設置為1.7。經過1a正常連續運行，在2011年3月和11月準確預警和預報兩次咸潮。準確和及時對咸潮預警預報為飲用水源的飲水安全提供了保障。

4 結論

藍色衛士水質綜合預警系統能對咸潮很好地預警和預報。該飲用水源的藍色衛士的觸點設置范圍為1.6～1.8，藍色衛士對咸潮的響應參數為電導率和濁度。由于藍色衛士的觸點受水體電導率和濁度的影響，若應用于其他水域，應根據不同水域的本底值進行一定的試驗適當調整藍色衛士的觸點，也可以根據各地區不同的需求做相應的調整，從而達到不同河道功能不同的需求。

［1］黃婷.淺析珠江三角洲咸潮危害與防治對策 ［J］.廣東水利水電，2009，1：10－12.

［2］譚培倫，汪紅英.三峽工程對改善長江口咸潮入侵情勢的分析［J］.中國三峽建設，2004，11（5）：29－31.

［3］沈萍萍，方立剛.咸潮入侵預警預報信息系統的設計與仿真［J］.計算機仿真，2011，28（7）：391-394.

［4］沈萍萍，方立剛，杜祝平，等.珠江三角地區咸潮入侵預警預報信息系統的總體設計［J］.計算機與現代化，2008，10：116－119.

［5］陳水森，方立剛，李宏麗，等.珠江口咸潮入侵與經驗模型——以磨刀門水道為例［J］.水科學進展，2007，9：751－755.

A Research on Threshold Value for Salt Tide Warning

GUAN Qing-yu
（Environmental monitoring station of Jiading District，Shanghai201822 China）

To study the salt tide warning，the blue defender water quality prediction system has been installed in one of source water area in Shanghai.By simulating the saline tide in the experiment，the threshold value for salt tide is studied through dynamic experiments.It shows that the threshold value for the warning is better when it is 1.6～1.8.Through the automatic monitoring for consecutive one year，the installed warning system has precisely predicted the salt tide twice in safeguarding the drinking water.

blue defender；salt tide；warning threshold value；setting；research

X832

：A

：1673－9655（2013）02－0139－03

2012－10－30

管擎宇 （1985－），女，江蘇人，上海市嘉定區環境監測站，碩士，助理工程師，從事在線監測管理工作。