城市飲用水的水源地水質監測與評價分析

□戚衛偉（遼寧省水文水資源勘測局）

0 引言

水環境質量評價工作經過長時間的發展，已經成為當前綜合環境質量評價中不可缺少的內容，各種新興技術在水質監測與評價中的應用，讓各項數據更為清晰、直觀地展現出來，對我國水源地水質保護工作有著重要的積極作用。文章在對當前飲用水水源地水體質量狀況及水質評價標準分析的基礎上，探討當前城市飲用水水源地的污染危害問題，并提出了基于GIS的城市飲用水源地水質監測評價系統的開發和設計。

1 城市飲用水水源地水質基本狀況及水質評價標準

1.1 城市飲用水水源地水質狀況

就當前發展局勢來看，我國面臨著較為嚴峻的飲用水安全問題，從環保部門對城鎮集中式飲用水水源地水質的監測與調查報告中發現，飲用水中多項污染物超標的情況占到了總水源的20%。另一方面，近些年來不時發生的大規模飲用水水源地環境事件，例如松花江污染、湘江鎘污染、太湖藍藻爆發以及黃浦江死豬事件等，都給城鎮居民飲用水水源地的水質帶來了較為嚴重的安全威脅。

對于我國城市飲用水來說，其主要的水源地類型分為河流、湖泊、水庫和地下水四種主要類型，按供水量從大到小的順序依次排列為：河流——湖泊——地下水。從地域和氣候方面分析來看，當前我國南方地區城市的主要飲用水來源于河流、水庫以及湖泊。從我國環保部公布的2011年地級以上城市飲用水水源環境調查分析報告中顯示，當前有大約35.70億m3的飲用水水源水質達不到標準要求，占到了城市飲用水供應總量的11.40%。另外，2011年中國水資源公報顯示，全國634個地表水集中式飲用水水源地中，水質檢測合格率在80%以上的飲用水源地有452個，僅僅占到了水源地評價總數的71.30%；而合格率為100%的飲用水水源地為352個，占總評價數的55.50%；還有31個飲用水水源地的全年水質均不能達到評價標準，占到了總評價數的4.90%。從以上國家相關部門公布的調查數據顯示狀況來看，加強對水源地的保護、進一步改善飲用水水質已經成為當前關注的熱點問題之一。

1.2 水質評價標準

對水源地水質狀況的評價是在水質監測資料的基礎上，通過數理統計所得出的水質特征數值和水質環境代表值，然后按照相應的水環境質量評價方法和質量分級分類標準對其環境質量進行評價。水質評價是水源地水質等級評定和水功能區劃的先決條件和水質預測的基礎，其主要依據是《地表水環境質量標準（GB3838-2002）》標準，其中以水質評價滿足III類標準值為界限。具體標準如表1所示：

表1 《地表水環境質量標準》部門基本項目標準限值表 單位：mg/l

2 我國城市飲用水水源地污染和危害問題

2.1 水污染造成缺水矛盾加劇

我國是一個淡水資源人均占有量較低的國家，人均占有量僅為世界人均水平的1/4，居世界第88位，并且在我國工業迅速發展以及人民生活水平日益提升的狀況下，水資源供需矛盾日益凸顯，而當前存在的各種飲用水污染更是加劇了這一矛盾。對于我國遼河流域、海河流域以及淮河流域的大多數地區來說，水污染問題都給城市飲用水安全帶來了嚴重的威脅。

2.2 跨行政區的污染問題嚴重

在當前造成的頻繁性地區水污染事件糾紛中，危害程度最為嚴重的是跨行政區域的水污染事件。比如以省界為例的山東省德州與河北省吳橋的水污染事件糾紛、福建松溪和浙江慶元的水污染糾紛等，以上水源污染問題不僅對城鎮居民的飲用水安全造成了較大的威脅，還在一定程度上影響到了當地的社會安定。

3 基于GIS的城市飲用水水源地水質監測與評價系統

3.1 系統目標及設計原則

3.1.1 系統設計目標

伴隨著當前GIS技術的興起以及相關理論在我國水質監測和評價中的應用，充分利用GIS的空間分析能力、屬性數據和空間數據之間有效動態鏈接特性，能夠大力促進水環境科學的信息化發展。另一方面，通過水質評價模型的建立，能夠有效的對城市生活飲用水水源地區域的各項水體化學成分進行全面動態監測，并在可視化的信息系統支持下，通過技術支撐和數據依據，制定出相應的飲用水資源保護、開發和利用方案。

3.1.2 系統設計原則

在進行該系統設計的過程中應牢牢把握實用性原則、GIS特性原則和安全性原則。首先對于系統的開發應符合城市飲用水水源地水質監測和評價的具體需要，采用單因子評價、綜合指數評價和水庫富營養化三種水質評價模型對其進行計算分析；其次應通過GIS與水質模型的相互結合，使評價結果以更為直觀的專題圖的形式呈現出來。

3.2 功能模塊設計

3.2.1 地圖服務

該功能模塊所提供的地圖服務主要包括地圖瀏覽和基礎信息查詢兩個部分，主要可以實現城市飲用水水源地區域地圖的縮放、平移以及圖層控制，同時可實現其基礎地理數據信息的圖形及屬性間雙向查詢。

3.2.2 水質監測

該模塊主要是針對水質評價監測指標的以日期和監測點為基本單位的表格和圖形方式的瀏覽和查詢，其主要是為用戶提供多樣化的、全方位的水質監測數據查詢、實時查詢、橫向比較查詢以及縱向（時間變化）查詢，從而更好的了解監測狀況和監測數據。

3.2.3 水質評價

水質評價功能模塊可劃分為水質評價、模擬評價和專題圖繪制三個部分，其主要是在根據地表水環境質量標準和質量評價辦法的基礎上，通過各項水質監測數據而進行的水質分等和定級，從而建立其有效的評價結果表，最后再運用GIS將空間數據、屬性數據以及區域地理環境結合在一起，繪制出相應的城市飲用水水源地水質評價結果專題圖。

3.2.4 統計分析

統計分析功能模塊主要功能內容是對城市飲用水水源地水質評價結果以及各項水質監測指標的統計分析，并繪制出相應的統計圖表，較為直觀和清晰地反映水源地水質在一定時間段內的發展變化狀況，并通過對比分析，計算出各個水質評價等級出現次數的百分比狀況，以及以監測指標為統計單位的監測站點指標的最大值、最小值及平均值，并繪制出相應的統計數據表以及復合折線圖。

4 結語

通過基于GIS的城市飲用水水源地水質監測和評價系統的建立，能夠有效地監測水源地水質狀況及變化情況，從而制定出相應的保護及處理措施。而在當前飲用水水源地水質安全問題日益突出的現實環境下，首先應做的是在對其進行監測和評價的基礎上制定出相應的飲用水水源保護長遠規劃，其次應建立起具體的城市飲用水源保護目標責任制度以及定量的考核管理辦法，第三應加強相關飲用水水源地保護政策的制定及工業污染的治理力度，并通過水源保護區監督機構的建立對水環境保護區進行劃分，最終達到保護城市飲用水水源的目的。

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