精細化管理在寶安區河流水質評估中的應用

蘇媚，姚云峰，孫陽，莫瓊利

（1.深圳市生態環境局寶安管理局，廣東 深圳 518033；2.深圳市生態環境監測站，廣東 深圳 518016；3.深圳安志生態環境有限公司，廣東 深圳 518063）

水環境監測點位優化，是指在經濟合理、技術可行的條件下，用最少的監測點位，獲取具有代表性的水環境質量數據[1,2]。深圳市寶安區現有的水環境監測點位通常設在河流下游斷面，自2017 年以來對市控斷面主要污染因子的監測頻次為一周一次。市政污水管網水質監測仍處于空白。2020 年，深圳市水環境綜合整治基本完成，空港新城建設等工程也在進行中，流域水文、經濟布局、管網分布、人口分布及污染源均發生了不同程度的變化?？茖W有效的監測點位和水質監測數據，是進行水環境管控和治理的基礎。在水生態環境管理工作中，深圳市寶安區先行先試，通過基于污染溯源、精細化管理的布點法對現有監測點位進行優化，構建廠網河湖海一體化監測體系，并運用大數據智慧分析系統開展數據分析、挖掘，總結水質時空變化規律，為水環境精細化管理、精準執法提供數據支撐。

1 寶安區河流水質監測現狀

目前寶安區納入考核監測的河流共計64 條，包括茅洲河干流，10 條一級支流，13 條入庫支流，21 條入海河流，19 條二、三級支流。河流水質監測分為人工采樣監測和自動在線監測。其中，人工監測斷面87 個，在線監測站點88 個，包括1 個國控地表水在線監測站、1 個省控地表水在線監測站、20 個市控地表水在線監測站和47 個視頻微站。

寶安區河流水質人工監測斷面87 個，通常位于河流下游河口或河流交匯口，監測頻次為一周一次，監測因子為流速、透明度、溶解氧、化學需氧量、氨氮、總磷、氟化物、陰離子表面活性劑、氧化還原電位共9 項。月度監測因子為《地表水環境質量標準》（GB 3838—2002）中的24 項，以及流量、電導率、透明度、氧化還原電位、懸浮物。

目前寶安區地表水在線監測站有22 個，主要分布在茅洲河干流、各大水庫、支流入河口。其中除國家站點——共和村在運行中外，其他站點均在建設中。地表水在線監測站的監測頻次為每4 小時一次，監測因子為水溫、pH 值、溶解氧、電導率、濁度、鹽度、化學需氧量、總有機碳、氨氮、總磷等共11 項。

為進一步鞏固治水效果，實現水質穩定達標，寶安區通過建設在線視頻微站實現可視化監控。已建設視頻微站47 個，分布于茅洲河一級支流入河口的有10 個，二、三級支流入河口的有13 個，入庫支流的有3 個，河流入海口的有21 個。視頻微站的監測頻次每10 分鐘一次，監測因子為pH 值、氧化還原電位、溶解氧、氨氮濃度、濁度、視頻影像。

2 寶安區河流監測點位優化設置

2.1 監測點位優化原則

本文根據斷面布設的規范要求，綜合考量行政區劃和流域管理的一致性和完整性以及增強水質監測網的可操作性[3]，結合歷史水質監測數據、地理環境、河道情況、污染源分布、管網情況、入河排口分布等，以水質穩定達標為最終目標導向，基于污染溯源、精細化管理的布點法開展監測點位優化工作。在寶安區市政污水處理設施進水口以及污水管網關鍵匯集點建設水質在線監測站，實現對管網水質的全天候監控，提升監管能力。

2.2 基于污染溯源、精細化管理的布點法點位優化設置

利用ArcGIS 構建地理空間數據庫，將收集的水系分布、管網分布、監測點位分布、污染源分布等信息的Kml 與Cad 格式數據轉換為Esri-shp 格式數據，并導入到數據庫中，對相關空間數據和屬性數據進行統一管理。從污染溯源、精細化管理角度出發進行優化布點。

在寶安區6 個市政污水處理設施進水和管網關鍵匯集點安裝水質在線監測系統，共15 個固定監測站點和3 個移動監測站點。其中市政污水處理設施進水口水質監測站點6 個（WS1、WS8、WS9、WS10、WS11、WS12），管網污水關鍵匯集點12 個（WS2、WS3、WS4、WS5、WS6、WS7、WS13、WS14、WS15、WS16、WS17、WS18），另有3 個站點在拆遷重建中，再有3 個站點為移動監測站。監測頻次為每2 小時一次。結合各監測站點受納的污水情況和水質保障實際需要，設定監測因子。管網水質在線監測站點信息見表1。

表1 管網水質在線監測站點信息

3 取得成效

3.1 寶安區河流水質情況

根據2020 年水質監測結果，寶安區已消除黑臭水體，整體水環境質量得到顯著改善。根據2020 年1～12 月的月度考核數據，茅洲河國考、省考斷面水質均得到顯著改善（見下圖），其中茅洲河共和村國考斷面氨氮濃度均值為1.73mg/L、總磷濃度均值為0.28mg/L，已達地表水Ⅳ類水標準，與2019 年相比，氨氮濃度均值下降55.5%、總磷濃度均值同比降低48.0%；省考燕川斷面氨氮濃度均值為1.33mg/L、總磷濃度均值為0.25mg/L，已達地表水Ⅳ類水質標準，與2019 年相比，氨氮濃度均值下降2.7%、總磷濃度均值降低23.7%；洋涌大橋（洋涌水閘）省考斷面氨氮濃度均值為1.45mg/L、總磷濃度均值為0.30mg/L，已達地表水Ⅳ類水質標準，與2019 年相比，氨氮濃度均值下降49.8%、總磷濃度均值降低44.7%。

茅洲河國考、省考斷面的氨氮、總磷濃度環比變化趨勢

根據2020 年46 期“一周一測”監測結果，以全年監測數據達標次數統計達標率，得出以下結果：茅洲河10 條一級支流達標率在60%以上的有9 條，占比90%；達標率在60%以下的有1 條，為共和涌，主要超標因子為氨氮、總磷。13 條入庫支流達標率在60%以上的有11 條，占比85%；達標率小于60%的有料坑水、牛城村水，其中，料坑水超標22 次，達標率為52%，主要超標因子為氨氮和COD，牛城村水超標28 次，達標率為39%，主要超標因子為總磷和COD。21 條入海河流達標率在60%以上的有15 條，占比71%；達標率小于60%的河流有6 條，分別為塘尾涌、福永河、下涌、坳頸涌、西鄉大道分流渠和沙福河，主要超標因子為氨氮、總磷和COD。

3.2 管網水質情況

根據2020 年3 月1 日至2021 年2 月28 日的監測數據統計結果可知，寶安區市政污水管網水體主要超標因子為氨氮、總磷和pH 值，未發現重金屬超標。其中，市政污水處理設施進水口氨氮超標主要集中在22 時至次日0 時，總磷超標主要集中在20 時至次日0 時，但WS1 站點總磷超標時段集中在6 時至14 時，在同一時段，WS1 站點pH 值也出現超標情況。

市政污水管網關鍵匯集點氨氮超標時段較為分散，總磷超標主要集中在20 時至次日0 時，總鎳、總鉻、總氰化物、總銅偶有超標。其中，WS4 站點總鎳超標率為0.68%，超標時段集中在18 時至次日8 時（占總超標次數的88%）；總鉻超標率為0.49%，出現在4 時至18 時，超標時段較為分散；總氰化物超標率為1.6%，集中在2 時至8 時（占總超標次數的44%）；總銅偶有超標，超標率低于0.1%。

3.3 相關性分析

根據2020 年4 月22 日的WS1 在線監測數據和大數據智慧統計分析結果可知，pH 值與總磷、總銅濃度呈顯著負相關；總鎳與CODCr濃度呈顯著正相關，與總磷、總銅濃度呈顯著負相關。WS1 站點水質參數Pearson 相關性分析見表2。

表2 WS1 站點水質參數Pearson 相關性分析

2020 年4 月22 日的WS4 在線監測結果表明，pH值與氨氮濃度呈顯著負相關；氨氮與總磷濃度呈顯著正相關；總鎳與總鉻濃度呈顯著負相關。WS4 站點水質參數Pearson 相關性分析見表3。

表3 WS4 站點水質參數Pearson 相關性分析

2020 年4 月22 日的WS2 在線監測結果表明，pH值與總鎳濃度呈顯著負相關；總鎳與總磷濃度呈顯著正相關。WS2 站點水質參數Pearson 相關性分析見表4。

表4 WS2 站點水質參數Pearson 相關性分析

3.4 典型案例

（1）通過廠網河湖海一體化監測體系和大數據智慧分析系統的創新應用，發現市政污水處理設施進水口主要超標因子為氨氮、總磷和pH 值，主要集中在22 時至次日0 時，pH 值與總磷呈顯著負相關；市政污水管網關鍵匯集點總鎳、總鉻、總氰化物、總銅偶有超標，主要集中在江碧片區。通過超標預警、上下聯動、視頻監控、管線排查檢測等手段，對涉嫌違法排污的區域開展集中執法行動，共同打擊偷排、直排和超標排污等違法行為，共檢查企業16 家，限期整改9 家。

（2）2021 年1 月15 日12 時20 分，通過視頻微站球機監控，第一時間發現蝦山涌水閘前排放口有乳白色液體溢流，河流水體顏色異常，結合水體污染特征體系和AI 識別技術，快速圈定嫌疑污染源。于當日16 時查明，某精密機械企業在搬遷廠房時將線切割機內的乳化液偷排入雨水井流入蝦山涌，造成蝦山涌水體污染。

4 結語

精細化管理體系在寶安區河流水質達標評估中的創新應用，可及時發現工業企業偷排漏排或超標排放行為，實現精準執法。2020 年寶安區水質整體呈現穩中有升的態勢。

后期工作中將進一步完善水質特征體系，加快水環境智慧化管控建設。采用云計算、區塊鏈、AI、GM碼等技術，構建智慧化水環境監測的“天眼地網”，搭建水質評估智慧化管控SaaS 平臺。打通水環境監測與執法溯源“快捷道”，讓環境執法由“大海撈針”轉變為“精密智控”，實現水環境精細化管理，為持續改善區域水生態環境質量提供支持。