關于水質自動監測站采水單元配置維護的探討

古 屏，王朝飛

（銅陵生態環境監測中心，安徽 銅陵 244000）

近年來，隨著國家地表水自動監測站建成聯網，地表水環境質量監測逐步由手工監測轉變為自動監測為主、手工監測為輔，即地表水監測數據將以自動監測數據為主要依據，這對于保證監測數據的真實、準確、客觀具有重要意義。在實際工作中，為保障水質自動站能夠長期穩定運行，保證數據的可信、可比，在整個自動運行的完整體系中，采水單元的配置及維護尤為重要。

1 地表水水質自動站現狀

1.1 安徽省地表水水質自動監測站建設情況

地表水水質自動站用于地表水監測，通過對水質的實時連續監測和遠程監控及時了解、掌握主要流域重點斷面水體的水質狀況。2018年4月15日，生態環境部通報，2018年4月份上半月國家地表水水質自動站建設第一階段任務圓滿完成，2018年7月底前將全面建成聯網[1]。

為落實《生態環境網絡建設方案》要求，確保水質監測數據可控可靠，從2017年8月開始，原環境保護部開始推進實施國家地表水環境質量監測事權上收，并開展水質自動監測站點建設。國家地表水環境質量監測網水質自動監測站的監測數據將作為國家地表水環境質量監測網水質自動預警及國家對地方水環境質量評價、《水污染防治行動計劃》目標考核的重要依據。根據國家要求，安徽省于2017年10月啟動地表水考核斷面水質自動監測站建設。截至2018年6月底，安徽省全面完成水站工程建設，全省116個水站100%實現數據聯網[2]。

1.2 銅陵市地表水水質自動監測站現狀

目前我市國控、省控斷面等各類水站共19個，其中國控斷面水站6個（其中長江經濟帶水站2個），省控斷面水站6個，市控水站3個，入江排口微型水站4個和4個正在建設中的飲用水源預警水站。每個水站采樣管道及取水口位置都具有不同的地理環境和要求，采水方式大致采用浮筒式和浮船式采水，浮筒式采水適用各種環境，可適用于水流急、淺灘長、水位有一定變化的湖庫、河道支流等，水域無冰凍期的水體采樣，缺點為不便維修；浮船式采水適用于水位變化大，水域面積開闊的大型湖泊河流，受水流和天氣影響較大。監測項目為常規五參數（水溫、pH值、濁度、電導率、溶解氧）及高錳酸鹽指數、氨氮、總磷、總氮、葉綠素ɑ、藍綠藻密度等參數。

地表水水質自動監測站運維模式為由生態環境部門委托具有水站運維資質的第三方公司負責水站日常運營維護，主要工作是做好水站的日常運行維護，定期對潛水泵、采水輔助設施和儀器設備等進行維護保養，及對站房設施進行巡查檢查等。屬地相關部門配合支持，主要負責采水構筑物、采（配）水管路、建設維護以及出入道路的協調、維護等基礎條件的保障工作，提供運維工作的便利條件，并定期組織開展站房基礎條件保障工作及水站周邊環境檢查等相關工作。

1.3 地表水水質自動監測站的組成

地表水水質自動監測站由采水設施、站房及其配套設施、視頻監控及安防設施、站點文化建設和儀器設備等組成。站房（含采水單元）及其配套設施為：站房主體、防雷設施、質控間和值班室相關配套、供電設施、給排水設施、暖通設施、通訊設施等；采水設施包括采水構筑物、采水泵、采水管道、清洗配套裝、防堵塞裝置和保溫配套等；視頻監控及安防設施包括視頻監控、門禁、煙霧報警器、自動滅火器等；文化建設有關內容包括站房外部的水站標志牌、簡介牌和水站LOGO等。儀器設備主要包括：配水單元、分析單元、質控單元、留樣單元、輔組單元、控制單元、數據采集與傳輸單元的軟硬件等。

2 采水單元的配置

地表水水質自動監測站采水單元包括：采水構筑物、采水泵、防堵塞裝置、采水管路、保溫配套裝置、清洗配套裝置、采水管道反沖洗裝置及自動采樣設備[3]，不僅有包括水泵、供電以及安裝結構部分等硬件設備，也包括采水管路和采水口的選取等。采水構筑物由取水頭、采水管（自流管或虹吸管）等部分組成，取水頭周圍的基礎防護部件需有醒目的浮球或防護圈，設置航標燈，安裝視頻監控起到防止撞擊，防止盜竊丟失等情況發生。采水構筑物設置在河岸平坦區域，枯水期主流離岸較遠，岸邊水深不足或水質不良，而水流中心區域有足夠水深或較好水質的水源，適用范圍較廣。采水單元應具有連續和間歇的工作模式，這就需要在設置采水口時，因地制宜，結合現場水文情況、地質要求、實際條件等方面因素，采用合適的取水方式，保證運行的穩定性及維護的方便性，確保水樣代表性。

2.1 采水泵

（1）潛水泵。潛水泵為國際知名品牌，不銹鋼材質，水泵配備相應的粗過濾防護裝置以防止水中石塊、樹枝等較大雜物損壞水泵。供電要求為220V，50Hz，并根據各站點的實際需要選擇合適的功率、揚程，以滿足供水需求。

（2）自吸泵。自吸泵為國際知名品牌，不銹鋼材質，供電要求為220V，50Hz，最大揚程能夠保證15m以上揚程和200m以上水平距離的取水。如自吸泵采水能夠滿足采水要求，優先采用自吸泵采水方式。根據現場采水距離、水位和揚程落差，依據輸水量、輸水壓力等條件配置供水量為1～4噸/小時、防腐、防漏的采水泵，保障水樣順利輸送到站房內，同時還留有一定的余量，保證水質自動分析儀分析過程中所需樣品量。

2.2 采水管道

（1）采水管路配置。采水單元使用潛水泵或自吸泵，配置雙泵多管路，控制單元中有自動診斷泵故障及自動切換泵功能，發生故障時自動切換，從而實現水質自動分析儀24小時不間斷監測。

采水管路具有壓力監控功能，通過控制單元對該裝置實時監控采水單元的運行狀態。

（2）采水管路的清洗。采水管路清洗配有管道清洗、反沖洗和防堵塞等設備，具有對管路反沖洗和自動排空管道功能，水樣采集完畢后自動排空管路中存水后對管路清洗，清洗過程不對外環境造成污染。定期自動或手動啟動除藻裝置，利用清洗水和壓縮空氣，通過調節各管路間的電動閥門，對所有采水管路和內部管路進行反沖洗，防止管路堵塞的同時起到對管路的除藻作用。

（3）管路鋪設。從站房至采水點岸邊，開挖寬度不小于0.5米，深度不小于0.5米的溝渠，用于預埋水管、線管等管路，如冰凍地區開挖深度應在凍土層以下，管路預埋在開挖渠內靠站房并高于河涌一側，且中間渠內無U字型地平。

采用兩組管徑DN100，厚度4毫米及以上鍍鋅鋼管或PVC管作為保護套管，如埋設深度無法滿足要求時，對管路裸露部分采用保溫與防凍措施，同時管路上層設置警示標識，防止誤挖人為破壞。管路鋪設完成后先檢查水路是否通暢無泄漏，電路接頭安全可靠并已做防水處理，后采用細沙土回填至管路上方并輕度夯實；回填后對管路上層設置警示標識，防止其他施工誤挖，保證管路使用安全。

（4）管路材質要求。根據現場具體環境建設適應當地條件的采水管路，使用硬聚氯乙烯或三型聚丙烯材質，具有較好的化學穩定性、重量輕和耐油性強等特點。

（5）供電電纜。電纜需能防水、抗壓、耐磨、防破裂，同時具有較強的機械性能，為4芯、線徑2.5mm2細圓鋼絲鎧裝聚氯乙烯外套防護電纜。

3 采水單元的維護

3.1 采水管路的維護

在實際工程中，由于各種因素干擾、地理條件及資金情況的限制，采水管道的埋設及管道質量有些不盡人意，容易在實際運行中出現問題。特別是在夏季的汛期時，有些水站采水管道受洪水的影響，容易出現被挖斷和沖毀等問題。為有效處理采水管路的維護工作，在汛期結束后，應及時對所有水站損毀的采水管道鋪設，按要求規范進行加固填埋。

首先，要保證水管、線管等的填埋寬度不小于0.5M，深度不小于0.5M，并高于河涌一側。并且采用抗壓鋼管作為保護套，填埋管道上層做好防誤挖、防壓保護，做好標識，并且在個別水站設置取水閥切換備用取水明管道（加裝保護套），便于清洗的同時也用以備急。2021年，在銅陵市水廠自動水站，曾一度出現了取水口無水樣的狀況，經過現場實地調查，發現是水廠飲用水取水管道內取水量及氣壓原因，造成了水位不夠，故遠程顯示無水樣，便啟動了備用明水管道，留出切換取水閥，便于特殊情況發生時解決問題。其次，在日常的巡查維護中發現管道漏氣、打折及時解決，遇到管道接頭堵塞或密封不嚴，立即清洗更換。在保證管線平滑具有坡度及規范的情況下，事先預留出管線長度，以備水位變化期的需要。第三，要定期對采水管路進行反沖洗和除藻，以防止管路堵塞，且能對管路除藻，清洗過程不對環境造成污染。

3.2 采水管道日常防壓、保溫、防凍、防淤、防藻要求

（1）防壓要求。埋設于路段，下管路將管路鋪設于預留的管線地溝內，上部設置水泥蓋板防止人為踩踏；埋地管路置于鐵管內。

（2）保溫要求。根據現場實際環境選擇保溫層、保護層材料，保溫結構具有足夠的強度以防止壓力損壞，擁有良好的防水性能，且結構簡單、施工方便、易于維修。

（3）防凍要求。采水管路布設分為地面段和埋地段。地面段管路通過外層敷設伴熱帶和保溫棉實現保溫和防凍功能；埋地段管路通過將管路敷設于當地凍土層以下，對管路起到防凍作用；也可采用深埋和排空方式。在采水管道經過水面冰凍層的一段，應安裝電加熱保溫層，并有良好的防水性能。

（4）防淤、防藻要求。確保采水管道鋪設平滑并具有一定坡度，盡可能減少彎頭數量，避免管道內部存水。在系統設計時，設置反沖洗裝置，以防止淤泥沉積和藻類聚集。

3.3 采水口的維護管理

采水口實際運行的過程中，情況較多較復雜，往往受到地理位置及周邊環境的影響，還有長期的連續工作，泵體內會有泥沙及雜物的淤塞；浮筒由于水位的影響，會出現擱淺；在有些航道內取水口會受到船舶的沖擊損壞；如遇惡劣天氣，突然跳閘容易損壞水泵等問題。在春夏季，內河航道水位上漲時，船只來往頻繁，我市一入江口水站的取水口，就出現了取水口不見了的情況，經現場查看，采水口的鐵籠架、浮筒以及吸水泵因體積較大，被船只在航行的時候撞翻了，導致電線管道及吸水泵損壞，屬地管理部門為此付出了大量的人力和物力。為此，我們采取了以下措施：

首先，在航道內加裝警示航標燈，并在醒目處豎立標牌及在周圍設置紅色浮球等，起到防撞、防盜作用；其次，督促運維人員按規范巡查，及時清理泵體內雜物及泥沙，水面垃圾按時清運。再次，針對季節更迭，水位時時變化問題采取相應措施：一是枯水期時，多觀察水位下降速度，及時規范調整采水泵的深度以防擱淺，這就要求運維人員做到應查盡查，必須具有良好的職業素質，認真做好周檢查維護工作，發現問題及時通知屬地管理人員，屬地管理人員定期組織開展站房基礎條件保障工作及水站周邊環境檢查等相關工作，才能避免疏忽造成擱淺，取水口無水樣這樣的大問題；二在豐水期做到提前加固水泵位置，檢查錨的深度是否得當，以及錨上的鋼繩是否牢固，檢查各類采水口設備，以防水流過大沖毀取水口。在極端變化天氣時，時時關注水質數據平臺并與現場巡查相結合，及時發現問題、解決問題，做到事事有預見，件件有落實。

4 結語

在目前水質自動站運行管理的模式下，要完完全全做好此項工作，并不僅僅是生態環境系統自身的工作，也是對自動水站第三方運營公司能力的考驗。為了保障數據的可靠性，發揮自動站監測數據的最大作用，雙方應互相配合及互相監督，建立一套適應于我市水質自動站的運行管理模式，保證水質自動站在線監測系統符合使用要求，獲取的監測數據準確有效，實現對我市地表水水質的連續監測，為我市地表水環境安全和提高水環境突發事件應對能力發揮重大作用。