饮用水水源地水质监测预警管理信息系统开发与应用

中图分类号：X32.029 文献标识码：A 文章编号：1674-6252（2013）05-0030-04
前言
据中国环境监测总站 2006 年 6 月发布的《113 个 环境保护重点城市集中式饮用水源地水质月报》显 示，当时有 16 个城市水质全部不达标，占重点城市 的 14%；有 74 个饮用水源地不达标，占重点城市饮用 水源地的 20.1%。2008 年 7 月环境保护部环境监察局 针对上述饮用水源地进行了“后督察” 。 “后督察”报 告显示，从 113 个重点城市饮用水源地水质达标情况 看，达标率仍然偏低。如 2008 年上半年环境监测结果 达标水源地为 159 个，占 65%；不达标的为 84 个，占 35%，其中，涉及 16 个省、自治区、直辖市的 40 个城 市 。保护水源地 , 改善饮水水质，保障饮水安全，已 成为我国当前社会关注的热点问题之一 。 我国饮用水水源地存在的主要问题包括： （1）排 污口众多，污水排放量大； （2）城市化进程威胁水源 地的选择； （3）农业面源污染日趋严重； （4）水源地管 理措施薄弱 。计算机技术和“3S” （遥感、地理信息 系统和全球定位系统）技术的发展为水源地水质污染 研究提供了全新的手段，极大地方便了水源污染的模
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毛楠 等 饮用水水源地水质监测预警管理信息系统开发与应用
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水质模拟分析与风险防范 水质模型和模拟分析Baidu Nhomakorabea水质历史和现状分析 风险源识别与防范 GIS综合展示技术集成 水质综合管理平台
预警预报技术与应急管理 污染预测 水质污染预警预报 情景模拟 应急预案制定和评估 水源保护区实时划分
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拟、预测和管理决策 [4,5]。本文阐述了通过将地理信息 系统（GIS）和先进的水质模型集成开发饮用水水源 地水质监测预警管理信息系统的顶层设计思想，及其 主要功能设计，为改善水质和保障饮用水用水安全提 供科学依据和高效管理手段。
1．系统总体设计
针对饮用水水源地特点和饮用水水质安全保障要 用水水源地水质监测预警管理信息系统。基于水质在 线监测和水质模拟评估技术，全面提升饮用水水源水 质的预警预报水平和应急管理能力，为饮用水水质安 全提供科学、规范、系统化保障（见图 1） 。
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中国环境管理
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饮用水水源地水质监测预警管理 信息系统开发与应用
毛 楠 刘 锐 李红华 宁国锋 （中科宇图资源环境科学研究院，北京 100101）
[ 摘 要 ] 结合饮用水水源地管理需求，设计开发包含在线监测、模拟分析、水质预警和风险应急等模块的饮用 水水源地水质监测预警管理信息系统。本文介绍了该系统的功能设计。 [ 关键词 ] 饮用水；水源地；水质监测；水质预警；管理信息系统
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毛楠 等 饮用水水源地水质监测预警管理信息系统开发与应用 [J]. 人民黄河，2010，32（9） ：52—53.
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[3] 颜世杰，梅亚东，张文杰 . 我国饮用水水源地保护存在的 主要问题及其研究展望 [J]. 江西水利科技，2011， （2） ： 165—169. [4] 靳晟，李兆东，林丽 . 水质监测管理信息系统开发研究
在 线 监 测
在 线 报 警
多 模 式 视 图
模 拟 条 件 设 置
模 拟 计 算
模 拟 结 果 展 示
预 警 条 件 设 置
预 警 计 算
预 警 结 果 展 示
风 险 分 析
应 急 管 理
文 档 管 理
统 计 报 表
角 色 管 理
权 限 分 配
系 统 设 置
图2 饮用水水源地水质监测预警管理信息系统功能模块 2.1 水质在线监测模块 目前，全国多个省市分别建立了水质自动监测系 统，实时监测水质变化。该系统主要包括水质在线监 测、移动应急监测、实验室日常监测。水质自动预警站 可在污染源污水、废水排口安装并进行监测；对影响较 大的风险源可加设视频监控设施；水污染事故发生之后 进行现场快速移动应急监测；对要求精度较高的水质可 在实验室完成。为了充分利用和合理展示多点位、多指 标的水质监测数据，提供科学高效的决策支持，水质监 测模块提供在线监测数据的管理和展示功能。如图 3 所 示，用户可以在地图视图上自定义配置监测数据种类和 形式等信息，满足不同的水质管理目的。同时，水质监 测模块提供地图视图、监测数据表视图和实时曲线等视 图模式，方便用户进行数据展示、查询、对比和分析。 2.2 水质模拟分析模块 图 4 水质监测模拟分析模块 2.3 水质预警模块 通过研究建立水污染预测模型和污染风险预警预 报模型，结合水质在线监测技术和水质遥感技术开发 建立水质预警模块。目前，各地饮用水水源地自动站 根据水源地保护工作的特点，构建水动力学和水 建设尚不到位，且已建设的水源地水质自动站通常在 质模型，基于在线监测数据，结合饮用水水源地水质综 水厂取水口附近设置采样点，这时发现水质异常时， 合评价技术的研究成果，模拟分析饮用水水源地的水质 大量受污染的水已经进入供水管网。本系统采用二
图 6 事故应急分析专题图 理功能支持文档新建、编辑、上报、归档、删除和分 类查询等功能。统计报表功能集成报表运算引擎，连 接水质数据库后，可以对各饮用水水源地水质进行 统计，分析水质变化趋势，可以直接导出为 Excel、 Word、PDF 等文件，也可以直接打印报表。
3．小结
建立科学、高效、满足饮用水水质管理业务要求 的水源地管理信息系统不仅需要水文、地质、用地类 型和人口分布等基础信息，还需要健全、高效的水质 图 5 水质预警结果专题图 2.4 风险应急模块 借助风险应急模块，管理人员可以通过污染源调 查和模拟分析，建立污染源识别方法，确定重大环境 污染源临界值，实现重大环境风险源的分类及定量分 级，实施有效防范。日常运营管理过程中，管理人员 可以通过模型分析事故情景下的水源地水质变化，为 应急预案制定提供科学依据。在污染事故发生时，管 理人员可以利用该系统模拟预测污染物的移动扩散过 程，及时预测事故的影响范围和程度，并根据污染物 的传播时间和河道形态实时划分引用水源保护区范 围，为事故调度和应急决策提供科学依据，显著提高 对突发污染事故的应急响应速度和应急管理水平。 2.5 综合管理模块 综合管理模块主要实现对饮用水水源地保护相关 单位的日常文件和统计报表管理功能。其中，文档管 监测体系和先进的数值模拟技术作为支撑。本文设计 开发的饮用水水源地水质监测预警管理信息系统初步 搭建起了饮用水水质综合管理平台的基础，仍需环境 模型技术、3S 技术、水质监测和 IT 技术等多项技术的 发展而不断改进完善。 本文针对饮用水水源地水质保障工作的需要，基 于地理信息系统（GIS）和先进的水质模型集成开发 完成饮用水水源地水质监测预警管理信息系统，将为 饮用水水源地管理提供更全面的、可视化的决策支 持，为饮用水水源地管理工作向科学高效的应用理念 过渡提供了有益探索和参考价值。
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中国环境管理
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维水质模型 , 计算并确定一级、二级和准保护区范围， 根据实地情况、污染源分布以及水文条件等，选择在 一级或二级保护区边界附近建设水源地水质预警站， 从而尽可能地监控到上游来水的水质和水量情况。在 线监测技术和预警预报技术相结合可以帮助管理人员 在水质进一步恶化前，及早发现水质安全隐患，分析 影响水质变化的因素，预测水质恶化趋势，评估预防 措施的有效性。结合 GIS 的二维和三维展示功能，水 质预警模块能够将预警模拟计算结果以专题图的形式 显示，提供直观的和可视化的决策依据（如图 5） 。
[5] 张世忠，田阳光，李曦 . WebGIS 技术及其在生活饮用水 水源地信息系统中的应用 [C]. 2008 中国环境科学学会学 术年会优秀论文集（下卷） ，2008：225—230.
Development and application of Water Quality Monitoring and Warning Management Information System for drinking water sources Mao Nan Liu Rui Li Honghua Ning Guofeng （China Sciences MapUniverse Technology Co., Ltd, Beijing ,100101,China)
Abstract:Based on the requirements of drinking water sources management, water quality monitoring and warning management information system, including on-line monitoring module, simulation analysis module, early warning module and risk & contingency management module, was designed and developed. This paper introduced functions of this system. Keywords: drinking water, water source, water quality monitoring, water quality early warning, management information system
水质在线监测
图1 饮用水水源地水质监测预警管理信息系统总体设计 图 3 水质监测模块 水量的历史变化规律和现状，指导日常供水和水资源
监测 模拟 预警 风险应急 综合管理 系统管理
饮用水水源地水质监测预警管理信息系统
保护工作，保障饮用水安全。如图 4 所示，用户批量 导入模型属性数据后，可设置模拟情景和模拟条件， 进行模拟计算。模拟结果以表格、曲线和专题图形式 展现，并提供相应的查询功能。
显示，113 个环保重点城市的 243 个地表水水源地中， 求，构建集监测、模拟、预警和风险应急于一体的饮
2．系统功能模块设计与开发
饮用水水源地水质监测预警管理信息系统采用 B/S 与 C/S 结合的系统架构进行系统设计，包括监测、 模拟、预警、风险应急、综合管理和系统管理六个功 能模块（见图 2） 。