白河水质监测站建设工程实施方案20121203.docx
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1、电站水质监测站建设工程实施方案北京市密云水库管理处北京市新水季环境工程有限公司二一二年八月目 录第一章 概 述31.1 项目背景31.2 管理现状41.3 功能与定位51.4 建设内容5第二章 项目建设必要性72.1 提高南水北调来水后的水库水质管理调度能力82.2 提升水华防治和预警能力,保障水质和水生态安全92.3 建立生物预警系统102.4 指导水质安全管理长效机制建设102.5 积累水质监测站网建设与管理经验11第三章 项目建设原则和目标123.1 建设原则123.2 建设目标13第四章 建设内容144.1水质在线监测设备154.1.1 总磷、总氮154.1.2 化学需氧量(COD)1
2、94.1.3 余氯204.1.4 叶绿素与蓝藻224.2 水质在线监测设备辅助设施234.2.1总磷、总氮、COD、余氯在线监测仪配套设备234.2.2浮标监测系统244.3 水质生物预警信息系统264.4 视频信息监控274.4.1 大坝视频监控信息增设有线传输274.4.2 增设院门口视频信息监控274.5水常规自动监测设备改造284.6 会议室功能建设284.7 信息综合管理平台建设284.8 IT基础平台294.9 监测站房修缮304.9.1 站房现状304.9.2 站房修缮31第五章 投资预算395.1 编制依据395.2 设备购置及安装费395.3 其他费用395.4 工程总投资预
3、算表39第六章 运行管理416.4.1 设备运行费用416.4.2 人员费用41第七章 进度安排43第八章 结论与建议44第一章 概 述1.1 项目背景密云水库兼有防洪减灾、城市供水和生态涵养三大功能。近年来由于降水持续减少,水库的防洪减灾作用逐渐被淡化,而作为首都北京最重要的地表饮用水源地的功能受到社会各界的广泛关注,其2007年、2008年、2009年的供水量占北京市地表供水总量的62%、66%、71%以上。2011年,北京市动议,拟在南水北调中线工程通水初期,将沿线其它各省市剩余水量部分加压送至密云水库,增加密云水库蓄水量,可以巩固密云水库在供水任务中的重要地位,提高北京水资源战略储备,
4、确保实现密云水库的补偿调节任务。密云水库水源地保护对于北京市防洪减灾、供水安全和北部生态屏障构建具有重要的战略意义。近年来,由于降水减少等原因,密云水库来水量持续减少,水源保护压力增大。总库容43.75亿m3的密云水库,1980 2010年31年间来水总量为207.2亿m3,年平均来水量为6.9亿m3,其中1999 2010年12年间来水总量为42.9亿m3,年平均仅3.6亿m3。来水量锐减与水源保护的矛盾日益加剧。水库周边及上游水污染威胁依然存在、水环境管理能力不足、监测条件不完善等对密云水库水质安全构成了威胁。多年来,在高温季节,水库局部区域(金沟围堰和水源九厂取水口回水水域)水华现象时有
5、发生,水质富营养化与水生态退化趋势明显。2014年,南水北调来水入密云水库后,水质汇兑与水生态重构趋势不明,将对密云水库的水质安全造成了一定的风险。2014年,南水北调入京由团城湖通过京密引水渠反向输水、六级提升至怀柔水库,部分水量经怀柔水库分水回补水源地后,再经三级加压输水至密云水库。南水北调来水经白河电站进入密云水库,流经整个库区后从第九水厂输向北京各个用水点。白河电站作为南水北调入密云水库来水的入口,其承担着水质监测预警及突发污染事件处理和水质安全管理的重要责任。白河电站现有一个水质自动监测站,但是由于建设时间较早,监测能力和监测预警系统都有待提升,南水北调来水入库后,来水水质必然会对水
6、库水体环境产生巨大冲击。因此,加强对南水北调来水入密云水库汇水区域水质监测,并集成和整合附近其他监测预警站点水环境信息,建立信息采集、存储、评价、预警和会商系统,对白河电站汇水区域水质监控、预警、综合管理等能力进行全面提升,对保障密云水库水质及水生态安全具有重要意义,白河电站监测站的提升改造也是密云水库水质目标管理系统规划(2012-2020)重要任务。根据资金状况和整体工作部署,本项目拟对白河电站区域现有的监测预警条件进行集成、整合和提升,搭建完善的监测、预警和管理架构,为密云水库管理处进一步安排新增监测指标及通讯会商提供平台。1.2 管理现状密云水库作为北京市的重点水源,而白河电站作为南水
7、北调进水口,对整个水库的水质安全有着重大影响,因此,白河电站及水库的水环境监测管理能力亟待完善、整合和加强。监测指标较少,只布设了常规五参数(PH值、溶解氧、电导率、浊度,温度)测定仪,监测指标过少,不能充分掌握水质水生态的现状及变化情况,进而不能很好的实行水质安全预警。缺少水质生物预警系统,不能对水生物状态进行监测,进而缺少对水体中生物毒性物质的实时掌控,对水质及水生态变化难以做出及时响应。缺少视频监控系统,不能对白河大坝及南水北调入水汇水区域状况实时监控,不能及时掌握及制止投毒等不安全事件的发生。水环境监测数据没有实现集中存储及管理,缺乏环境信息的实时监控环境和集中管理及预警平台,监控和管
8、理不方便。没有通信和数据传输网络,水环境监测中心与防汛办等部门不能对其状况进行实施监控和管理,各种水质数据依靠新设立的GPRS网络向水环境中心传递,该站点与水环境监测中心,防汛办等部门之间采用的沟通方式是手机和现场面对面交流实现。水环境管理与水质保障手段较滞后,密云水库现有的水质事件应对主要依靠人工监测、人力巡查等手段,采取的是“严防死守”、“人力防治”的传统方法,小尺度防治。保障水质、水生态安全的力量仅在于立法与制度、人力值守防护,无法达到科学、高效的管理要求。1.3 功能与定位白河电站水质监测站建设工程将按照密云水库水质目标管理系统规划(2012-2020)积极稳妥地实施水质目标管理。采集
9、白河电站、溪翁庄镇泵站等站点的水质理化数据、营养盐数据、生物活性状况及视频等信息,形成集数据存储与管理、分析评价、报告生成、综合监控、预警、调度、会商、汇报展示等一体化的现代化综合水质安全管理手段,提高水质监测及应急响应的效率与质量,构建水质安全监测预警平台,推动水质目标管理平台构建,确保供水安全。搭建其它水质监测指标扩充及通讯会商的环境平台,建立监测、存储、评价、预警标准模式,为后续监测指标扩展、完善监测能力创造条件。白河电站水质监测站建设工程将为水库其它站点建设提供示范和指导,为评价密云水库水环境保护和水生态修复的工作绩效提供数据支持,也可为南水北调来水后密云水库水质水量安全调度提供技术支
10、撑与数据基础。1.4 建设内容在白河南水北调来水入密云水库汇水区域水质监测站增设TN、TP、COD、余氯等水质实时监测指标,浮标系统(包括叶绿素a、藻蓝蛋白、风速、风向、气温、相对湿度、水位、水温、雨量等指标)和水质生物预警信息系统,重点区域增设视频信息监控器,完善监测预警系统;对水质理化数据、营养盐数据、生物活性状况及视频等信息进行采集、集成整合,适时整合溪翁庄镇泵站等站点的水环境信息;开发白河区域水体富营养化防治决策支持系统,水质毒理安全监测与预警系统,探索库区出水水质安全监控模式;建立调度会商决策支持体系,建设监测站会商决策管理平台;修缮白河电站监测站房屋。建设内容如下图1-1所示。图1
11、-1 主要建设内容示意图第二章 项目建设必要性水质监测作为密云水库安全管理的重要环节,具有以下五种重要的作用:(1)确定水体中污染物的分布状况,追溯污染物的来源、污染途径、迁移转化和消长规律,预测水体污染的变化趋势。(2)判断水污染对环境生物和人体健康造成的影响,评价污染防治措施的实际效果。(3)提供科学的水质数据,为水体环境质量评价提供数据支持。(4)为环境管理、环境科学研究提供数据和资料。(5)探明污染原因,污染机理以及各种污染物质,深入进行环境及污染的理论研究。2014年南水北调来水经白河电站进入密云水库后,水质水生态衍变态势极为复杂。两种水体水化学、水生态特征存在明显差异,输水过程中也
12、会导致水体状况改变,水生态结构重塑,沿线及密云水库受水区浮游动植物也将会更替或发生优势种变化,调水后水质及水生态存在诸多不确定性,势必会打破现有水环境平衡,威胁输水安全。在这样紧迫的形势之下需加快进行南水北调入水的水质监测工作,增加监测指标及频次,密切跟踪研判水生态结构重构情况,为调度管理提供决策支持。目前,白河水质监测站监测指标较少,仅布设了常规五参数(PH值、溶解氧、电导率、浊度,温度)测定仪。监测站监测指标过少,不能充分掌握水质的现状及变化情况,因而不能很好的进行水质安全预警。TN、TP对水生物的生长十分重要,可以转化为有机物的营养成分,是决定水中生物繁衍性的重要因素。密云水库的TN、T
13、P入库量在丰水期、枯水期均超过了其水环境容量,因此监测TN、TP对于判断水库未来富营养变化有重要的意义;COD表明了水体中有机污染物的大小,COD的检测能够表明水体的有机污染状况;为了防止输水管线管壁滋长藻类和细菌,南水北调入密云水库输水管线建设项目在管线前段投加了液氯,由此产生的超量余氯会对水库中的浮游生物、动物幼虫和生殖繁衍产生巨大破坏,因此需重点监测预警,及时调度翁溪庄泵站投加量,使入库来水不得检出余氯;叶绿素a作为水体浮游植物现存量的重要表征指标,是水体理化性质和生物指标的综合表现。丹江口水库的藻类生长类型为蓝藻-硅藻类型,密云水库为硅藻-蓝藻类型。藻蓝蛋白是仅存在于蓝藻中的一种少见的
14、天然营养素,对藻蓝蛋白进行检测可以掌握南水北调来水中蓝藻的含量,判断水体富营养化类型的转变情况。故要防止密云水库 “水华”发生,对水库水华暴发进行监测预警,必须对水质情况进行全面监测。近年来,我国接连发生多起重大突发性水污染事件,不仅造成了巨大的经济损失,而且造成了社会的不安定和生态环境的严重破坏。突发性水质污染事件已经成为我国用水安全和水环境质量的一个潜在威胁,水质生物监测预警信息系统利用清江鱼对水质毒理状况实时监测,及早发现水质污染事件,以多种通讯方式告知管理部门尽快采取措施,切断污染源,建立起隔离带,防止水体污染,把污染程度和范围降到最低点,进而减少水质污染事件带来的直接和间接的经济损失
15、。因此水质生物监测预警信息系统建设是十分迫切,且十分必要。现阶段南水北调白河电站入库区域水环境监测站应当增加TN、TP、COD、余氯、叶绿素a、藻蓝蛋白等水质监测指标和水质生物监测预警信息系统。白河南水北调来水入库汇水区域水环境监测站建设的必要性体现在提高南水北调来水水环境管理调度能力,提升密云水库水华防治和预警能力,建立生物预警系统,指导水质安全管理长效机制建设,积累水质检测站网建设与管理经验等五个方面的建设。2.1 提高南水北调来水后的水库水质管理调度能力密云水库现有的水质安全管理工作以各个监测站点为单位,相互孤立,缺乏整合。及时整合密云水库2011年建立的化验分析数据管理系统及已有的自动
16、监测数据管理系统,集成白河电站水质监测站、水环境监测中心、库东浮标预警站等站点的监测信息,搭建以水九出水水质保障为目标的水环境管理平台,大大提高密云水库供水水质安全管理能力。白河电站的水环境管理平台具有以下几项功能。(1)实时显示水质情况采集水环境监测数据信息、翁溪庄泵站水质预警信息及局部视频信息后,实时传输至白河电站水质监测站、水环境监测中心,可远程关注水质情况,及时发现风险事故。溪翁庄泵站南水北调来水水质中余氯是重点关注指标。为了防止输水管线管壁滋长藻类和细菌,南水北调入密云水库输水管线建设项目在管线前段投加了液氯,由此产生的超量余氯会对水库中的浮游生物、动物幼虫和生殖繁衍产生巨大破坏,因
17、此需重点监测预警,及时调度翁溪庄泵站投加量,使入库来水不得检出余氯。发生超标时需立即使用粉末活性炭吸附消除。(2)综合评价水质及毒理情况根据采集的水质监测数据信息,应用系统中的数据分析处理软件,结合监测数据存储数据库,自动生成相关曲线图、柱状图,关注异常数据,并进行自行/人为诊断,综合评价水质情况。(3)统计水质变化情况根据采集的水质监测数据信息,应用系统中的数据分析处理软件,结合监测数据存储数据库,自动生成月度/季度/年度水质变化曲线图,高温季节每周生成水质变化曲线图。(4)用于水库水质目标管理模型的拟定与测算采集的监测数据信息可长期储存,有利于以后的水质模型拟定与测算工作的开展。2.2 提
18、升水华防治和预警能力,保障水质和水生态安全密云水库夏季多为“蓝藻型水华”。蓝藻中的微囊藻能够产生具肝脏毒性微囊藻毒素( microcystins,MC),严重威胁供水安全;锥囊藻和角甲藻等虽不能形成藻类暴发,但能产生鱼腥味的物质,可能导致水体异味的出现。水华的发生主要是由多种外界因素共同作用而导致的,容易导致水华发生的外界因素主要为:水体流速小于0.05米/秒,水体交换量低;总氮大于0.2 mg/L,总磷大于0.02 mg/L;温度在25 28,光照强度在350 500E左右时;水中的叶绿素含量在45.0 48.0g Chla/L以上;低气压会诱导藻类大量上浮;降水量减少,库容量降低,营养物质
19、浓度升高。根据密云水库多年的水质监测数据资料显示,2001 2010年5月份密云水库金钩围堰、库东两个监测点的营养状态指数基本均满足;水体处于中营养状态。恒河监测点除2006年与2009年,水体处于贫营养状态,其他年份也均处于中营养状态。2008年与2010年7个监测点的营养状态指数均,水体呈中营养状态;2009年7个监测点的营养状态指数均为8年间最低值,且基本均30,水体呈贫营养状态,分析产生该现象的原因在于2008年降雨较少,而2009年降雨量丰富,雨量的多少可以稀释或增加污染物的浓度,从而使得营养状态指数整体下降或升高。整体来看,密云水库水体基本呈中营养/贫营养状态,容易在气象条件满足的
20、条件下诱发蓝藻水华。另一方面,南水北调源头丹江口水库的藻类生长类型为蓝藻-硅藻类型,而南水北调受水端密云水库为硅藻-蓝藻类型,2种藻华类型及水质水化学特征不同的水体汇兑后,水华衍变趋势及藻类生消态势不明,汇水区域水华状况发展走向面临不可控的局面。因此,必须强化和整合白河区域水华预警手段,当监测到库东及白河电站水中叶绿素a、藻蓝蛋白的含量及水温气象等多要素同时超过一定数值范围时,可启动水华预警功能,同时可根据叶绿素a及藻蓝蛋白的含量梯度,给出不同危险级别的水华预警。同时启动水面推流器等防治工作,制定防治水华措施,防止局部水域水华的发生。2.3 建立生物预警系统密云水库目前只有第九水厂设有水质生物
21、预警系统,其他的三个水质自动监测站均没有设水质生物预警系统。而白河电站作为南水北调进入密云水库来水的入口,地理位置非常重要,是保证密云水库水环境安全的首要关卡。因此,在白河电站自动监测站增设生物预警系统以提高生物毒理安全监测预警,迅速作出应急措施,保障水库水环境安全是非常必要的。2.4 指导水质安全管理长效机制建设白河电站的水环境目标管理平台建立后,利用长期的监测数据,可开展密云水库水质模型的拟定与测算工作,进一步明确密云水库需关注的重要水质指标,确定必须严格执行的规范监测动作,构建密云水库水质目标管理系统核心站网,全面提升水环境管理的科学性、有效性,推动水质安全管理工作走向依靠科学手段、构建
22、长效机制。同时,这将为南水北调来水做好技术支持与数据准备,降低南水北调来水后密云水库水质安全出现问题的风险。2.5 积累水质监测站网建设与管理经验水库水环境管理的基础是动态数据库的建设,包括水文、水质、主要污染物动态衍变指标、生物表征数据的监测成果。这些动态数据库建设的基本条件便是完善的监测站网,白河电站监测站的集成建设是密云水库水环境信息化平台建设四大骨干监测站建设的又一里程碑项目,也可以称作是水质监测站网的“示范工程”。密云水库现有的监测站多为人工监测,耗时耗力,自动化、信息化水平不够,数据处理和评价手段不足,限制了密云水库水环境管理能力的拓展。白河电站水质监测站的建设,可实现对总磷、总氮
23、、COD、余氯、叶绿素等的实时监测。通过数字通道、模拟通道、开关量通道采集监测仪表的监测数据、状态等信息,然后通过无线网络将水质、视频监测信息完整、安全和实时地分别传送到本站监控站,第九水厂取水口水质监测站和水环境监测中心,实现多方位实时监控,有效保证首都供水安全。在未来几年的项目实施计划中,将进一步改造并完善入库河流及库区现有的其他自动监测站,密云水库库区及水库流域乃至南水北调入密云水库沿线均将增设更多的水质自动监测站、浮标站、视频监控器,所有的水质、生物、水文、气象和视频监测数据都将无线网络传送到监控中心,建立一套完善的在线监测预警系统。白河电站的集成建设将充分积累水库水质监测站网建设的宝
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