一等奖

获奖项目

流域水体主要污染物通量监测关键技术研究及应用

主要完成单位

广东省生态环境监测中心

中山大学

主要完成人

鲁言波   李   彤   黎如昊

李晓芳   张   恒   刘亚平

陈湛峰   李海啸   邓   滢

刘奕慧   周铭浩   黄嘉诚

张   莹                        

                      

项目简介

主要内容：

该项目围绕国家“三水统筹、五水共治”顶层设计，着眼复杂流域水体污染物通量“优化组网、创新监测、科学质控、标准联网与智慧挖掘”目标，历经“十一五”国家水体污染控制与治理科技重大专项《河流污染通量实时监控与调控技术体系的建立与应用示范》（2008ZX07211-10-01）、“十二五”国家水体污染控制与治理科技重大专项《东江流域饮用水源型河流水质安全保障技术集成与综合示范》（2014ZX07206-005）、广东省环境整治专项资金项目—《广东省省级地表水考核断面水质自动监测站建设项目》(GDEMC-2019-50、GDEMC-2019-51、GDEMC-2019-75)等国家和省级重点项目建设，重点研发和构建多目标控制下水体污染物通量网络优化技术、多元先进通量监测集成技术、混合智能在线质控技术、通量数据采集传输协议标准、“流域-河口-近海”一体化水质预警数值模拟技术及通量实时监测预警集成平台。主要工作内容包括：

1. 研究多目标控制下水体污染物通量网优化技术

2. 研发复杂水体主要污染物通量实时监控集成技术，开展工程示范，实现业务化组网运行

3. 研发污染物通量常规监测组合技术，制定标准规范，实现业务化运行

4. 研发基于混合智能技术的在线水文水质在线质控技术

5. 开发基于通量监测的流域水质模型，实现陆源污染对河口近海水质快速预报预警

6. 搭建流域水体污染物通量实时监测预警集成平台

技术创新点

（1）研发和示范应用了“非接触式雷达波水文测流系统+多参数水质在线自动监测系统”的山区雨洪型河流污染物通量自动监测集成技术。

（2）首次针对声学多普勒流速剖面测流技术，结合我省宽阔型潮汐河流的特点，提出了适宜的技术参数和功能要求。 

（3）提出和构建了水污染防治攻坚目标下的小流域水体污染物通量监测评价和实用技术；创新性提出了小流域水量、物质平衡约束条件下的流域通量监测布点、评价及质量控制技术要求；其次，创新性地引入采测分离监测模式。

（4）示范应用了ADCP岸基式水文流量再现监测平台，采用代表层测流法对流量测量断面上的一个或多个代表流层进行水文测量。其次，通过连续多次手工水文实测，对示范站数据质量及系统运行可靠性进行验证。

（5）建立了感潮河流水文多要素的实时在线监测技术，构建潮汐河流流量率定方法和模式，实现在线自动率定功能。基于遗传神经网络模型（GA/ BP-ANN）的水文在线监测数据率定验证模式的模型构建与程序开发工作。 

模型改进前后的拟合效果对比

（6）研发了水文水质同步监测与污染物通量实时监测预警集成平台技术。基本实现国考和省考断面自动监测全覆盖，初步实现水文水质同步监测，对污染物通量实时计算与监控，提升了“十四五”地表水国控断面污染物通量监测能力。 

水文水质同步监测与污染物通量实时监测预警集成平台技术

技术应用情况

（1）山区雨洪型河流污染物通量监测技术应用示范。以赣粤跨省河流—寻乌水为典型案例，建设跨省污染物通量与生物综合毒性水质风险预警示范站，对龙川新村水质自动监测站进行升级改造比对流量和生物毒性监测技术设备，选择适合山区雨洪河流的流量观测设备，设计并实施相关配套工程；定期开展水文率定工作，完成系统集成与联合调试。对拟实施通量监测断面附近河道地形、周边地貌及实测条件踏勘；根据现有条件选择合适的测流仪器、安装方式等及硬件系统安装工程；通过走航式ADCP（M9）或其它测流设备实测流速流量，并与雷达测流结果进行比对和关系回归分析，获取雷达测得的表面流速与实测断面平均流速的统计学关系。 

粤赣跨省界山区河流污染物通量监测预警示范站（龙川新村站）

（2）小流域水体污染物通量监测与评价技术应用示范。以漫水河为示范性小流域，示范应用了走航式ADCP、直杆式便携测流仪、手持式雷达测流仪及单定点连续测流仪等多种组合测流方法技术及其在流域污染负荷监测、干支流污染占比、攻坚断面污染来源解析及跨界区域污染贡献、区域水污染防治责任考核扣减等领域的应用成果。 

水文施测过程

（3）珠江上游流域和大湾区对八大口门污染物入海通量的贡献计算。珠江八大口门的入海通量有两个来源，一是来源于上游流域直接输入下游珠江河网的通量，二是珠江河网本地输入到河网区的污染负荷。为阐明不同年份上游流域与珠三角河网对八大口门污染通量贡献的影响，利用省环境监测中心位于高要、石角、博罗附件历史水质观测数据，结合上述三个水文站的流量数据，计算上游流域进入河网区的CODMn通量，结合八大口门通量及珠江三角洲的污染负荷数据进行分析。

不同来源CODMn通量年际变化。

蓝色为上游高要、石角、博罗三个站点的通量总和；紫色为八大口门通量；灰色为八大口门通量减去上游通量之差；红色为大湾区珠江河网部分的污染负荷。

（4）地表水文水质同步监测与污染物通量实时监测预警平台污染物通量全流程实时计算。通过《DB44/T地表水自动监测系统监测数据传输规范》，实现流量数据和水质数据的集成。流量数据集成包括实时采集远程水文站的水位、分层流速、流量等信息，根据平台设置的断面、率定公式、指标流速、水位等信息，自动进行数据后处理，产生流量数据。水质数据集成包括采集水质数据，通过信息传输网络汇集到平台后，通过后台解析程序处理后进入基础数据库、专业数据库。平台通过开发统一数据模式和数据访问的通用接口，实现水文数据库和水质数据库的服务层面的互联互通，可同时访问和调用水文水质数据。平台通过数据调取，及平台选定的通量算法，实现污染物通量实时计算。 

地表水文水质同步监测与污染物通量实时监测预警平台实时计算通量污染

广东省环境保护科学技术奖

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