精细化管理在宝安区河流水质评估中的应用

苏媚，姚云峰，孙阳，莫琼利

（1.深圳市生态环境局宝安管理局，广东 深圳 518033；2.深圳市生态环境监测站，广东 深圳 518016；3.深圳安志生态环境有限公司，广东 深圳 518063）

水环境监测点位优化，是指在经济合理、技术可行的条件下，用最少的监测点位，获取具有代表性的水环境质量数据[1,2]。深圳市宝安区现有的水环境监测点位通常设在河流下游断面，自2017 年以来对市控断面主要污染因子的监测频次为一周一次。市政污水管网水质监测仍处于空白。2020 年，深圳市水环境综合整治基本完成，空港新城建设等工程也在进行中，流域水文、经济布局、管网分布、人口分布及污染源均发生了不同程度的变化。科学有效的监测点位和水质监测数据，是进行水环境管控和治理的基础。在水生态环境管理工作中，深圳市宝安区先行先试，通过基于污染溯源、精细化管理的布点法对现有监测点位进行优化，构建厂网河湖海一体化监测体系，并运用大数据智慧分析系统开展数据分析、挖掘，总结水质时空变化规律，为水环境精细化管理、精准执法提供数据支撑。

1 宝安区河流水质监测现状

目前宝安区纳入考核监测的河流共计64 条，包括茅洲河干流，10 条一级支流，13 条入库支流，21 条入海河流，19 条二、三级支流。河流水质监测分为人工采样监测和自动在线监测。其中，人工监测断面87 个，在线监测站点88 个，包括1 个国控地表水在线监测站、1 个省控地表水在线监测站、20 个市控地表水在线监测站和47 个视频微站。

宝安区河流水质人工监测断面87 个，通常位于河流下游河口或河流交汇口，监测频次为一周一次，监测因子为流速、透明度、溶解氧、化学需氧量、氨氮、总磷、氟化物、阴离子表面活性剂、氧化还原电位共9 项。月度监测因子为《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）中的24 项，以及流量、电导率、透明度、氧化还原电位、悬浮物。

目前宝安区地表水在线监测站有22 个，主要分布在茅洲河干流、各大水库、支流入河口。其中除国家站点——共和村在运行中外，其他站点均在建设中。地表水在线监测站的监测频次为每4 小时一次，监测因子为水温、pH 值、溶解氧、电导率、浊度、盐度、化学需氧量、总有机碳、氨氮、总磷等共11 项。

为进一步巩固治水效果，实现水质稳定达标，宝安区通过建设在线视频微站实现可视化监控。已建设视频微站47 个，分布于茅洲河一级支流入河口的有10 个，二、三级支流入河口的有13 个，入库支流的有3 个，河流入海口的有21 个。视频微站的监测频次每10 分钟一次，监测因子为pH 值、氧化还原电位、溶解氧、氨氮浓度、浊度、视频影像。

2 宝安区河流监测点位优化设置

2.1 监测点位优化原则

本文根据断面布设的规范要求，综合考量行政区划和流域管理的一致性和完整性以及增强水质监测网的可操作性[3]，结合历史水质监测数据、地理环境、河道情况、污染源分布、管网情况、入河排口分布等，以水质稳定达标为最终目标导向，基于污染溯源、精细化管理的布点法开展监测点位优化工作。在宝安区市政污水处理设施进水口以及污水管网关键汇集点建设水质在线监测站，实现对管网水质的全天候监控，提升监管能力。

2.2 基于污染溯源、精细化管理的布点法点位优化设置

利用ArcGIS 构建地理空间数据库，将收集的水系分布、管网分布、监测点位分布、污染源分布等信息的Kml 与Cad 格式数据转换为Esri-shp 格式数据，并导入到数据库中，对相关空间数据和属性数据进行统一管理。从污染溯源、精细化管理角度出发进行优化布点。

在宝安区6 个市政污水处理设施进水和管网关键汇集点安装水质在线监测系统，共15 个固定监测站点和3 个移动监测站点。其中市政污水处理设施进水口水质监测站点6 个（WS1、WS8、WS9、WS10、WS11、WS12），管网污水关键汇集点12 个（WS2、WS3、WS4、WS5、WS6、WS7、WS13、WS14、WS15、WS16、WS17、WS18），另有3 个站点在拆迁重建中，再有3 个站点为移动监测站。监测频次为每2 小时一次。结合各监测站点受纳的污水情况和水质保障实际需要，设定监测因子。管网水质在线监测站点信息见表1。

表1 管网水质在线监测站点信息

3 取得成效

3.1 宝安区河流水质情况

根据2020 年水质监测结果，宝安区已消除黑臭水体，整体水环境质量得到显著改善。根据2020 年1～12 月的月度考核数据，茅洲河国考、省考断面水质均得到显著改善（见下图），其中茅洲河共和村国考断面氨氮浓度均值为1.73mg/L、总磷浓度均值为0.28mg/L，已达地表水Ⅳ类水标准，与2019 年相比，氨氮浓度均值下降55.5%、总磷浓度均值同比降低48.0%；省考燕川断面氨氮浓度均值为1.33mg/L、总磷浓度均值为0.25mg/L，已达地表水Ⅳ类水质标准，与2019 年相比，氨氮浓度均值下降2.7%、总磷浓度均值降低23.7%；洋涌大桥（洋涌水闸）省考断面氨氮浓度均值为1.45mg/L、总磷浓度均值为0.30mg/L，已达地表水Ⅳ类水质标准，与2019 年相比，氨氮浓度均值下降49.8%、总磷浓度均值降低44.7%。

茅洲河国考、省考断面的氨氮、总磷浓度环比变化趋势

根据2020 年46 期“一周一测”监测结果，以全年监测数据达标次数统计达标率，得出以下结果：茅洲河10 条一级支流达标率在60%以上的有9 条，占比90%；达标率在60%以下的有1 条，为共和涌，主要超标因子为氨氮、总磷。13 条入库支流达标率在60%以上的有11 条，占比85%；达标率小于60%的有料坑水、牛城村水，其中，料坑水超标22 次，达标率为52%，主要超标因子为氨氮和COD，牛城村水超标28 次，达标率为39%，主要超标因子为总磷和COD。21 条入海河流达标率在60%以上的有15 条，占比71%；达标率小于60%的河流有6 条，分别为塘尾涌、福永河、下涌、坳颈涌、西乡大道分流渠和沙福河，主要超标因子为氨氮、总磷和COD。

3.2 管网水质情况

根据2020 年3 月1 日至2021 年2 月28 日的监测数据统计结果可知，宝安区市政污水管网水体主要超标因子为氨氮、总磷和pH 值，未发现重金属超标。其中，市政污水处理设施进水口氨氮超标主要集中在22 时至次日0 时，总磷超标主要集中在20 时至次日0 时，但WS1 站点总磷超标时段集中在6 时至14 时，在同一时段，WS1 站点pH 值也出现超标情况。

市政污水管网关键汇集点氨氮超标时段较为分散，总磷超标主要集中在20 时至次日0 时，总镍、总铬、总氰化物、总铜偶有超标。其中，WS4 站点总镍超标率为0.68%，超标时段集中在18 时至次日8 时（占总超标次数的88%）；总铬超标率为0.49%，出现在4 时至18 时，超标时段较为分散；总氰化物超标率为1.6%，集中在2 时至8 时（占总超标次数的44%）；总铜偶有超标，超标率低于0.1%。

3.3 相关性分析

根据2020 年4 月22 日的WS1 在线监测数据和大数据智慧统计分析结果可知，pH 值与总磷、总铜浓度呈显著负相关；总镍与CODCr浓度呈显著正相关，与总磷、总铜浓度呈显著负相关。WS1 站点水质参数Pearson 相关性分析见表2。

表2 WS1 站点水质参数Pearson 相关性分析

2020 年4 月22 日的WS4 在线监测结果表明，pH值与氨氮浓度呈显著负相关；氨氮与总磷浓度呈显著正相关；总镍与总铬浓度呈显著负相关。WS4 站点水质参数Pearson 相关性分析见表3。

表3 WS4 站点水质参数Pearson 相关性分析

2020 年4 月22 日的WS2 在线监测结果表明，pH值与总镍浓度呈显著负相关；总镍与总磷浓度呈显著正相关。WS2 站点水质参数Pearson 相关性分析见表4。

表4 WS2 站点水质参数Pearson 相关性分析

3.4 典型案例

（1）通过厂网河湖海一体化监测体系和大数据智慧分析系统的创新应用，发现市政污水处理设施进水口主要超标因子为氨氮、总磷和pH 值，主要集中在22 时至次日0 时，pH 值与总磷呈显著负相关；市政污水管网关键汇集点总镍、总铬、总氰化物、总铜偶有超标，主要集中在江碧片区。通过超标预警、上下联动、视频监控、管线排查检测等手段，对涉嫌违法排污的区域开展集中执法行动，共同打击偷排、直排和超标排污等违法行为，共检查企业16 家，限期整改9 家。

（2）2021 年1 月15 日12 时20 分，通过视频微站球机监控，第一时间发现虾山涌水闸前排放口有乳白色液体溢流，河流水体颜色异常，结合水体污染特征体系和AI 识别技术，快速圈定嫌疑污染源。于当日16 时查明，某精密机械企业在搬迁厂房时将线切割机内的乳化液偷排入雨水井流入虾山涌，造成虾山涌水体污染。

4 结语

精细化管理体系在宝安区河流水质达标评估中的创新应用，可及时发现工业企业偷排漏排或超标排放行为，实现精准执法。2020 年宝安区水质整体呈现稳中有升的态势。

后期工作中将进一步完善水质特征体系，加快水环境智慧化管控建设。采用云计算、区块链、AI、GM码等技术，构建智慧化水环境监测的“天眼地网”，搭建水质评估智慧化管控SaaS 平台。打通水环境监测与执法溯源“快捷道”，让环境执法由“大海捞针”转变为“精密智控”，实现水环境精细化管理，为持续改善区域水生态环境质量提供支持。