（环境科学专业论文）天津引滦沿线水体特性研究.pdf

a b s t r a c t a b s t r a c t t h ef i v e rd i v e r s i o np r o j e c ts t e m sf r o mp a n j i a k o ur e s e r v o i ri nt h el u a n h er i v e r , p a s s e st h r o u g hd a h e i t i n gr e s e r v o i ra n dd e l i v e r sw a t e rt ot i a n j i nc i t y t h e ni tp o u r s i n t oy u q i a or e s e r v o i ri nj ic o u n t yo ft i a n j i n ，g o e ss o u t ht h r o u g hz h o u h er i v e rt oj i c h a n n e la n de n t e r st h eo p e nc h a n n e la tj i u w a n gv i l l a g e a n dt h e ni tp a s s e st h r o u g h b a i d id i s t r i c tf r o mt h ee x i to fe r w a n g z h u a n gr e s e r v o i rt ot h ec l o s e dc o n d u i t a t1 a s t i tl e a d st oy i x i n gp u m ps t a t i o n ，t h ed r i n k i n gw a t e rs o u r c eo f t i a n j i n t h ew a t e rd i v e r s i o np r o j e c tf r o ml u a n h er i v e rt ot i a n j i nc i t yh a ss o l v e dt h e w a t e rp r o b l e mo ft i a n j i na n dp r o m o t e dt h es o c i a la n de c o n o m i cd e v e l o p m e n t t h e w a t e rf r o ml u n a h er i v e ri sp r e c i o u sa n di tg u a r a n t e e st h ew a t e r q u a l i t ya n ds a f e t yo f t h ec i t y i th a sb e c o m et h e l i f e l i n e o ft h es u s t a i n a b l ee c o n o m i ca n ds o c i a l d e v e l o p m e n to ft i a n j i n t h i sp a p e rb a s e do l ln a t i o n a ls t a n d a r d sm o n i t o r i n gm e t h o d s a n da n dm o n i t o r i n g t e c h n i c a ls p e c i f i c a t i o n s ，d r a w i n go nt h ed o m e s t i ca n df o r e i g na d v a n c e de n v i r o n m e n t f o ra u t o m a t i cw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs y s t e ms t a t u s ，t i a n j i ns e g m e n to ft h el u a n r i v e rf l o w st h r o u g ht h ef o u ra u t o m a t i cw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs t a t i o n sw a t e rt o w a t e rt e m p e r a t u r e ，d i s s o l v e do x y g e n ，p e r m a n g a n a t ei n d e xa n dp ha s t h em a i n e v a l u a t i o ni n d e x ，f r o mt h ep e r s p e c t i v eo ft i m ea n ds p a c ea l o n gt h es u r f a c ew a t e ro f t i a n j i nl u a nr i v e rw a t e rq u a l i t ys t a t u s r e s u l ts h o w s ： a l o n gt h el u a n h e t i a n j i nw a t e rd i v e r s i o np r o j e c t ，t h ew a t e rq u a l i t yi nt i a n j i n i sm u c hb e t t e r t h ed i s s o l v e do x y g e ni nw i n t e ri sr e l a t i v e l yh i g h d u r i n gt h el a s t t e n - d a yo fd e c e m b e r , t h ew e e k l ya v e r a g ei st h ew a t e rq u a l i t ys u r f a c ew a t e rt y p ei h o w e v e ri ti sl o wi ns u m n l e r d u r i n gt h el a s tt e n - d a yo fd e c e m b e r , t h ew e e k l y a v e r a g ei sw i t ht h ew a t e rq u a l i t ys u r f a c ew a t e rt y p ei i t h ep hv a l u ei sr e l a t i v e l y i l i 曲i ns p r i n g a tt h eb e g i n n i n go fm a y , t h ew e e k l ya v e r a g ei sw i t ht h ew a t e rq u a l i t y s u r f a c ew a t e rt y p ei - v a tt h eb e g i n n i n go fw i n t e r , i ti sr e l a t i v e l yl o wa n dt h e w e e k l ya v e r a g ei s w i t ht h ew a t e r q u a l i t y s u r f a c ew a t e rt y p ei - v t h e p e r m a n g a n a t ei n d e xi sr e l a t i v e l ys t a b l e ，w i t ht h ew a t e rq u a l i t ys u r f a c ew a t e rt y p ei i i i a b s t r a c t t h ew a t e rt e m p e r a t u r ei sm a i n l ya f f e c t e db yt h ea t m o s p h e r i ct e m p e r a t u r ei nd i f f e r e n t r e a s o n s ，d e m o n s t r a t i n go b v i o u ss e a s o n a lv a r i a t i o n t oi d e n t i f yc h a n g e si nw a t e rq u a l i t ya f f e c tl u a nr e l a t e df a c t o r s ，a n dp r o p o s e a p p r o p r i a t ec o n t r o lm e a s u r e s ，d e s i g n e dt op r o v i d ew o r kf o re n v i r o n m e n t a lm o n i t o r i n g r e f e r e n c ed a t a , t of u r t h e ri m p r o v ew a t e rq u a l i t y , t oe x p l o r ea n di d e n t i f yr e a s o n a b l e a n df e a s i b l et oo p t i m i z et r e a t m e n tm e t h o d s k e y w o r d s ：a u t o m a t i cw a t e rq u a l i t ym o n i t o r i n gs t a t i o n s ，w a t e rt e m p e r a t u r e ， d i s s o l v e do x y g e n ，p e r m a n g a n a t ei n d e x ，p h i i i 1 绪论 1 1 研究背景 1 绪论 引滦入津是滦、海河的跨流域引水工程，从上游滦河潘家口水库，经过大 黑汀水库，通过输水干渠分别向天津、唐山输水。引滦入津河道经过滦河一黎河 分水岭的引水隧洞，出隧洞后入河北省遵化市的黎河干流，顺流而下，注入到 天津蓟县的于桥水库，再经州河南下流入蓟运河，在九王庄处入明渠首闸，穿 过宝坻由尔王庄水库出口入暗渠，到达天津市的饮用水源地宜兴埠泵站进行承 压输水。2 0 0 4 年引滦入津水源保护工程将原经州河段改为3 4 1 4 公里的暗渠输 水，引滦入津输水河道从大黑汀水库到天津市区全长为2 3 4 公里，州河改暗渠 后全长为2 1 4 公里。 引滦入津工程建成通水一举解决了天津人民的饮水问题，到2 0 0 9 年已经 安全运行2 6 个年头，累计向天津供水1 9 2 2 亿立方米。天津城市饮用水水质达 到国家标准，为全国饮用水质量最好的城市之一；工业生产缺水的局面得到的 扭转，不仅用水较多的缺水企业全部恢复了生产，而且使天津港获得了新生， 新港船闸得以重新开启使用，停产三年之久的内河港区码头恢复了生产；同时 为新建企业提供了可靠水源，加速了工业发展，改善了投资环境，成为天津经 济和社会发展赖以生存的“生命线 。 同时，随着天津经济和社会的“跨越式 发展，天津可用水资源受到挑 战，特别是水质有富营养化的趋势n _ 1 。为了保护好现有水资源，特别是保证引 滦入津水质量，确保城市供水安全，天津在引滦沿线天津段设置了四个水质自 动监测站点。通过这些水质自动监测站点，可以监控到引滦沿线天津段该监测 断面水质变化情况，为可能出现的水质变化情况，提供第一手的信息，从而为 于桥水库水质的保护和宜兴埠水源厂对引滦来水进行前处理，提供有价值的参 考依据。 1 2 研究意义 1 绪论 引滦水是天津的主要饮用水源，水质整体较好，变化也相对稳定。为了更 好了解天津引滦沿线水质的变化情况。在引滦沿线多个断面设置水质自动站对 水质进行连续监测，多年来，引滦水体连续实时监测，积累了大量的监测数据。 通过对这些数据的汇总、分析和研究，对引滦水体的变化情况有了更深入的认 识。通过对水体变化的认识，可以为于桥水库水质的保护和宜兴埠水源厂对引 滦来水进行前处理，提供重要的参考依据。 1 3 国内外研究进展 1 3 1国内水质自动监测发展现状 我国对水质自动监测系统的研究开始于上世纪8 0 年代，国家环境保护总局 从1 9 9 9 年9 月1 8 日开始，在我国的部分主要流域开展了建设地表水水质自动监测 站的试点工作，分别在松花江、长江、淮河、黄河及太湖流域的重点断面建设 了十个水质自动监测站。然后在试点的基础上，从2 0 0 0 年9 月开始，又陆续在松 花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江、太湖、巢湖、滇池流域建设了 3 2 个水质自动监测站。近些年来，水质自动监测技术在很多国家的地表水水质 监测中得到了广泛应用，我国的水质自动监测站的建设也取得了较大的进展， 环保部已经在我国重要河流的干支流、重要支流汇入口、河流入海口、重要湖 库湖体、环湖河流、国界河流、出入境河流、重大水利工程项目等断面上建成 了1 0 0 个水质自动监测站，能够监控包括七大水系在内的6 3 条河流和13 座湖库的 水质状况。 水质自动监测站的监测项目包括水温、电导率、p h 、溶解氧、浊度、氨氮、 高锰酸盐指数、总有机碳口3 ，湖泊水质自动监测站的监测项目还包括总氮和总 磷。以后将选择部分点位进行挥发性有机物、生物毒性及叶绿素a 试点工作。 随着国家水质自动监测系统的运行，充分发挥了其实时监视和预警的功能。 在跨界污染纠纷、污染事故预警、重点工程项目环境影响评估及保障公众用水 安全方面已经发挥了十分重要作用。 2 0 0 2 年在浙江一江苏的跨省污染纠纷处理过程中，自动站的连续监测数据在 监督企业污染治理和防止超标排放方面发挥了重要作用。 长江干流重庆朱沱和宜昌南津关水质自动监测站在2 0 0 3 年5 6 月三峡库区 2 1 绪论 蓄水期间，共取得库区上下游2 5 2 0 个水质实时数据，为管理部门的决策提供了 有力的依据。 淮河干流淮南、蚌埠及盱眙站成功地全程监视t2 0 0 l - 2 0 0 6 年淮河干流大型 污染团的迁移过程，为沿淮自来水厂及时调整处理工艺，保证饮水安全提供了 依据，为环境管理及时提供了技术支持。 汉江武汉宗关自动监测站自建立以来，每年对汉江水华的预警监测都发挥 了重要作用，及时通知武汉市主要饮用水处理厂提前做好处理，保障水厂出水 达标。 2 0 0 7 、2 0 0 8 、2 0 0 9 年太湖蓝藻预警监测期间，太湖沙渚、西山和兰山嘴水 质自动监测站开展了加密监测，通过水质p h 值、溶解氧等藻类生长的水质特异 性指标预测判断水体的藻类生长状况，为饮用水水质预警提供了大量实时数据， 发挥了重要作用。 2 0 0 8 年四川汶川特大地震发生后，中国环境监测总站立即通过水质自动监 测系统远程查看灾区水质状况，将灾区7 个水质自动监测站的监测频次由原来的 4 d , 时一次调整为2 d , 时一次，在第一时间分析了地震灾区地震前后水质状况， 并将灾区水质无明显变化的情况及时向国务院抗震救灾总指挥部上报，并编制 汶川大地震后相关国家水质自动监测站水质监测结果，每天在互联网上发 布自动监测结果，为保障灾区饮用水安全，稳定灾区群众发挥了重要作用。 2 0 0 8 年北京奥运会期间，利用北京密云古北口自动站( 密云水库入口) 、 门头沟沿河城自动站( 官厅水库出口) 、天津果河桥自动站( 于桥水库入口) 、 沈阳大伙房水库及上海青浦急水港自动站等国家水质自动监测站对城市的饮用 水源实施严密监控，每日以奥运城市地表水自动监测专报形式上报环境保 护部，为奥运期间饮水安全提供了技术保障h 3 。 1 3 2 国外水质自动监测发展现状 国外水质自动监测系统是2 0 世纪7 0 年代发展起来的，在美国、日本、英国、 荷兰等国已得到了较广泛应用，已被纳入网络化的“环境评价体系 和“自然 灾害防御体系。2 0 世纪6 0 年代纽约州环保局开始着手对本州的水系建立自动 监测系统：1 9 6 6 年安装了第一个水质监测自动电化学监测器。美国2 0 世纪7 0 年 代水质自动监测技术发展很快，1 9 7 5 年建立了国家水质监测网，进行污水、地 3 1 绪论 表水和地下水的自动监测。仅在俄亥俄河流域就建立了1 4 个监测点，而且建立 了国家水质警戒系统。现在美国已建立以计算机为主体的，全国性的远程水质 监测网络，并发展了卫星和航空监测技术。 日本从1 9 6 7 年开始准备在公共水域建立水质自动监测器；1 9 7 1 年以后，由 环境厅支持，在东京、大阪等地建设水质自动监测系统；到1 9 9 2 年3 月为止，已 在3 4 个都道府县和政令市建成了1 0 9 个水质自动监测站。在水质在线监测方面， 日本的技术水平处于国际前列。典型的系统有日本大阪的水质在线监测系统， 即将大阪所辖区内的河流湖泊、工厂废水排水口、下水道设置水质监测设备， 并且联网，使环保部门能够实时掌握所辖地方所有水源和排污口的水质状况， 同时向所辖地区的居民提供实时的水质数据。如果一旦出现水质污染事故等异 常情况，则事故的种类、影响范围等信息通过系统的通信网络传至中央控制室， 为有关部门掌握污染事故的性质状态、制定对策提供依据。 目前，越来越多的国家和地区将遥感技术、网络通信技术、地理信息系统、 管理信息系统和数据库技术应用于环境监测中，建立了以水质环境综合指标、 大气及其特定项目为基础的环境在线监测信息系统。欧美许多经济发达国家， 经过近2 0 年的快速发展，环境在线监测信息系统已经基本普及。 1 4 本论文主要工作 1 4 1研究目标 本研究的主要目的是通过引滦水源流经天津段四个水质自动监测站所得到 的监测信息：即从于桥水库上游入口蓟县果河桥站点，到于桥水库的蓟县于桥 出口站点，再经由宝坻潮白河( 泵站) 站点，最后到达北辰宜兴埠( 水源厂) 入口。弄清引滦水质在流经这四个水质自动监测断面，监测指标的变化情况， 同时根据多年的水质监测信息，来一一对应监测指标本身之间的关系，找出监 测指标在某一时间段内变化的主要原因。如果该变化对引滦水质产生潜在影响 的，则提出切实可行的解决措施，从而改善引滦的水环境质量，为于桥水库水 质的保护和宜兴埠水源厂对引滦来水进行前处理，提供重要的参考依据。 1 4 2 研究内容 4 1 绪论 ( 1 ) 现状调查：本文以引滦沿线天津段2 0 0 7 年到2 0 0 9 年的水质自动监测 地表水环境监测信息为依据，分别从空间、时间方面研究引滦沿线天津段水环 境质量的时空变异特征，并结合当时自然因素综合分析其成因，以求准确的把 握其水质状况和水质变化。 ( 2 ) 评价指标：水温、溶解氧、高锰酸盐指数、p h 值； ( 3 ) 评价标准：地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 - 2 0 0 2 ) e s 。 1 4 3 技术路线 ( 1 ) 资料收集，利用已掌握的引滦沿线水质自动监测信息； ( 2 ) 确定水温、溶解氧、高锰酸盐指数、p h 值统计方法及评价标准； ( 3 ) 进行数据统计、整理； ( 4 ) 以统计结果对比各个水质自动监测断面水温、溶解氧、高锰酸盐指数、 p h 值时间和空间关系： ( 5 ) 找出对引滦水质产生潜在影响的主要因素，探讨解决措施。 5 2 引滦沿线天津段水质自动站的区域环境特征 2引滦沿线天津段水质自动站的区域环境特征 2 1 蓟县环境概况 2 1 1自然环境 2 1 1 1 地理位置 蓟县地处天津市的北部，东经1 1 7 度5 分至1 1 7 度4 7 分，北纬3 9 度4 5 分 至4 0 度1 5 分，东面与遵化和玉田接壤，南、西与宝坻、三河和平谷相邻。蓟 县南北最长点5 5 0 2 公里，东西最宽点5 6 2 公里，蓟县全县总面积为1 4 7 0 平方 公里。 2 1 1 2 地质地貌 蓟县的地势北高南低，北起黄牙关长城，南至蓟运河，地势逐渐下降，呈 阶梯分布。最高点为九山顶，海拔1 0 7 8 5 米，最低处在马槽洼，海拔1 8 米， 南北高差1 0 7 6 7 米，山区与平原呈对等分布。在大地构造上处于燕山东西向褶 皱隆起带的南侧和新华夏系华北平原沉降带的东北部。该地区地层为多层地质 构造。地貌形成受燕山纬向构造体系，南北向构造体系，马兰峪山字形构造体 系、新华夏构造体系等影响，发生于距今七千万年前的古生代运动，奠定了全 县的基本轮廓。强烈的地壳运动使蓟县的北部地区褶皱隆起形成了燕山山脉， 花岗岩岩浆侵入形成了盘山，蓟县南部地区撕裂下沉接受堆积形成了平原。全 县地貌可分为剥蚀中山、剥蚀丘陵、剥蚀低山、堆积盆地、冲积平原、洪积、 扇缘洼地等。 2 1 1 3 水文条件 蓟县的水资源丰富，地表河流发达，拥有一、二级河道十二条，属蓟运河 系，常年性河流以州河、洵河和蓟运河为主，年均流量6 1 8 亿立方米，季节性 河流系沿山谷形成，有漳河、金水河、么河、兰泉河等。县内有于桥水库等大 小水库十三座。于桥水库的最大库容为1 5 9 亿立方米，全县大小水库的年蓄水 6 2 引滦沿线天津段水质自动站的区域环境特征 可达6 亿立方米。年均径流量达1 0 5 亿立方米。蓟县境内有八个储水构造，地 下水资源丰沛，北部山区是基岩裂隙水，平原地区是第四纪含水松散岩类孔隙 水。 2 1 1 4 气候气象特征 蓟县属于暖温带季风型大陆性气候，四季分明，夏冬季长，春秋季短。通 常春季干旱多风，气候干燥，夏季炎热多雨，秋季适中，冬季寒冷，少云多雾。 年均气温为1 1 5 度，年均降水量为6 7 8 6 毫米，蒸发量为1 8 1 9 5 毫米，最大 冻上深度为8 1 0 毫米，年均日照可达2 7 5 7 7 小时，平均风速为2 1 米秒，静 风频率达3 0 。全县初霜日为1 0 月1 5 日前后，终霜日为第二年4 月2 日前后， 持续期为1 7 0 天左右，无霜期为1 9 5 天左右。全县平均太阳辐射值1 2 4 8 千卡 厘米，太阳辐射值有明显的年际变化。 2 1 1 5 土壤植被 蓟县土壤类型可分为四大类：棕壤主要分布在海拔7 5 0 米以上的小港和下 营两乡北部的山上；褐土主要分布在从海拔1 0 米以上到海拔7 5 0 米以下的广大 山地、丘陵和平原地区；潮土主要分布在南部的洼区；水稻土面积小，主要分 布在城关镇公乐亭村一带。大多数土壤的有机质含量为1 3 9 2 左右。 蓟县植物资源丰富，种类繁多。植物区系联系广泛，分布混杂，野生植物 有1 3 3 科、4 1 8 属、7 6 9 种，以华北成分为主，在北部山区尚存少量古树。原始 森林被破坏后，大面积演替形成原始次生林。南部平原区农业垦殖历史悠久， 在河流洼淀，古河道砂地等发育着洼地植被、水生植被、沙生植被类型。 蓟县木本和草本植物林木覆盖率较高，地形上形成了上、中、下三层立体 交叉林网，生态系统较协调哺1 。 2 1 2 社会经济环境 蓟县政府位于蓟县城关镇，下辖2 6 个乡镇、一个城区街道办事处。2 0 0 9 年 全县预计生产总值1 7 6 1 5 亿元，增长2 6 ；财政收入2 2 7 5 亿元，增长2 1 5 ，其中县级收入1 3 1 3 亿元，增长4 1 3 ；全社会固定资产投资1 5 0 亿元， 增长4 9 4 ：城镇居民人均可支配收入1 6 4 0 6 元，增长1 7 ；农村居民人均纯 收入1 0 0 1 8 元，增长1 1 7 1 。 7 2 引滦沿线天津段水质自动站的区域环境特征 2 2 宝坻区环境概况 2 2 1自然环境 2 2 1 1地理位置 宝坻区位于天津市北部，东经1 7 7 度8 分至1 1 7 度4 2 分，北纬3 9 度2 1 分 至3 9 度5 0 分之间，属于华北平原北部燕山南麓一部分。东及东南面与河北省 玉田县和天津市宁河县相邻，南及西南面与天津市武清县接壤，西及西北面与 河北三河市相连，北及东北面与天津市蓟县和河北省玉田县隔河相望。宝坻区 南北长6 5 公里，东西宽4 5 公里，总面积1 4 5 0 平方公里， 2 2 1 2 地形地貌 宝坻区地处华北平原的东北部，为河流冲击型和滨海型平原地貌，地势较 为平坦，整个地形趋势大体为西北部较高，地面高程一般为6 5 8 5 米( 大沽 高程，下同) ，呈“高上地区；东南部地区较低，分布着大钟庄洼、里自沽洼 黄庄洼、黄庄洼和尔王庄洼等大型洼地，其高程为1 8 2 5 米，统称“大洼地 区 。境内自西北至东南自然坡降为1 ：5 0 0 0 1 ：1 0 0 0 0 。退海成陆和河流冲击形成 了区境东南低西北高的平原地貌， 据钻探资料表明，从宝坻区新安镇北，经城区所在地南，至武清区崔黄口 一线以东以南的地区，距地面2 - 2 9 米以下，有厚达1 5 米左右的海相地层，称 为“第一海相层”，含有中华青蛤、猫爪牡蛎、有孔虫、介形虫浅海动物化石。 据测定，第一海相层的沉积时间距今已达5 0 0 0 - 8 0 0 0 年之久。从而表明，宝坻 区大部分地区在距今5 0 0 0 - 8 0 0 0 年前尚为汪洋大海或滨海，由于地质构造运动， 海底升高，海岸线东移，大约在5 0 0 0 年前，宝坻陆地从海面显露出来。黄河几 次北迁入海，大量泥砂淤泥，约在3 0 0 0 - 4 0 0 0 年前，宝坻陆地与其它沿海陆地 连成一片，形成了广阔的平原。 2 2 1 3 水文条件 宝坻区境内河流纵横交错。现有一级行洪道6 条，分别为潮白新河，青龙 湾减河、引洵入潮、洵河、蓟运河、北京排污河。二级河道8 条，分别为午河、 鲍丘河、百里河、窝头河、绣针河、箭杆河、导流河、青龙湾故道。区内水资 8 2 引滦沿线天津段水质自动站的区域环境特征 源可利用总量为5 1 6 亿m 3 ，尔王庄水库库容4 5 0 0 多万立方米。地表水年可调 剂量为2 5 3 亿立方米，水域面积6 8 1 平方公里。 2 2 1 4 气候气象特征 宝坻区属北温带半湿润季风区，属大陆性气候，四季分明，春季干燥多风， 夏季温热多雨，秋季温降快雨量少，冬季寒冷少雪。年均气温为1 1 i 。c ，最冷 是1 月份，月平均气温- 5 8 c ，最热是7 月份，月均气温2 5 9 。c 无霜期年均 1 9 3 天，终霜一般在4 月上旬，初霜一般在1 0 月中旬左右。区内降水时空分布 不均，多年平均降雨量为6 1 4 毫米，全年雨量集中在7 、8 月份。 2 2 1 5 土壤植被 宝坻区的土壤为潮土类型，分为四类：普通潮土主要分布在新安镇、王卜 庄、黑狼口、大口屯一线以西的高上地区；湿潮土主要分布在a i 7 城、欢喜庄、 黄庄、袁罗庄、大钟庄、林亭口、周良庄、牛家牌、中登等乡镇；盐化潮土主 要分布在城关、马家店、大口屯、三岔口、口东、高家庄、史各庄等乡镇的一 些小洼淀内或地势较为低洼的地块上：盐化湿潮土主要分布在大唐庄、大白庄、 尔王庄、糙甸等乡镇。 宝坻区原生植物被为华北温带的落叶、阔叶林带和草甸植物。因早已辟为 农田和建设用地，原生植被已大量不复存在。耕地中植被以栽培作物为主。树 木以四旁树为主，榆、柳、柏、槐、椿为主要树种1 。 2 2 2 社会经济环境 宝坻区政府位于宝坻城关镇。全区现有2 2 个乡镇。2 0 0 9 年地区生产总值比 上年增长3 2 ，财政收入增长3 0 6 ，全社会固定资产投资增长6 0 9 ，农民人 均纯收入增长1 6 4 。全区符合政策生育率达9 8 2 3 鸭 2 3 北辰区环境概况 2 3 1自然环境 2 3 1 1地理位置 9 2 引滦沿线天津段水质自动站的区域环境特征 北辰区位于天津市城北，北运河畔。东以北京排污河与宁河县相邻；东南 隔金钟河、新开河与东丽区相望；南与河北区、红桥区相连，边界线正在勘定； 西南以子牙河与西青区相界；西、北均与武清县相接。南北纬宽2 0 8 公里；东西 经长4 3 2 公里。面积4 7 8 4 8 平方公里。 2 3 1 2 地形地貌 北辰区地势，自西北向东南微微倾斜，线河、安光、青光以南一线向南倾。 一般高程( 黄河水准) 1 5 7 5 米，最高8 米、最低0 5 米，平均坡度为1 5 0 0 0 ， 地表径流及地下水的总流向和地势一致。北辰区的地貌属华北平原区，在天津 市地貌分区中属海积冲积平原区：是地质构造下沉，河流、湖泊、海洋搬运堆 积，人为改造等多种因素综合作用形成的。中生代燕山运动奠定区境地貌的基 底轮廓，新生代第三纪后，大面积强烈下沉，堆积巨厚的河湖相及海陆交互相 的沉积物，填平基底地形的高差起伏。黄河、海河等大河的搬运堆积在区境地 貌区的形成中起到重要作用。区境现代低平的平原地貌是距今5 0 0 0 年以来，由 河流堆积与人为改造共同形成的。历史上每当暴雨季节，永定河、北运河、子 牙河往往泛滥，洪水携带的泥沙物质逐渐沉积淤积，造成自西向东由细砂至砂 石粘土等多种质地的沉积相。 2 3 1 3 水文条件 北辰区境内及边界河道共1 4 条，其中一级河道7 条，分别为北运河、永定 河、永定新河、永金引河、北京排污河、子牙河、新开河金钟河。二级河道7 条，永青渠、郎园引河、丰产河、杨村机场排水河( 机排河) 、中泓故道、淀南 引河、郎机渠。年最高蓄水量4 1 0 0 万立方米。 2 3 1 4 气候气象特征 北辰区属暖湿带半湿润季风型气候，四季分明，春秋气候风多雨少，夏多 雨量集中，秋季冷暖适中，冬季寒冷干燥。境内气候资源丰富，年均日照2 7 3 0 小时、气温1 1 8 c 、降水5 8 4 9 毫米，太阳辐射每平方厘米1 2 9 5 千卡，年均蒸 发量为1 7 7 7 7 毫米。无霜期多年平均2 1 6 天，初霜平均日期为l o 月2 7 日，终霜平 均日期3 月2 4 日。北辰区年平均风速2 7 米秒。 2 3 1 5 土壤植被 1 0 2 引滦沿线天津段水质自动站的区域环境特征 北辰区土壤为潮土类，分为三类：普通潮土主要分布在京山铁路以西双口、 青光、上河头、双街、天穆、北仓及铁路以东高庄子、刘招庄西北、小孟庄、 大张庄、小淀、宜兴埠等乡镇村；壤质潮土分布在北运河东侧，京山铁路两侧 双街、北仓一带，宜兴埠西郊至京山铁路间及辛侯庄一带也有分布；粘质潮土分 布在离河流稍远的浅平洼地，西部的丁庄洼、蒲口洼，东部的大张庄、小淀以 东、南王平一带均有分布。 北辰区多数植物为夏绿，生长繁茂；冬凋，落叶休眠或枯萎。地带性植被 属暖温带落叶阔叶林并混有温性针叶林和次生灌草丛植被，植物区系以华北成 分为主。种子植物主要以禾本科、菊科、豆科和蔷薇科的种类为最多，其次为 百合科、莎草科、伞形科、毛莨科、十字花科及石竹科。草木植物多与木本植 物。非地带性植被( 隐域植被) 发育良好。在坑塘、洼地可见芦苇沼泽植被； 在盐渍化荒地可见盐地碱蓬群落和盐地碱蓬一芦苇群落；沙质土地有沙生植物 可见。在河坡、堤埝或路边有发育良好的灌草丛，常见的有荆条、紫穗槐加狗 尾草植物群落；黎科、苋科植物也较常见或自成群落。水生植被有沉水植物群 系的狐尾藻群落、狐尾草加金鱼藻加里藻群落；挺水植物群系的水葱群落、扁 杆蔗草群落 1 0 3 。 2 3 2 社会经济环境 北辰区政府始驻北仓镇，北辰区辖9 个镇4 个街道。2 0 0 9 年全区生产总值 实现3 0 0 5 亿元，同比增长2 7 4 ；财政收入实现7 5 9 6 亿元，其中区级收入3 4 3 亿元，分别增长2 0 3 和3 3 8 9 ；固定资产投资2 1 8 6 亿元，增长4 9 ；农村居民 人均纯收入达到1 2 9 0 8 元，增长1 0 2 。全区人口出生率为7 1 3 。，符合政策生 育率为9 9 4 5 ，出生人口性别比为1 0 5 8 7 1 1 3 。 3 水质自动监测站 3 水质自动监测站 3 1引滦沿线天津段水质自动站概况 天津市引滦沿线现有水质自动监测站座，分别位于北辰区( 宜兴埠子站) 蓟县( 果核桥国控子站、于桥子站) 、宝坻区( 潮白河子站) ，主要的监测项目 包括：水质常规五参数、氨氮、高锰酸盐指数、总有机碳。 3 1 1 宜兴埠子站： 该站位于天津市宜兴埠水源厂，为引滦进入市区终点，经度：e 1 1 7 。1 3 2 8 3 ”，纬度：n 3 9 。1 2 7 4 9 6 ，于1 9 9 9 年重建，监测项目为：水质常规五参 数、氨氮、高锰酸盐指数。 3 1 2 潮白河子站： 该站位于宝坻区引滦潮白河泵站内，为引滦沿线中继点，经度：e 1 1 7 。1 8 6 5 6 ，纬度：n 3 9 。4 0 4 6 1 ，于1 9 9 9 年重建，监测项目为：水质常规五 参数、氨氮、高锰酸盐指数。 3 1 3 于桥子站： 该站位于蓟县于桥发电厂内，为引滦于桥水库出口，经度：e 1 1 7 。2 6 7 2 4 3 ，纬度：n 4 0 。0 1 6 7 9 ，于1 9 9 9 年重建，监测项目为：水质常规五参数、 氨氮、高锰酸盐指数。 3 1 4 果河桥子站： 该站位于蓟县西龙虎峪果河桥道班院内，为引滦于桥水库入口，经度：e l l 7 。 4 4 7 5 4 2 ，纬度：n 4 0 。0 1 2 1 3 ”，于2 0 0 0 年1 2 月建站，监测项目为：水 质常规五参数、氨氮、总有机碳。 1 2 3 水质自动监测站 3 2 水质自动监测站的组成 水质自动监测站组成主要分六个部分，包括采水系统、配水系统、p l c 控制 系统、在线水质分析仪器、数据采集传输系统、监测站房及配套设备等。水质 自动监测站组成结构见图3 - 2 - 1 。 - - a d - 水路 一- 信息、控制流 电路 图3 - 2 - i 水质自动监测站构成示意图 - 4 ,卜1 l 控制室l ij 由于水质自动监测站建立的地域、环境条件的差异、使用目的和要求不同， 测试项目不同，水质自动监测站的构成可分为几种情况： 1 ) 固定式水站：在被测水体附近建立长久性的站房，水质自动监测站组成 包括上述的六个部分。特点是：可监测的项目多，可选择仪器范围广，适用于 测试项目、测量准确度的要求比较高的用途。固定式水站形式见图3 - 2 - 2 。 2 ) 流动式水站：把固定式水站的仪器设备安装在监测车或箱式拖车上，可 根据需要将自动站拉至各临时场所。特点是：系统的集成度高，组成成本较高， 适用于监测点位不宜固定及重要的临时监测场所。流动式水站对仪器设备的保 1 3 3 水质自动监测站 养、维护和存放有更高的技术要求。流动式水站形式见图3 2 1 。 3 ) 简易型水站：一台或多台小型多参数水质自动监测仪，直接安装于固定 在桥墩、岸边、水厂储水池或地下水监测管道的竖井内，数据采集传输装置安 装在陆上附近的防护箱中，能够现场调取或者自动上传监测数据。特点是：不 需要抽取水样，系统的组成简单、灵活及造价低。缺点是：监测项目少，不利 于仪器的安全防护。简易型水站形式见图5 一卜4 。 4 ) 水质采样站：单独的水质采样站只设置水质自动采样器和取水系统，可 以自动定时采样，也可根据所在断面或者上、下游水质变化状况，由中心控制 室人工控制起动水质自动采样器进行采样，保留事故水样以便在实验室对更多 项目进行水质分析，查找事故的原因。水质采样站也可设置某些反映水质变化、 测量方法简易的监测仪器，根据仪器监测的水质状况，通过仪器控制自动起动 采样器。水质采样站的构成、维护比固定式水站简单，但也不同于简易型水站。 5 ) 污染源监测水站：设置在工厂的排污口。其监测项目与地表水监测水站 有所区别，监测的项目更具针对性，仪器的量程和测量方法，也有别于地表水 水质监测。 图3 - 2 - 2 斜井方式取水设施示意图 1 4 3 水质自动监测站 3 2 1 采水系统 采水系统主要包括：取水泵、采样管路、采样头浮筒及其安装采水设备的 建筑设施等。采样系统主要功能是：自动连续或者受控地向水站内的仪器提供 能够反映水质状况的水样。对采水系统的要求：取水设备能够在各种环境和气 候条件下正常工作，适应水位的变化，在水中泥沙及其悬浮物较多的条件下能 采集到水样。 3 2 2 配水系统 配水系统主要包括：除沙和过滤装置、管路自动清洗和杀藻装置，水样分 配装置、废液收集装置等。配水系统主要功能是：提供能够满足各种仪器要求 的压力、流量和水质条件的水样，自动或者受控地进行管路的清洗、杀藻、除 沙，水样压力或流量的调节及显示等。 3 2 3 在线水质分析仪器 在线水质分析仪器是水质自动监测站的核心部分，是由不需要人工操作能自 动、稳定运行的各类检测仪器组成。 地表水水质自动监测站常用的监测仪器和监测项目可根据水源的主要用途 和水质自动监测系统的监测目的而定，一般可实现自动监测的项目有： 常规指标：水温、p h 、电导率、溶解氧、浊度、盐度、氧化还原电位及悬浮 物等。 盐类及有机污染综合指标：高锰酸盐指数、化学需氧量、总有机碳、生化需 氧量、总需氧量、u v 、氨氮、总磷、总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫酸盐、 石油类、活性氯、氯化物及氟化物等。 水质污染物：氰化物、金属离子及酚等。 水质的生物指标：叶绿素、大肠茵群等。 水文气象参数：气温、流量、水位、湿度等。 项目包括：水温、p h 、电导率、溶解氧、浊度、氧化还原电位、高锰酸盐 指数、化学需氧量、总有机碳、氨氮、总磷、总氮、水位流量及自动采样器等。 其他用于水质在线的检测项目有：氰化物、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、硫酸盐、 1 5 3 水质自动监测站 活性氯、氯化物、酚、大肠菌群、油类、u v 、总需氧量、生化需氧量、金属离 子、叶绿素等。 3 2 4 控制和数据采集系统 水质自动监测站的运行是通过专用的控制设备完成的。这个控制系统包括 软件、硬件两部分，软件包括可编程的组态王软件或机器语言编程的应用软件 等。控制和数据采集系统的主要功能是：对系统运行过程的控制，数据采集、 数据处理及存储等。硬件部分通常由p l c 程序控制器或工业控制计算机及自动 执行元件等组成。 3 2 5 传输系统 水质自动监测站的数据传输方式包括：有线、无线和卫星通讯等。水站仪 器监测数据、报警信号、状态信号可自动上传至管理控制中心，管理控制中心 可通过拨号连接到水站控制器，调取水站的数据，发送控制仪器运行的指令。 3 2 6 监测站房及配套设备等 监测站房及配套设备有：站房、供电设备及空调设备等。 3 3 水质自动监测仪器 3 3 1 氨氨水质在线分析仪 3 3 1 1 测量原理 氨气敏电极是一复合电极，是以p h 玻璃电极为指示电极，银一氯化银电极 为参比电极。此电极对置于盛有o 1 m o l l 氯化铵内充液塑料管中，管端部紧贴 指示电极敏感膜处装有疏水半渗透薄膜，使内电解液与外部试液隔开，半透膜 与p h 玻璃电极间有一层很薄的液膜。当水样中加入强碱溶液将p h 提高到1 l 以 上，使铵盐转化为铵，生成的氨由于扩散作用而通过半渗透薄膜，使氯化铵电 解质液膜层内n h + 4n h 。+ 矿的反应向左移动，引起氢离子浓度的改变，由p h 玻 1 6 3 水质自动监测站 璃电极侧得其变化。在恒定的离子强度下测得的电动势与水样中氨氮浓度的对 数呈一定的线性关系。由此，可从测得的电位值确定样品中氨氮的含量。 3 3 1 2 仪器测量方法 1 ) 样品从下部进入恒压单元，任何过量的样品经由溢流槽进入下水管线。 恒压单元装有浮子开关，在样品供应出现问题时提供 样品损失( o u to f s a m p l e ) 信号。本仪器利用该开关启动 样品损失( o u to fs a m p l e ) ”报警 器。 2 ) 从恒压单元，由蠕动泵的一个信道将样品通过s v l 和s v 2 电磁阀通常处 于开位置的开口接头。 3 ) e d t a 、n a o h 试剂分别被蠕动泵经由另两个信道相继送入，并随即与样品 混合，进入测量部位。应选择具有合适内径的管线以获得输入样品和试剂的正 确比例。 4 ) 将传感器置于温度控制箱内，该控温箱具有一个热交换器以消除样品和 室温变化的影响。当与反应样品接触时，传感器产生随被测离子浓度变化而成 比例变化的电位。传感器连于电器部分，经数字转换后的信号由微处理器处理 5 ) 测量后，样品经由废水接口流入废水管线。 6 ) 在进行校准时，仪器不进样品，通过s v i 和s v 2 电磁阀，按顺序导入两 种校准液。 3 3 1 3 仪器主要性能指标 测定范围：0 0 5 - 1 0 0 m g l ；准确度：5 满量程；重现性：5 以内； 线性度：优于满量程的2 ；重现性：优于满量程的2 ；漂移：5 满量 程以内( 2 4 h ) ；响应时间：l o m i n 达9 0 的阶越变化；校准：自动两点校准n 剀。 3 3 1 4 试剂配制 1 ) e d t a ：将3 1 5 ( 0 5 ) g 的化学纯n a 2 e d t a 溶解于约8 0 0 m l 的高纯水 中，再用高纯水稀释至1 l 。 2 ) n a o h ：将6 8 ( 0 5 ) g 的分析纯n a o h 溶解于约8 0 0 m l 的高纯水中，待 溶解冷却后，再用高纯水稀释至1 l 。 3 ) 标准溶液：以n 计的氨标溶解：将3 8 2 1 ( - 4 - 0 0 0 1 ) g 已干燥的分析纯 氯化铵( n h 4 c l ) 溶解于约2 0 0 m l 的高纯水中。将上述溶液转入1 l 的容量瓶中， 1 7 3 水质自动监测站 再用高纯水稀释至刻度。用高纯水稀释储备液至适合于仪器测量范围的浓度， 得到两种标准溶液，储存于塑料瓶中。 3 3 1 5 仪器校准 仪器的校准通过用两个已知浓度的标准溶液顺序代替样品进样来实现。 在校准过程中得到的传感器的输出用来计算仪器的校准曲线，因此标准溶 液的准确性将直接影响仪器的总的准确性。显然，在标准溶液准确的情况下， 只要采用两点校准即可获得最好的准确性。理想的情况是标准溶液的浓度应接 近并涵盖待测样品的浓度，但后者的变化范围往往较大。在实际测定时，方便 的最佳方法是采用相差数量级的两个标准溶液，如：可相差1 0 倍，并涵盖待测 样品的浓度。例如，如果待测样品的浓度范围为5 - 一l o p p m ，则可采用