长沙先导区梅溪湖在线监测可行性研究报告

1、长沙大河西先导区梅溪湖水质监测站可行性研究报告目 录一、项目背景11、梅溪湖背景分析12、梅溪湖水环境质量现状1二、可行性研究31、建设原则32、建设目标32.1水质在线监测仪器与相关配套设施42.2视频监控系统52.3水质在线监测站房建设52.3.1站房面积：52.3.2站房建设要求52.3.3水站选址条件52.2.4配套附属设备6三、水质在线监测系统简介73.1水质自动监测系统的组成8四、中心管理平台与综合水质评价模块124.1监测数据接入现有环境在线监控信息管理平台124.2综合水质评价模块12五、水质在线监测系统的运营管理13一、项目背景1、梅溪湖背景分析梅溪湖位于长沙大河西先导区核心

2、，属于岳麓山的桃花岭景区，环抱3000亩梅溪湖，集山、水、洲、城于一体，水深3至3.5米，梅溪湖湖堤线总长8827米，稀缺价值不可复制。着力规划建设产业功能区、生态功能区、文化功能区、城镇功能区四大组团，重点构建资源节约型和环境友好型的产业体系、富有活力的科技创新体系、科学合理的土地管理和规划建设体系、促进可持续发展的生态环境体系、一体化发展的统筹城乡体系。梅溪湖国际新城将被建设为：中国国家级绿色低碳示范新城，华中 地区两型社会的新城典范，湖南省和长株潭最具国际化水平、科技创新、以人为本、生态宜居、可持续发展的活力新城。梅溪湖位于龙王港河与肖河在湖流过，经改造，实现“河湖分离”。龙王港发源于长

3、沙市宁乡县，原本是长沙一条清澈透明的内河，但据相关部门预测，随着西长沙龙王港沿线的快速发展，平均每天流经湘江的污水至少在1000吨以上。长沙梅溪湖实业有限公司相关专家透露，将来梅溪湖不会注入龙王港里的水，而是引用三环以外湿地公园内的水，不足部分将通过雨水补充。龙王港改道彻底实现了龙王港与梅溪湖“河湖分离”，保证了梅溪湖水的水质干净清澈，也满足了河与湖不同的防洪标准和要求。2、梅溪湖水环境质量现状梅溪湖属于湖泊景观水源，在拟建场地位于长沙市湘江下游支流梅溪湖西南侧，其河水由东汇入龙王港河再流入湘江，其河水水位受湘江河水起落而变化，勘察期间。梅溪河水位变化在2828.2m之间。在人类活动的影响下，

4、生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。按照湖南省主要地表水系水环境功能区划（DB43/023-2005）分类，梅溪湖湖区为“景观娱乐用水区”，执行地表水环境质量标准（GB3838）中类标准值。由于龙王港河及其支流的在梅溪湖上游汇水面积宽达100平方公

5、里，并且随着梅溪湖国际新城陆续开发，环湖依次建设CBD建筑群、高品质住宅区等。集高新成果展示中心、国际智力拓展和科技创新中心、国际商务中心、国际居住中心四大功能于一体，是未来长沙大河西城区的中心。梅溪湖周边区域内人口将增加至上千万人，环境问题日益突出。在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水华。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝

6、色、红色、棕色、乳白色等。这种现象在海洋中则叫做赤潮或红潮。水体富营养化产生的主要原因：氮、磷等营养物质浓度升高，是藻类大量繁殖的原因，其中又以磷为关键因素。影响藻类生长的物理、化学和生物因素(如阳光、营养盐类、季节变化、水温、pH值，以及生物本身的相互关系)是极为复杂的。因此，很难预测藻类生长的趋势，也难以定出表示富营养化的指标。目前一般采用的指标是：水体中氮含量超过0.2-0.3ppm，生化需氧量大于10ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm，pH值7-9的淡水中细菌总数每毫升超过10万个，表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10mg/L。水体富营养化就是说水中的氮磷等元素超标 导致浮游植

7、物的疯长 致使水中溶解氧的巨大消耗 最后终会导致鱼类死亡并且水体乌黑发臭。龙王港河梅溪湖断面历史水质情况：二、可行性研究 鉴于梅溪湖水质的现状和梅溪湖的发展趋势，建立梅溪湖水质在线监测系统势在必行。1、建设原则水质自动监测是现代化的监测手段，仪器设备先进，一次性投入高；全天候连续运行，自动化程度高；全数字化系统，技术含量高；对使用人员的知识结构、业务素质要求也高。水质自动监测站的设计应充分考虑监测河段水环境特点，选择代表性强的水质参数，选用成熟、先进的仪器设备和分析技术，合理配置，实现该河段水质自动监测。为确保预期目标的实现，其设计应遵循以下原则：（1）统一规划、统筹建设。自动监测系统的设计和

8、建设应服从区域统一规划和总体要求及河流水质自动监测系统总体设计要求，并与区域整体建设布局相协调。同时应与流域水质自动监测站网的整体建设布局相协调。（2）因地制宜、经济实用。自动监测系统的建设应根据本地实际情况，以需求为导向，以应用为目的，同时要考虑建设运行经济合理。（3）实用先进、开放发展。以需求为导向，以应用为目的，力求高起点，既满足近期需求，又适应长远发展。采用成熟的先进技术，保证技术先进、高效可靠、经济实用，具有较好的开放性和扩展性。 (4) 节省建设费用，充分利用现有资源和成果。2、建设目标按照设计原则，依托先进的自动监测技术以及网络通信技术、水质数据采集系统、数据存储等基础设施和应用

9、支撑平台，建设结构合理、功能齐全、服务高效的水质自动监测站，以及在中心站建立安全可靠的远程监控系统，实现水质连续监测，为城市供水的水质预报、突发性水污染事故的有效监视提供有效技术手段，为实现水质水量实时监测评价和水功能区的科学管理提供基础支持，为全面提升水资源保护与管理水平提供可靠的技术支持和决策依据。2.1水质在线监测仪器与相关配套设施根据国家有关水质自动监测技术规范要求，水质自动监测的必测指标为pH、水温、电导率、浊度、溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮5个项目，另增加选测指标总磷、总氮2个项目。除以上项目外，可根据断面设置的需要和当地污染物特征，增加特征污染物，如铜、铅、锌、镉、砷、叶绿素、蓝绿

10、藻、六价铬、氰化物、氟化物、酚等指标项目，以及水位、流量等水文指标项目和用于质量控制核查、水样备份的自动留样器。综合梅溪湖的富营养化现状和梅溪湖开发的发展趋势，梅溪湖水质自动监测站监测参数以及相应的辅助建设内容如下表所示：项 目项目名称单位数量在 线分析仪器常规水质五参数（水温、pH、溶解氧、电导率、浊度）套1叶绿素a台1蓝绿藻台1高锰酸盐指数台1氨氮台1总磷台1总氮台1水质自动留样器台1系统集成及辅助设施采水系统套1预处理系统套1控制系统及集成技术1套1集成辅助设备及系统2套1中心站软件功能要求接入现有环境在线监测系统管理平台套1开发“综合水质评价系统”模块套1备品备件在线分析仪器及系统集成

11、备品备件年2运营维护3-5年运营维护以上所有仪器设备跟据目前市场行情约150万元整。2.2视频监控系统 为了更有效、更方便的管理水质在线监测系统，使在线监测系统更有效、更准确的运行，且已建的中心管理平台能接入监测站点的视频信号。本套水质在线监测系统建设视频监控。设备清单如下序号号名称单位数量备注1视频服务器台1含100G硬盘2摄像头台2含云台3显示器台12.3水质在线监测站房建设水质在线监测系统需要建设基站站房，其建设费用根据实际情况另行计算。2.3.1站房面积：站房用地采用征或租的形式，租期不小于20年。站房征或租地面积不小于400平方米。2.3.2站房建设要求一般的，水质自动站站房建设，站

12、房主体为地上一层，层高3.6m，室内外高差0.6 m，总建筑面积113.4平方米。耐火等级为三级，屋面防水等级为二级，建筑合理使用年限为50年。本工程为砖混结构、抗震设防烈度为7度（图纸另行设计）。2.3.3水站选址条件水质自动站站房位置的地域地质结构稳定，地势平坦，能抵御50年一遇的洪水，且具备四通一平条件，即：通路、通电、通水、通电话以及土地平整。水质自动站采水点位选择不易受自然环境破坏，同时，能具备不同采水方式设备的施工和安装，水面水平距离与站房小于100米（特殊情况除外），采水区域四季水流量相对平缓，水中杂草较少、水深应当满足自动监测仪器采水的最低（50cm）要求。站房所建位置的地理条

13、件和周围环境，要安全可靠，便于工作人员的工作和对水站的管理。2.2.4配套附属设备Ø 室内部分仪器间：变频冷暖空调3匹1台；化验室：防腐、防酸碱、耐高温实验室专用柜1套 专用水槽和水龙头1套 转动椅子2把冰箱1台电话1部；值班室：29高清电视机1台办公（电脑）桌1张椅子4把1套变频冷暖空调1匹1台；卫生间：高温瓷蹲便器（带S湾）1个拖布池。具体见表3：每个站配套附属设备主要产品明细表。Ø 室外部分供电独立的变压器（S11-M-30KVA）控制系统，其它设备的型号、规格要与变压器配套配置。高压线路原则上选用地埋电缆引入方式。供电系统所用的材料和设备必须符合国家相关规定，施工过

14、程中严格操作程序。Ø 供水水质自动仪器监测清洗和维护人员日常维护需清洁的水源，水质自动站接入自来水。供水设备采用无塔（压力罐容量不小于1吨）供水，全系统具备自动供给功能。供水压力和供水量必须满足工作人员生活和自动监测仪器分析的需求。Ø 院内绿化主干道两侧栽种树杆直径（6公分以上）的广玉兰4棵、琵琶4棵、桂花树2棵，篱带及造型（视院落实际情况定）选用金叶女贞和红叶女贞。Ø 自动监测站围墙做法见图纸。以上设备和产品的安全和质量要有国家相关机构检测报告和合格证书。表3 每个站配套附属设备主要产品明细表序号位置品 名型号和规格数量备 注1供电变压器S11-M-30KVA1

15、套见说明2供水压力灌容量1吨1套不小于1吨3仪器间空调变频冷暖3匹1台来电自动复位4化验室实验柜防腐、防酸碱、耐高温3000×9001组专用材料5椅子转动椅子，2把标准6水槽实验室专用水槽1套专用型7水龙头实验室专用水龙头1套含上水管8冰箱150L1台节能环保9值班室空调变频冷暖1匹1台标准12办公桌办公（电脑）桌1400×8001张实木14椅子椅子4把标准15电话多功能带液晶显示1部16蹲便器高温瓷600×410×3001个带S湾17拖布池400×5001个节能环保18绿化广玉兰6cm× 4(棵)4棵6cm公分以上19琵琶6cm&#

16、215; 4(棵)4棵6cm公分以上20桂花树八月桂2棵丛生21金叶和红叶女贞篱带和造型30m2小叶三、水质在线监测系统简介 水质自动监测系统是一套含水质自动分析仪及采水系统、配水系统、预处理系统、数据采集、控制、远程监控于一体的在线全自动监控系统。系统具有监测项目超标及子站状态信号显示、报警功能；自动运行，停电保护、来电自动恢复功能；它应结合现代通讯技术，并利用现有通讯网络，实时地将仪器的测量结果、系统运行状况、各台仪器的运行状况、系统日志、系统故障、仪器故障等信息经过子站控制管理系统自动传送到监控中心，并可接受监控中心发来的各种指令，实时的对整个系统进行远程设置，远程清洗，远程紧急监测等控

17、制。监控中心可随时取得各水质自动监测站的实时监测数据，统计、处理监测数据，可打印输出数据、各种监测与统计报告及图表，并可输入中心数据库或上网；收集并可长期存储指定的监测数据及各种运行资料、环境资料备检索。 应用于湖泊、水库等等环境下的水质自动监测系统，可实施的监控水质的基本情况，并能实现水环境的富营养化过程监测与水华灾害预警。水质自动监测系统由采水和配水单元、现场监测仪器单元、数据采集通讯单元、上位机控制单元及水质监测信息管理软件及其它辅助系统等组成。监测因子包括常规5参数（pH值、温度、溶解氧、电导率、浊度），根据不同监测水体可进行扩展。可扩展因子包括高锰酸盐指数；生物毒性、叶绿素；氨氮、总

18、氮、硝酸盐、亚硝酸盐；总磷、磷酸盐；硫化物；重金属砷、铅、镉、六价铬、铜；氰、酚、氟等。3.1水质自动监测系统的组成每个子站是一个独立完整的水质自动监测系统，一般由6个子系统构成，包括：采样系统，预处理系统，监测仪器系统，PLC控制系统，数据采集、处理与传输子系统及远程数据管理中心，监测站房。各单元通过水样输送管路系统、信号传输系统、压缩空气输送管路系统、纯水输送管路系统实现相互联系。该系统集采样、预处理、仪器分析、数据采集及存储的综合功能于一体，实现水质的在线监测（其系统结构见图3-1，虚线部分为自动站组成内容），并且系统具备扩展功能，可根据需要增加监测项目和对软件升级。一个可靠性很高的水质

19、自动监测系统，必须同时具备4个要素，即高质量的系统设备、完备的系统设计、严格的施工管理、负责的运行管理。采样单元预处理及辅助单元分析单元数据采集及传输单元远程数据管理（中心监控室）控制系统图3-1 水质自动监测系统组成1、采水单元水样采集单元是保证自动站采样代表性、完整性的首要环节，包括水泵、管路、供电及安装结构部分。在设计上必须对各种气候、地形、水位变化及水中泥沙等提出相应的解决措施，能够自动连续地与整个系统同步工作，向系统提供可靠、有效的水样。此外，不同自动站的采水单元还可能需要一些辅助设备，如浮台固定锚、隔栅或过滤网、压力流量监控设备和调节阀、保温套管，以及相应的检测、控制、驱动电气电路

20、等。详细的采水单元构成见图3-2。图3-2 采水单元构成2、预处理系统由于地表水的特殊性,杂质、泥沙对水质的影响十分复杂，在设计配备水样预处理装置时，应在充分考虑现行技术要求的基础上，增强水样预处理的实用性的同时还应该保障水样的代表性。水样预处理是很据分析仪表对样品水的要求采取一些诸如沉淀、过滤、粉碎、匀化等措施满足仪器需求，给分析仪表提供真实、可靠的水样，但同时又不能破坏水样原来的性质。水样预处理单元具有在线除沙和在线过滤功能，其主要包括超声波匀化、水样过滤、自动清洗、除藻等部分，由输水管路、增压泵、沉淀池、过滤器、除藻装置、系统反冲洗装置、水压调节装置、进样控制器、旁路测量装置等设备组成。

21、该单元直接向自动监测仪器提供可靠有效的样品水，其水质、水压和水量以满足自动监测仪器的需要为标准。详细的水样预处理单元构成见图3-3。输水管路超声波装置过滤器旁路测量装置进样控制器空压机除藻装置水样输送通路水样匀化对水样进行过滤去除藻类、防止藻类生长提供反冲压缩空气控制仪表的进水量对常规五参数进行监测预处理单元图3-2 水样预处理单元构成3、分析仪器单元 明确了监测目的，就可以进一步明确对在线自动监测仪器应用的各种要求，如监测参数的选择、监测方法的选择、对动态响应实时性的要求以及对仪器精度、准确度的要求，并根据应用目的确定各个要求的优先次序，合理配置。在线自动分析仪器系统主要是对水样中各种物理与

22、化学指标进行分析测试，由一系列的自动分析仪和测量仪器组成，是水质在线自动监测系统的核心。目前国内应用比较广泛的在线自动分析仪器有常规五参数（水温、pH、电导率、溶解氧、浊度）分析仪、化学需氧量（COD）分析仪、高锰酸盐指数分析仪、总有机碳（TOC）分析仪、氨氮分析仪、总氮分析仪以及总磷分析仪。4、现场控制系统单元子站控制单元主要由装有子站管理控制系统软件的现场工控机和PLC控制器组成，工控机负责通过程序对子站的状况进行判断以发出相应的指令给PLC或仪器，而PLC则将工控机的指令直接下达给控制部件，进行相应的动作，从而实现取水、前处理、测试、清洗等功能。子站控制单元具有控制，数据处理、采集、传输

23、等功能。系统控制单元包括软件和硬件两大部分。其中，硬件主要包括PLC、工控机等。软件主要包括数据采集、现场监控操作，以及数据分析、数据存储、数据传输等功能。系统控制单元的基本构成详见图3-4。中心控制仪采集软件PLC控制系统现场工控机现场控制软件提供现场级监控操作及日志记录系统集成部分的控制信号及数据的采集、处理；集成监控软件、完成监测系统的控制、数据采集、存储、处理工作系统控制单元图3-4 系统控制单元基本构成工控机内安装专用现场控制软件，完成水质自动监测系统的控制、数据采集、存储、处理工作以及基站系统、仪器运行情况日志的记录和上传。工控机是现场的管理与数据处理系统，并负责将数据进行备份和与

24、上层中心管理软件的通讯，即将数据和现场状况发送给上层管理软件（监管终端）并接受上层中心管理软件的各种指令。所有的控制部件集成在一个控制柜内，并可通过面板上的按键或软件界面的按钮实现手动操作功能。采用标准的RS232/485标准接口及以太网网络接口系统的主要控制是由PLC来执行的，可实现对电磁阀、水泵、空压机、分析仪表及管压的控制和信息采集工作。PLC一方面可以自己闭环运行，另一方面其控制流程受嵌入式控制计算机的控制。5、信息处理与加工单元水质监测信息的处理与应用比较广泛，主要是指专用的软件系统对仪器检测数据信息和自动监测系统的所有状态参数与报警记录信息的分析、处理、存储及应用的过程。对不同设备

25、厂家数据格式和传输方法，应开发转换接口保证数据格式的统一，同时要保证监控软件与其他系统之间的数据交换正常稳定，特别是底层数据库设计应协调一致，以免造成数据资源难以整合。实时数据经转换成标准格式后，储存到数据库中，通过基于Web方式的应用平台，在地形图上发布显示监测点监测信息、运行状况和数据分析结果。在实现Web浏览、查询、控制等基本功能上，通过对监测数据的分析模拟，生成各种曲线、直方图和等值线分布图等图表，提高信息数据的利用价值。目前运行的各个水质自动站的信息处理和应用一般有以下几个方面：（1）数据统计与计算；（2）自动进行水质评价；（3）数据查询；（4）切合实际的数据排序；（5）图表生成与管理；（6）信息化演示；（7）远程控制；（8）数据发布；（9）数据导入、导出。经过专用的软件处理之后的数据才能用于决策。数据和信息被放入规定的数据库，经过处理，使用图表或模拟显示，供监测部门准确了解监测单元和子系统的运行状态，了解监测范围内的水质状况，由此得到水环境的概况，并作出结论和决定。6、站房系统安全与防护监测站房是安装配水、测试、数据采集、控制等单元的房屋设施，包括供水、供电、空调、通