尤玉明

（松原市寧江區(qū)水資源管理中心，吉林 松原 138000）

水資源監(jiān)測技術(shù)的要點以及應(yīng)用分析

尤玉明

（松原市寧江區(qū)水資源管理中心，吉林 松原 138000）

當(dāng)前，城市化進程快速推進，使得各種生活廢棄物的產(chǎn)量快速上升，其中很大一部分的最終去向都是河流，導(dǎo)致被污染的河流數(shù)量越來越多。國家已經(jīng)開始加強對于水污染的治理，它與水資源監(jiān)測之間存在密切的關(guān)系，而水資源監(jiān)測的過程較為復(fù)雜。為了切實提升水資源的監(jiān)測質(zhì)量，監(jiān)測人員要充分運用水資源監(jiān)測技術(shù)，這樣才能有效解決水污染和水資源短缺的問題，進而建設(shè)生態(tài)社會。

水資源；監(jiān)測技術(shù)；水位監(jiān)測；水質(zhì)監(jiān)測

1 水位的監(jiān)測技術(shù)

水利水文、抗旱排澇以及保護地下水等措施都需要各方面數(shù)據(jù)的支持，而開展水位監(jiān)測工作，能夠確保所提供的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確和科學(xué)。對于水位監(jiān)測技術(shù)而言，因為各種科學(xué)技術(shù)的引進和應(yīng)用，所以技術(shù)得到了顯著的更新，在水位監(jiān)測領(lǐng)域中，所應(yīng)用的先進電子設(shè)備的數(shù)量不斷增加。引進和應(yīng)用這些先進的電子設(shè)備，可以獲得原本無法采集到的數(shù)據(jù)，使得水位監(jiān)測領(lǐng)域中的很多空白逐漸被各項數(shù)據(jù)填充。此外，這些電子設(shè)備和先進技術(shù)，還保證了數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，相對于傳統(tǒng)模式下人工測量數(shù)據(jù)的方式而言，這種現(xiàn)代化模式能夠顯著提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、完整性以及連續(xù)性等[1]。

1.1 對于河流斷面的水位監(jiān)測技術(shù)

在開展河流斷面的水位監(jiān)測時，河道泥土出現(xiàn)沖淤的情況，或者河邊坡度的存在，會對人工所觀測到的數(shù)據(jù)精確度產(chǎn)生影響，降低觀測結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在開展河流水位監(jiān)測時，要充分考慮河道自身的情況以及所使用的檢測設(shè)備，設(shè)備的工作能源盡可能由太陽能提供，以免因為可能出現(xiàn)的雷電天氣形成的浪涌降低監(jiān)測設(shè)備的準(zhǔn)確性，甚至對監(jiān)測設(shè)備造成損壞。河流斷面水位監(jiān)測技術(shù)，其最核心的技術(shù)是自動化管理監(jiān)測工作，這樣不僅能夠解決傳統(tǒng)河流水位監(jiān)測過程中存在的問題，而且能夠使水位監(jiān)測具備應(yīng)急監(jiān)測的功能，更好地促進水生態(tài)的保護工作開展。

1.2 對于地下水位的自動監(jiān)測技術(shù)

在水資源監(jiān)測工作中，對于地下水位高低的檢測是其中的重點之一，而且地下水位監(jiān)測工作本身就存在較大的難度。所以，想要加強地下水位的監(jiān)測工作，需要確保所應(yīng)用的監(jiān)測設(shè)備具有較好的防水性能，不會因為長期浸泡和在水中工作而損壞。在地下水位的實際監(jiān)測過程中，需要積極應(yīng)用地理信息技術(shù)，以保證地理信息和監(jiān)測設(shè)備更加有效地結(jié)合，降低監(jiān)測數(shù)據(jù)的理解難度。地理位置、溫度以及水位等都可以通過先進的傳感器獲得，然后所獲得的數(shù)據(jù)被自動儲存在存儲介質(zhì)中，并且由計算機軟件進行匯總和整理，以供未來的應(yīng)用。

1.3 對于灌溉水渠的監(jiān)測技術(shù)

開展灌溉水渠的水位測量，需要應(yīng)用壓力式的水位計，其對于水位數(shù)據(jù)的獲得是基于水的壓力，所以可以選擇能夠適應(yīng)相關(guān)環(huán)境的高精度氣壓計，將其與自動化監(jiān)測設(shè)備結(jié)合，從而實現(xiàn)大氣補償?shù)哪康?，進一步提升數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。因為幾乎所有的灌溉水渠都位于野外，供電存在一定的困難，因此要求灌溉水渠的水位監(jiān)測設(shè)備需要能夠較易安裝，盡可能使其憑借一般的電池就可以穩(wěn)定工作。對于監(jiān)測設(shè)備所獲得的水位數(shù)據(jù)，可以按照所監(jiān)測區(qū)域的實際地理情況確定最合適的線路，以便采集和存儲數(shù)據(jù)。

1.4 對于降雨量的水位監(jiān)測技術(shù)

在防汛、氣象以及農(nóng)業(yè)等方面，對于雨量水位的監(jiān)測是非常必要的。自動化采集器一般是開展雨量水位監(jiān)測工作最為常用的設(shè)備，其具體是通過相關(guān)的傳感器進行所需數(shù)據(jù)的采集，隨后對所采集的數(shù)據(jù)進行匯總和處理，然后形成對應(yīng)的圖表，并且集成了提示、預(yù)告、信息查詢以及警告等功能。因為這些設(shè)備的運營環(huán)境都是野外，較為惡劣，而且功能較為復(fù)雜，對于數(shù)據(jù)的要求也較高，這就需要其能夠時刻保持著測量的高精度，以及設(shè)備的持續(xù)穩(wěn)定運行，盡量降低誤差的范圍。

2 對于水資源中水質(zhì)的檢測工作

開展水資源的水質(zhì)監(jiān)測工作，水體中的污染物類別、含量以及未來的可能變動趨勢都是其所需要監(jiān)測的目標(biāo)。通過對這些因素進行監(jiān)測，人們可以確定當(dāng)前水質(zhì)的具體情況。開展水質(zhì)監(jiān)測工作，其范圍較為廣泛，例如，因為水資源大致可以分為沒有被污染的天然水、受到污染的天然水和工業(yè)排水，所以針對上述對象，監(jiān)測的內(nèi)容大致可以分為兩類，第一類監(jiān)測內(nèi)容是表征水質(zhì)狀況的綜合指標(biāo)[2]，包括水溫、濁度、pH值、色度、懸浮物、溶解氧、生物需氧量、電導(dǎo)率以及化學(xué)需氧量等；第二類監(jiān)測內(nèi)容則是對人體及其他生物有毒的物質(zhì)，包括氰、酚、砷、鉻、鉛、汞、鎘、無機農(nóng)藥以及有機農(nóng)藥等。當(dāng)前，光纖傳感器是水質(zhì)監(jiān)測方面較為先進的檢測傳感器，光纖傳感器的運行原理是光和被監(jiān)測污染物之間存在物理作用，進而影響了光纖輸出信號，使其信號輸出發(fā)生變化，通過對其所輸出的光信號進行解讀和分析，獲得對應(yīng)的監(jiān)測數(shù)據(jù)。在實際的監(jiān)測應(yīng)用中，以光纖傳感器的最終作用方向，其可以分為傳光光纖傳感器和傳感光纖傳感器兩種。下面筆者主要分析光纖傳感器技術(shù)和傳統(tǒng)檢測技術(shù)的應(yīng)用。

2.1 在水質(zhì)監(jiān)測中光纖傳感器技術(shù)的應(yīng)用

2.1.1 對于光纖傳感器中光吸收散射類型的傳感技術(shù)應(yīng)用

含有雜質(zhì)的渾濁水體受到恒定光的照射之后，光能中的一部分會被水體吸收，水體會對光形成多種折射和反射，使折射和反射后的光線較發(fā)射路徑之間存在各種角度。光的輻射功率隨著傳播軸線而衰減，而且光譜的組成也會隨之改變，所以此時監(jiān)測分析散射光后，就能夠較為準(zhǔn)確地了解水體中顆粒的分布及當(dāng)前狀態(tài)。但是，部分雜散光的存在，會導(dǎo)致該技術(shù)的測量結(jié)果存在一定誤差，精度隨之下降。

2.1.2 對于光纖傳感器中熒光猝滅傳感技術(shù)的應(yīng)用

熒光猝滅傳感技術(shù)，其主要監(jiān)測的物質(zhì)為水中能夠?qū)е聼晒忖缁蛟鰪姷奈镔|(zhì)，并且以此來分析當(dāng)前水體的水質(zhì)。所以，在熒光猝滅傳感技術(shù)中，微熒光素或者衍生物是其使用的敏感載體。該測量技術(shù)和設(shè)備一般應(yīng)用在測量金屬離子、硫化物、含氮氧化物以及pH值等。水中的氧能夠?qū)е虏糠譄晒馕锍霈F(xiàn)熒光猝滅反應(yīng)，進而降低熒光的強度，縮短熒光的持續(xù)時間，該設(shè)備和技術(shù)主要是根據(jù)熒光的強度、壽命與氧氣體積分數(shù)之間的關(guān)系，從而顯著提升監(jiān)測結(jié)果的精確度。

2.1.3 對于光纖傳感器中SPR現(xiàn)象的應(yīng)用

SPR本身屬于物理光學(xué)現(xiàn)象的一種，其主要是通過偏振光在光線敏感包層產(chǎn)生的表面等離子波以及倏逝波的諧振監(jiān)測被監(jiān)測物。所以，光纖維SPR裝置應(yīng)用的是實光纖纖芯，并且每根光纖中的纖芯都是裸露的，器外面裹以金屬膜層以及敏感層。所以在光纖中，光的傳播狀態(tài)都是全內(nèi)反射，部分光波通過纖芯進入包層，光強度沿徑向指數(shù)逐漸衰弱，這部分光屬于倏逝波。而液體的pH值發(fā)生改變，導(dǎo)致指示劑發(fā)生改變，影響敏感層中的倏逝波強度，削弱了光纖中的光強度，借助光纖傳輸確定pH酸堿度的方式較為方便和簡單。

2.2 傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

盡管當(dāng)前水質(zhì)監(jiān)測已經(jīng)應(yīng)用了大量的先進技術(shù)，傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)依然是應(yīng)用最為廣泛的，這主要歸功于傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)擁有完善的檢測標(biāo)準(zhǔn)與系統(tǒng)，專業(yè)人員對傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測的取樣分析程序和步驟都非常了解。但是不可否認的是，傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)中采取硝酸銀滴定氟離子和氯離子時，相關(guān)設(shè)備過于粗糙簡陋，而且檢測的結(jié)果很容易被氰化物、溴化物以及氟化物影響而出現(xiàn)較大偏差；采取流動注射的方式測定硝酸鹽氮時，其檢測結(jié)果很容易因為鹵族元素的存在而出現(xiàn)誤差[3]；采取鉻酸鋇光度法測定硫酸鹽時，碳酸根會干擾測定沉淀的吸光度，使得硫酸鹽的濃度存在較大偏差。這些都是傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)存在的缺陷，所以應(yīng)用傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)時，人們必須盡可能通過周密的準(zhǔn)備措施降低這些因素對最終結(jié)果的影響。傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)常見監(jiān)測項目如表1所示。

表1 傳統(tǒng)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)常見監(jiān)測項目

3 結(jié)語

隨著社會的不斷發(fā)展和進步，人們開始逐漸關(guān)注對水資源的保護，我國相關(guān)部門也加大對于水資源監(jiān)測研究的力度。當(dāng)前，人們需要嚴格按照國家環(huán)境保護的相關(guān)規(guī)定，應(yīng)用相關(guān)技術(shù)監(jiān)測水資源，實現(xiàn)對水資源的質(zhì)量控制。在充分應(yīng)用先進科學(xué)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合傳統(tǒng)的檢測技術(shù)，全面、精確地匯總水資源的監(jiān)測數(shù)據(jù)，使得水資源監(jiān)測質(zhì)量從根本上得到提升，進而使我國在制定水資源管理措施方面更具有針對性和有效性。

1 李春光.GPS技術(shù)在水文水資源監(jiān)測方面的應(yīng)用[J].綠色科，2016，（8）：179-180.

2 王東旭.關(guān)于數(shù)字化水文水資源模式研究[J].黑龍江科學(xué)，2016，7（17）：134-135.

3 張海軍.水資源保護監(jiān)測存在問題及建設(shè)初探[J].水土保持應(yīng)用技術(shù).2016，（3）：40-43.

Key Points of Water Resources Monitoring Technology and Application Analysis

You Yuming
(Songyuan City Ningjiang District Water Resources Management Center, Songyuan 138000, China)

At present, the rapid progress of urbanization process, making a variety of living waste production increased rapidly, of which a large part of the final destination are rivers, resulting in the number of polluted rivers more and more.The state has begun to strengthen the governance of water pollution, it is closely related to water resources monitoring, and water resources monitoring process is more complex.In order to effectively improve the quality of water resources monitoring, monitoring personnel to make full use of water resources monitoring technology, so as to effectively solve the problem of water pollution and water shortages, and then the construction of ecological society.

water resources; monitoring technology; water level monitoring; water quality monitoring

X832

A

1008-9500(2017)10-0100-03

2017-08-22

尤玉明（1968-）男，吉林松原人，工程師，研究方向：水資源管理。