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摘 要：通过对现有水质自动监测采样单元进行研究、结合高州水库水文状况和相关监测技术规范，设计出适合高州水库水质自动监测站采水单元，并就其他的湖库采水单元设计提出建议。
关键词：高州水库；水质自动监测；采水单元；设计
水质自动监测站是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的自动监测站，实施水质自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况、预警预报重大或流域性水质污染事故、解决跨行政区域的水污染事故纠纷、监督总量控制制度落实情况、排放达标情况等目的。
水质自动监测站主要由采水单元、配水单元、分析单元、控制单位和子站站房及配套设施组成，以下主要对高州水库的采水单元设计做进一步探讨。
一、采水单元简介
采水系统负责将要分析的水样从河流、湖泊等现场抽取到子站站房中，设置在取水口的过滤网将对水样进行初步的过滤，保证系统管路不被堵塞。采水方式主要有以下三种：
（一）浮筒式。主要适用于取水口和站房较近，水流流速较慢，水位变化不是很剧烈的小型河流和湖泊取水，特点是安装方式比较简单，施工周期短，造价低，一般和自吸泵配套使用。
（二）浮船式。主要适用于取水口和站房较远，水位和流速比较稳定的河流，特点是安装一般需要驾船安装，施工周期较短，造价低，一般和潜水泵配套使用。
（三）栈桥式。主要适用于水位变化剧烈，流速较快，河岸地质环境复杂的地点，特点是维护方便，外形美观，但造价较前两种方式比较高，且施工周期较长。
二、高州水库水质自动监测系统采水单元设计
高州水库是粤西最大河流鉴江上的控制性水利枢纽工程，水库集雨面积1022平方公里，库容12.8亿立方米，是茂名地区工农业生产和城区居民生活饮用水的重要水源，为了全面保护饮用水源，保证人民群众的身体健康，保障茂名市经济社会可持续发展，茂名市决定建设高州水库水质自动监测系统，实时监控高州水库水质状况。
高州水库水质自动监测站是广东省首个湖库水质自动监测站，作者参与了水站设计的整个过程，现就自动站采水单元的设计原则、设计过程和使用情况做进一步探讨。
（一）采水单元设计必须满足水质自动监测技术规范。根据国家《地表水自动监测技术规范》（以下内容简称《规范》）对选址的要求，水站取水口设置在高州水库出水口约两百米的位置，避免湖库出水时产生的湍流，同时考虑监测数据的准确性，尽量缩短站房与取水口的距离，避免因取水管道的污染对监测数据产生影响，减少淤积，取水口离站房约30米，离水库岸约10至15米，距离可根据需要进行调节。本文对采水单元防护、采水设备的选择等与河流采水单元相同的地方不再详述，主要针对高州水库采水单元的总体设计进行原因分析。（1）根据水质自动监测管理经验和《规范》的要求，采样单元采用双回路采水，配备两个自吸泵，一用一备，在控制系统中设置自动诊断泵故障及自动切换泵工作功能，保证采水不因泵的损坏而受到影响。（2）由于采水位置距离站房较近，并且本地未出现过湖水结冰的天气现象，仅通过优选优质材料保证采水单元可以保温、防冻和防压。（3）系统监测项目有叶绿素a，因此不对高州水库采水单元进行防藻处理。（4）高州水库作为饮用水源，水质较好，浊度很低，仅通过系统的反冲洗装置和采水口简单过滤即可保证采水单元防淤。
（二）采水单元设计必须满足湖库环境监测技术规范。在满足国家《地表水自动监测技术规范》的同时，采水单元设计兼顾了《地表水和污水监测技术规范》（TJ/T91-2012）中对湖库采水的要求，由于系统取水口处深度约5至10米，丰水期大于10米，必须考虑进行分层采水，因此采水单元增设了另一采水管路，通过三通装置与原管路连接，用潜水泵进行采水，并辅助安装水深监测仪，潜水泵深度可根据水深监测仪数据，通过电机、绳索由系统进行控制，保证采水单元可以在监测垂线进行二点、三点和多点采水，满足《地表水和污水监测技术规范》的要求。考虑到水质自动监测系统主要起预警作用，为了保证监测数据的连续性，仅在发生水质污染事故的时候进行监测垂线二点、三点和多点采水。
（三）从可行性及经济性设计采水单元。栈桥式采水单元由于造价较高、施工周期较长，采水位置不能调节等原因，不予采用；高州水库水质自动监测系统采水口距离站房较近，约30米，从便于维护的角度考虑，也不采用浮船式的采水单元；浮筒式采水单元适用于取水口和站房较近，水流流速较慢，水位变化不是很剧烈的小型河流和湖泊取水，特点是安装方式比较简单，施工周期短，造价低，一般和自吸泵配套使用，也可以配套潜水泵使用，高州水库采水单元因此采用浮筒式设计，通过搭建浮桥（长约12米，宽1.5米），并设置围栏等安全措施，岸边有立桩固定，并配以绳索控制浮桥延伸距离，取水口处平时采用自吸泵通过取水浮筒，采集水面下0.5米深的水样，在发生水质污染事故的时候，可切换至潜水泵，通过电机控制泵的深度，进行监测垂线二点、三点和多点的采样。
三、高州水库水质自动监测系统采水单元使用情况
高州水库水质自动监测系统采水单元与广东省河流自动监测系统的采水单元最大的却别在于采用了浮筒式设计和分层采水功能，浮筒式设计适用于湖库，安装方式比較简单，施工周期短，造价低；分层采水功能的设计也是考虑了《地表水自动监测技术规范》的要求，在发生污染事故的时候可以发挥重要作用。就高州水库水质自动监测系统采水单元2013年至2015年运行情况分析，采水单元没有发生任何故障，浮筒式设计可以保证枯水期也能正常取水，也可根据实际情况适当调整采水的距离，维护方便。由于运行期间没有发生水质污染事故，监测垂线多点采水只在系统验收的时候进行过测试，溶解氧和叶绿素a等项目的监测值在不同深度还是有较大变化。
四、结论和建议
通过对高州水库水质自动监测系统采水单元的设计探讨，结合采水单元运行状况，可以得出以下结论和建议：第一，因水文条件和监测规范不相同等原因，湖库水质自动监测系统的采水单元，较河流自动监测的采水单元有较大区别。第二，在大多湖库水质自动监测系统中，浮筒式采水单元因其优越性可广泛推广。第三，增加监测垂线多点采样装置成本不高，仅增加潜水泵和简单的辅助设施，但是能更高效的发挥湖库水质自动监测作用。
作者简介：刘国盛（1958- ），男，广西人，主要从事环境监测工作，研究方向：水质自动监测系统。
关键词：高州水库；水质自动监测；采水单元；设计
水质自动监测站是一套以在线自动分析仪器为核心，运用现代传感器技术、自动测量技术、自动控制技术、计算机应用技术以及相关的专用分析软件和通讯网络所组成的一个综合性的自动监测站，实施水质自动监测，可以实现水质的实时连续监测和远程监控，达到及时掌握主要流域重点断面水体的水质状况、预警预报重大或流域性水质污染事故、解决跨行政区域的水污染事故纠纷、监督总量控制制度落实情况、排放达标情况等目的。
水质自动监测站主要由采水单元、配水单元、分析单元、控制单位和子站站房及配套设施组成，以下主要对高州水库的采水单元设计做进一步探讨。
一、采水单元简介
采水系统负责将要分析的水样从河流、湖泊等现场抽取到子站站房中，设置在取水口的过滤网将对水样进行初步的过滤，保证系统管路不被堵塞。采水方式主要有以下三种：
（一）浮筒式。主要适用于取水口和站房较近，水流流速较慢，水位变化不是很剧烈的小型河流和湖泊取水，特点是安装方式比较简单，施工周期短，造价低，一般和自吸泵配套使用。
（二）浮船式。主要适用于取水口和站房较远，水位和流速比较稳定的河流，特点是安装一般需要驾船安装，施工周期较短，造价低，一般和潜水泵配套使用。
（三）栈桥式。主要适用于水位变化剧烈，流速较快，河岸地质环境复杂的地点，特点是维护方便，外形美观，但造价较前两种方式比较高，且施工周期较长。
二、高州水库水质自动监测系统采水单元设计
高州水库是粤西最大河流鉴江上的控制性水利枢纽工程，水库集雨面积1022平方公里，库容12.8亿立方米，是茂名地区工农业生产和城区居民生活饮用水的重要水源，为了全面保护饮用水源，保证人民群众的身体健康，保障茂名市经济社会可持续发展，茂名市决定建设高州水库水质自动监测系统，实时监控高州水库水质状况。
高州水库水质自动监测站是广东省首个湖库水质自动监测站，作者参与了水站设计的整个过程，现就自动站采水单元的设计原则、设计过程和使用情况做进一步探讨。
（一）采水单元设计必须满足水质自动监测技术规范。根据国家《地表水自动监测技术规范》（以下内容简称《规范》）对选址的要求，水站取水口设置在高州水库出水口约两百米的位置，避免湖库出水时产生的湍流，同时考虑监测数据的准确性，尽量缩短站房与取水口的距离，避免因取水管道的污染对监测数据产生影响，减少淤积，取水口离站房约30米，离水库岸约10至15米，距离可根据需要进行调节。本文对采水单元防护、采水设备的选择等与河流采水单元相同的地方不再详述，主要针对高州水库采水单元的总体设计进行原因分析。（1）根据水质自动监测管理经验和《规范》的要求，采样单元采用双回路采水，配备两个自吸泵，一用一备，在控制系统中设置自动诊断泵故障及自动切换泵工作功能，保证采水不因泵的损坏而受到影响。（2）由于采水位置距离站房较近，并且本地未出现过湖水结冰的天气现象，仅通过优选优质材料保证采水单元可以保温、防冻和防压。（3）系统监测项目有叶绿素a，因此不对高州水库采水单元进行防藻处理。（4）高州水库作为饮用水源，水质较好，浊度很低，仅通过系统的反冲洗装置和采水口简单过滤即可保证采水单元防淤。
（二）采水单元设计必须满足湖库环境监测技术规范。在满足国家《地表水自动监测技术规范》的同时，采水单元设计兼顾了《地表水和污水监测技术规范》（TJ/T91-2012）中对湖库采水的要求，由于系统取水口处深度约5至10米，丰水期大于10米，必须考虑进行分层采水，因此采水单元增设了另一采水管路，通过三通装置与原管路连接，用潜水泵进行采水，并辅助安装水深监测仪，潜水泵深度可根据水深监测仪数据，通过电机、绳索由系统进行控制，保证采水单元可以在监测垂线进行二点、三点和多点采水，满足《地表水和污水监测技术规范》的要求。考虑到水质自动监测系统主要起预警作用，为了保证监测数据的连续性，仅在发生水质污染事故的时候进行监测垂线二点、三点和多点采水。
（三）从可行性及经济性设计采水单元。栈桥式采水单元由于造价较高、施工周期较长，采水位置不能调节等原因，不予采用；高州水库水质自动监测系统采水口距离站房较近，约30米，从便于维护的角度考虑，也不采用浮船式的采水单元；浮筒式采水单元适用于取水口和站房较近，水流流速较慢，水位变化不是很剧烈的小型河流和湖泊取水，特点是安装方式比较简单，施工周期短，造价低，一般和自吸泵配套使用，也可以配套潜水泵使用，高州水库采水单元因此采用浮筒式设计，通过搭建浮桥（长约12米，宽1.5米），并设置围栏等安全措施，岸边有立桩固定，并配以绳索控制浮桥延伸距离，取水口处平时采用自吸泵通过取水浮筒，采集水面下0.5米深的水样，在发生水质污染事故的时候，可切换至潜水泵，通过电机控制泵的深度，进行监测垂线二点、三点和多点的采样。
三、高州水库水质自动监测系统采水单元使用情况
高州水库水质自动监测系统采水单元与广东省河流自动监测系统的采水单元最大的却别在于采用了浮筒式设计和分层采水功能，浮筒式设计适用于湖库，安装方式比較简单，施工周期短，造价低；分层采水功能的设计也是考虑了《地表水自动监测技术规范》的要求，在发生污染事故的时候可以发挥重要作用。就高州水库水质自动监测系统采水单元2013年至2015年运行情况分析，采水单元没有发生任何故障，浮筒式设计可以保证枯水期也能正常取水，也可根据实际情况适当调整采水的距离，维护方便。由于运行期间没有发生水质污染事故，监测垂线多点采水只在系统验收的时候进行过测试，溶解氧和叶绿素a等项目的监测值在不同深度还是有较大变化。
四、结论和建议
通过对高州水库水质自动监测系统采水单元的设计探讨，结合采水单元运行状况，可以得出以下结论和建议：第一，因水文条件和监测规范不相同等原因，湖库水质自动监测系统的采水单元，较河流自动监测的采水单元有较大区别。第二，在大多湖库水质自动监测系统中，浮筒式采水单元因其优越性可广泛推广。第三，增加监测垂线多点采样装置成本不高，仅增加潜水泵和简单的辅助设施，但是能更高效的发挥湖库水质自动监测作用。
作者简介：刘国盛（1958- ），男，广西人，主要从事环境监测工作，研究方向：水质自动监测系统。