1研究背景

金澤水庫位於上海市青浦區金澤鎮西部、跨区太浦河北岸，域跨源水占地麵積約為2.7km2，部门總庫容約為910萬m3。泽水质水2016年底，量监金澤水庫原水工程正式投入運行，测预初期原水供應規模約為200萬m3/d，警业遠期達到351萬m3/d，平台主要供應青浦、跨区鬆江、域跨源水金山、部门閔行、泽水质水奉賢5個區，量监總服務人口約為670萬。测预金澤水庫取水口位於太浦河中段，警业距離太湖太浦河口約為50km，受太湖出水及杭嘉湖平原河網水質影響，金澤水氮、磷等營養鹽及藻密度、葉綠素a等指標偏高。從水質類別看，金澤取水水質總體達到地表水Ⅲ類標準，但部分指標如氨氮、溶解氧、鐵等存在季節性超標，水質尚不穩定。受流域內紡織印染等工業排汙影響，金澤來水存在銻超標等環境汙染風險。受太浦河航運影響(船舶最大通行量＞50艘/h)，流動風險源隱患明顯。金澤水庫通水後，藻類外源輸入現象突出，來水葉綠素a總體在10～30μg/L，經庫區留滯後會有一定增加。此外，金澤水庫建成之初，工況、水質等資料不足，水庫生態係統也處於構建初始階段。在此背景下，為保障金澤水源地供水安全，2017年本項目團隊聯合申報國家“十三五”水專項課題“金澤水庫水質調控與穩定關鍵技術研究與應用”並獲批複立項。該課題研究聚焦4個方麵:水源地水質特征研究與風險評估、水庫生態調控水質淨化與保障、水源取水安全調控、監測預警平台構建及業務化應用。本平台是課題研究的一項重要內容。

2研究內容

在金澤水源地上下遊跨區域、跨部門監測資源集成、分析的基礎上，依托水動力學和生態動力學模型、河網水量水質和突發水汙染事件調控模型、供水量預測和水質預測模型以及庫區水生植物管控和魚類調控技術分析，建設跨區域、跨部門的金澤水源水質水量監測與預警業務化平台。平台主要集成水質監測、風險分析、模型預測、聯合調度、庫區控防等業務分析模塊以及在線數據監控、船舶AIS監控、視頻監控識別等監控業務模塊，也包含對重要場景、構築物(如泵房)及設備工況等的三維可視化功能。

2.1水質監測

水質監測模塊包括監測資源和綜合水質2項。

2.1.1監測資源

集成金澤水源地上下遊跨區域、跨部門監測資源，形成數據共享中心，監測範圍覆蓋太浦河太浦閘—金澤水庫—鬆浦大橋沿線幹流及主要支流，以及太湖、滬西南五區(供水量)等。在線監測點16個，監測指標共160餘項，指標類型主要包括水位、流量、水溫、pH、電導率、溶解氧、渾濁度、高錳酸鹽指數、總氮、氨氮、總磷、葉綠素a、藍綠藻、揮發酚、銻、總有機碳(TOC)、鹽度、氧化還原點位(OPＲ)、總溶解性固體(TDS)、生物毒性以及水閘和泵房工況指標等；多數監測指標數據傳輸頻率為分鍾級，部分指標如總氮、總磷、氨氮、銻、TOC、生物毒性等可達到小時級。人工監測點27個，其中12個點主要監測從地表水標準監測指標中篩選出的13項，監測頻率約2次/周；其餘15個點監測地表水109項，除少數點外，常規29項監測頻率1次/月，特定項監測頻率1次/季度。水文水質指標均支持曆史數據查詢，在線水質指

2.1.2綜合水質

根據太浦河沿程監測點最新監測數據(常規29項+銻)，采用綜合汙染指數法計算綜合汙染指數(CPI)。根據CPI值劃分水質清潔(0～0.3)、微清潔(0.3～0.5)、輕汙染(0.5～0.8)、中汙染(0.8～1.0)、重汙染(＞1.0)不同等級，並以不同顏色三維動態展示(圖1)。金澤水庫水質總體為微清潔，鬆浦大橋水質總體為輕汙染。

2.2風險分析

風險分析模塊包括汙染源、風險源、通量分析、濃度分布4個功能項。

2.2.1汙染源

集成太浦河兩翼地區汙染源調查數據，分類展示區域內主要點源(潛在點源)及汙染物簡要信息。點源(潛在點源)類型包括加油站、碼頭、汙水處理廠、工業企業、涉銻企業、化學品倉庫(石油類及其
他)等約650個點項。

2.2.2風險源

集成金澤水庫船舶AIS在線數據，根據船舶距取水口的距離及種類劃分三級預警並進行三維實時動態展示。油船或化學品船進入距取水口5～10km顯示Ⅲ級預警；油船或化學品船進入距取水口1～5km顯示Ⅱ級預警；船舶進入距取水口1km顯示Ⅰ級預警。

2.2.3通量分析

基於監測數據，通過計算2018年以來太浦河太湖來水和主要支流總氮、總磷、氨氮、化學需氧量(COD)、石油類、銻等汙染物通量，綜合分析太浦河各來源汙染物的貢獻率，並結合出入河特征，進行三維動態展示。

2.2.4濃度分布

集成太浦河兩翼地區河網水係總氮、氨氮、COD、鐵、銻等汙染物調查結果(采樣點數平均413個/次；3次調查)，三維展示河網汙染物濃度分布情況；采用插值法生成汙染物濃度分布圖，劃分汙染物高、低濃度分布區。

2.3模型預測

模型預測模塊包括水動力、溢油、化學品泄漏、銻濃度、藻類生態、供水量/水質6個功能項。

2.3.1水動力模型

在水動力模擬三維動態展示界麵(圖2)，係統動態模擬預見期(最長72h)內不同太浦閘調度方案(下泄流量)條件下太浦河太浦閘—金澤水庫—鬆浦大橋沿線河網及金澤庫區的水動力。可點擊查詢範圍內任意點位當前流速、流向等。水動力模型與溢油、化學品泄漏、銻濃度及藻類生態等模型實現無縫耦合。

2.3.2溢油模型

在溢油模擬展示界麵(圖3)，係統動態模擬預見期內溢油在水體中的擴散運動。根據輸入參數，自動計算油類在每一時刻距離取水口的距離和到達取水口所需時間。可點擊查詢範圍內任意點位油類擴散厚度、黏度等，並以曲線圖的形式展現該位置從溢油開始，預見期內油汙厚度和黏度的變化。可模擬柴油等26種常見油品的遷移擴散。

2.3.3化學品泄漏模型

在化學品泄漏模擬展示界麵(圖4)，係統動態模擬預見期內泄漏化學品在水體中的擴散運動。根據輸入參數，自動計算化學品在每一時刻距離取水口的距離和到達取水口所需時間。可點擊查詢範圍內任意點位化學品擴散濃度信息，並以曲線圖的形式展現該位置從化學品擴散開始一定時間內的濃度變化。

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