基于水生态功能分区的流域水环境监测网络体系构建

国家地表水环境监测网络体系是我国环境管理的重要组成部分。目前，我国现行的监测与管理模式多将国家流域管理机构与地方部门条块分割，缺乏流域完整性，以行政区为基础划分，但水体流域边界往往与行政管理区域不一致，造成各个行政单元之间、上下游、左右岸之间的矛盾冲突。“水生态功能分区”正是在这种背景下提出来的，作为实施流域水生态系统功能管理的具有水陆一致性及“三水”统一性的管理单元，将成为指导中国国民经济发展和水生态环境改善的关键[1]。它不仅反映了水生态功能空间分布格局的差异，也在一定程度上考虑了人类活动对水生态系统的影响，实现了自然要素与功能要素的结合，提出了面向水生态保护的管理区域，因而更具有管理意义[2]。此外，流域水生态功能分区突破了单纯把恢复和保护水体服务功能作为制定水污染控制方案的主要依据的传统分区模式，重点体现了保护水生态功能和水生态系统完整性的理念，从根本上推动了水环境管理向水生态管理理念的转变，进一步丰富和深化了中国未来水环境管理的内涵[3-4]。

根据《国家中长期科技发展规划》和《国家水体污染控制与治理科技重大专项》确定的国家目标，国家水专项的“十一五”课题“流域水生态功能评价与分区技术”已经开展了水生态功能分区理论和方法研究，形成了重点流域的分区方案，“十二五”课题“流域水生态保护目标制定技术”提出了全国水生态功能区划分方案，建立了“功能区划分-健康评价-生态目标制定-管理决策”的分区管理技术体系。但基于水生态功能分区的流域水环境监测技术方法及网络体系构建还需进一步完善，需要在“分区、分类、分级、分期”的流域污染控制理念指导下，进一步拓展和完善我国流域水环境监测与评价关键技术，构建国家水环境监测网络动态优化调整机制。这既是推动流域分区结果在水环境监测与评价中的应用，也是课题取得技术创新和突破的需要。

1 基于水生态功能分区的流域水环境监测网点位布设

目前，国家已经建立了地表水国控断面监测网络，网络常规监测覆盖全国七大流域(长江、黄河、海河、辽河、松花江、珠江、淮河)、三湖(太湖、滇池、巢湖)、三个片区(浙闽片、西北诸河、西南诸河)及重要湖泊水库，监测重要河流1366条，湖库139座，占全国水资源量的80%以上，监控断面2767个(包括河流断面2424个，湖库断面343个)，其中，评价、考核、排名断面1940个，入海控制断面195个(其中85个同时为评价、考核、排名断面)，趋势科研断面717个，设置跨界断面956个。

在水生态功能分区的基础上，根据重点流域水环境生态调查结果，综合考虑流域面积、河流长度、湖泊面积、服务人口、水利设施、水质状况、污染源分布等，同时参考水体水生生物的种类、数量和分布特征，提出基于水生态功能分区的重点流域水质量监测断面设置技术路线，制定水环境监测断面设置原则，例如：①代表性，即能代表所在水系或区域的水环境质量状况，全面、真实、客观反映所在水系或区域的水环境质量和污染物的时空分布状况及特征；②连续性，即在现有国控、省控、市控和县控断面(点位)基础上进行筛选调整，增加的断面(点位)优先考虑已有的国控、省控和市控断面(点位)，保证我国环境监测数据的历史延续性；③多功能性：国家地表水环境监测网包含评价、考核和排名断面，以改善水环境质量为核心，满足流域水污染防治目标任务考核和城市水环境质量排名等当前环境管理的需求等。按照上述基本原则，在各个重点流域内布控监测断面，设置背景断面、控制断面、跨界断面等各种功能断面，构建基于水生生态分区基础上的重点流域监测网络，完成国家重点流域水环境监测网络建设方案，绘制基于水生态功能分区基础上的重点流域监测断面图集。开展重点流域监测网络试运行监测，以及试运行监测结果与原监测网络结果的比对研究，根据研究结果验证网络优化是否能够说清重点流域水质状况。

2 基于水生态功能分区的流域水环境监测指标体系

根据不同的地表水体类型，针对河流和湖库的监测技术分别进行研究和优化，包括监测目的、监测内容、分级监测、监测方法及类群的选择、点位布设、监测频率和时间的确定、采样方法的选择、野外采样、实验室分析及资料汇总等。具体如下：

(5)参照状态确定：包括特定点位参照状态和生态区参照状态，人类活动比较频繁的地区，很难找到没有受到干扰的点位，尤其是受到较大人为改变的系统，通常找不到合适的参照状态。这些情况下，可以借助历史数据或简单的生态模型确立参照状态，也可以根据现有的最佳状态以及环境治理目标作为参照状态。

(3)监测点位布设：监测点位的布设，取决于水体和周围环境的自然生态类型、人类干扰强度，以及所用生物监测技术的特殊要求，以满足监测及评价目的为宗旨。

根据不同的地表水体类型，针对河流和湖库的监测结果分别进行了指标筛选和综合评价，包括使用生物评价方法和评价标准，生境评价方法和标准，水质评价方法，综合三要素的水生态质量综合评价方法，以及流域水生态系统健康状态的分级。具体如下：

建立基于水生态功能分区的重点流域水环境监测网络运行管理体系总构架，创新监测网运行管理模式，强化质量管理，保障流域水环境监测数据的客观性和真实性，为我国重点流域建立基于水生态功能分区的水环境监测网络体系奠定基础。流域水环境监测网实行 “自动监测为主、手工监测为辅”，手工监测以“采测分离为主，属地监测为辅”模式。实现水质自动监测全覆盖，同时每季度开展一次“采测分离”手工监测，监测指标为：五参数、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷和特征污染物。生境调查、大型底栖无脊椎动物、着生藻类和浮游生物的监测执行属地监测。通过“国家考核断面样品采集保存与交接监管信息系统”对采测分离进行全程序、全要素管理，做到全程序留痕，全程序可追溯。管理系统主要由采测分离管理、质量控制、数据管理和分析、数据应用和共享等模块组成。建立“三个中心”实现对水质自动站现场运维的远程化管理，远程质控考核管理以及数据的综合应用。运行维护管理中心负责对日常运维工作进行考核、管理与评价；质量控制与保障中心采用系统状态监控、自动质控、实验室比对监测、数据有效性分析等手段对监测数据的质量进行控制与保障；数据综合应用中心负责对现场端上传的基础数据及相关信息进行深入挖掘应用。随着环境条件与管理需求的变化，当原来布控的监测断面不能够代表所在水体的水生态状况时，根据水环境监测网络动态优化调整方案中确立的动态优化调整方法、要求以及具体工作办法进行优化调整，形成例行机制，以确保水环境监测网的监测数据客观反映地表水环境质量状况，更科学地指导环境管理工作。

(1)监测要素：物理生境、生物类群(浮游生物、着生藻类、大型底栖无脊椎动物)、水体理化参数。

当对A(ti)进行可拓变换φi时，即φiA(ti)=A′(ti)，由于过程元的相关性，必有φi关于A(ti+v)的v次传导变换A(ti+v-1)TA(ti+v)，(v=1，2，…，m-i)形成的可拓变换蕴含系

（3）在一个项目工程中的计量工作是十分烦琐的。计量工作人员就可以利用计算机等设备对工程计量进行整理和计算。利用计算机的各种软件可以完成路桥建造中的一些复杂的问题。比如现在有利用计算机模拟出这个路桥的整体结构的3D图像，这样可以更加直观地看出项目的整个完成过程。利用计算机对账目进行管理，可以把那些细小的项目费用做得更好，也可以对项目进行更好地管理，提高工作效率。

3 基于水生态功能分区的流域水环境评价体系

旅行商问题(Traveling Salesman Problem,)是路径规划和组合优化领域中著名的NP-hard问题[1,2]，网络路由的大规模优化[3]、超远距离泵送混凝土造价控制技术[4]、车辆路线设计[5]等均是典型的TSP。目前，求解TSP的算法可分为精确算法(exact algorithm)和近似算法(approximation algorithm)两类。Wang等在分析基于智能算法的TSP求解方法优缺点[6,7]的基础上，指出遗传算法受参数选择和数据集分布结构的影响最小，陷入局部最优的概率最小。

(4)监测方法：包括浮游生物、着生藻类、大型底栖动物的野外采样方法、保存方式、实验室内鉴定方法，生境调查方法，和监测中的质量保证和质量控制的要求。详见《河流水生态环境质量监测技术指南》和《湖库水生态环境质量监测技术指南》。

(1)水质评价：参照《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)基本项目标准限值，水质指标的评价根据不同功能分区水质类别的标准限值，进行单因子评价(其中水温和pH不作为评价指标)。最后根据水质类别等级进行赋分，赋分标准：Ⅰ类5分；Ⅱ类4分；Ⅰ类5分；Ⅲ类3分；Ⅳ类2分；Ⅴ类及以下1分。

我不相信佟老板会救我这么个无权无势的老头子。离开鱼塘，我直接去了医院找到小白，问那位替我垫付医药费的老板是谁？小白笑道，现在说也没关系了，老板叫佟金鑫，人家说你们是老相识呢。

(2)生境评价：按照流域水生态环境质量监测技术指南中生境调查方法中的“栖息地生境评价计分表”，野外评测10个生境参数并定性打分。每个参数分值范围为0～20，划分为4个评价等级。每个监测断面生境总分由10项参数分值累加计算，分级评价标准见《河流水生态环境质量评价技术指南》和《湖库水生态环境质量评价技术指南》。

(3)生物评价：按照流域水生态环境质量监测技术指南中要求进行大型底栖动物、着生藻类、浮游生物的定性(或定量)采集和鉴定分析，记录定性定量分析数据。可选择其中一种或几种评价方法对监测流域进行评价(如在监测实践中已有比较成熟的方法，也可以继续沿用)，详见《河流水生态环境质量评价技术指南》和《湖库水生态环境质量评价技术指南》。

(4)综合评价：通过水化学指标和水生生物指标加权求和，构建综合评价指数WQI，以该指数表示各评估单元和水环境整体的质量状况。根据WQI分值大小，将水生态环境质量状况等级分为五级，分别为优秀、良好、轻度污染、中度污染和重度污染，具体指数分值和质量状况分级详见《河流水生态环境质量评价技术指南》和《湖库水生态环境质量评价技术指南》。

3.2.1 由于电机顶部需加接口和开孔，初轧电机为对开电机罩壳，没拆卸开孔技术难题。但精轧电机中间段为不可拆卸整体结构，所以给顶部开口带来了难度，即壳体内是定转子，如氧乙炔割孔，则直接影响定转子。最后决定利用罩壳加强筋与电机筋板间四公分左右间隙铺设加湿石棉布，以遮挡氧乙炔割孔的火焰和废渣。这样，逐步铺挡、逐步切割，解决了这个难题。

4 基于水生态功能分区的流域水环境监测网运行管理

(2)监测频次与时间：①至少每年监测一次；②受季节性影响显著水体的变化趋势评价，应按季度监测，至少每季度监测一次；③事故性污染物的监测频率必须考虑污染物效力的严重程度及持续时间，各类监测类群的生命周期及经过采样后的恢复能力也必须予以考虑。

参考文献：

POA的“驱动”教学环节与传统的导入最大的不同在于激发产出欲望,而不仅仅是为输入后面的内容做准备。“驱动”包含三个环节:1)呈现交际场景;2)尝试产出;3)说明教学目标和产出任务。“促成”环节包含:1)教师设定产出任务;2)学生展开选择性学习,教师给予指导;3)学生呈现产出任务,教师指导并检查。POA的三个教学阶段(驱动、促成和评价)与教师的“主导、中介”作用构成POA教学的支架。

[1]孟伟，张远，张楠，等.流域水生态功能区概念、特点与实施策略[J].环境科学研究，2013，26(5)：465-471.

[2]孟伟，张远，张楠，等.流域水生态功能分区与质量目标管理技术研究的若干问题[J].环境科学学报，2011，31(7)：1345-1351.

[3]李艳梅，曾文炉，周启星.水生态功能分区的研究进展[J].应用生态学报，2009，20(12)：3202-3108.

[4]于宏兵，周启星，郑力燕，等.松花江流域水生态功能分区研究[M].北京：科学出版社，2016.