智慧治水平臺在浙江“五水共治”中應用探析

朱紹東，朱偉堂，孫國金

（1.紹興市固體廢物管理中心，浙江 紹興 312000；2.長興縣環境保護監測站，浙江 湖州 313199；3.浙江水利水電學院，浙江 杭州 310018）

2013 年11 月，浙江省委十三屆四次全會作出了“五水共治”的重大戰略部署，將治水作為推動浙江省經濟轉型升級的突破口，作為優環境惠民生的重要舉措。“五水共治”既是“治污水、防洪水、排澇水、保供水、抓節水”的統籌共治，也是跨區域、跨流域、跨行業、跨部門的綜合共治，更是浙江省上下、社會各界群策群力的社會共治，需要機制共建、數據共享、群防共治[1]。互聯網、人工智能及大數據等現代科技在“五水共治”各個領域得到廣泛應用，有效提高治水效率、決策質量、調控能力。

1 浙江“五水共治”智慧治水平臺建設概況

浙江各地將治水工作與信息技術相結合，利用“大數據+互聯網”技術，從環境監測與預警到多網聯調、多水融合，從環境治理到環保服務等模塊，建設智慧治水平臺，以期解決治水過程中信息不準確、不對稱，管理碎片化、效率低等問題。

1.1 杭州淳安縣千島湖水質水華預測預警系統

千島湖水質水華預測預警系統以高頻自動監測-遙感影像解譯-流域水文模擬-三維水動力水質模擬體系為核心[2]，借助多源數據管理平臺、遙感大數據平臺以及高頻自動監測站網，實現了覆蓋整個湖面的全方位數據監測，可對千島湖未來7 天的水質水華模擬預測預警。以外源輸入和水文氣象過程為千島湖水質、藻類生長的關鍵驅動條件，以水質浮標、定位高頻監測站等自動水質監測數據為主要輸入條件，以未來水文氣象變化條件為預測預警輸入變量，在基于水動力空間輸移擴散和藻類生長數值模擬預測的基礎上，利用水體懸浮顆粒物、藻類生物量兩個關鍵水質變量，模擬計算出未來3～7 天千島湖主要湖區水體藍藻/硅藻生物量、懸浮顆粒物、水體透明度、總氮、總磷、高錳酸鹽指數、氨氮等關鍵水質指標的時空變化。預警系統包括兩個軟件、一個數據庫和一個專家系統，具體技術路線圖見圖1。

圖1 千島湖水質水華預測預警系統技術路線圖

1.2 杭州蕭山區智慧河道云平臺系統

蕭山區“城市大腦·治水小腦”[3]（智慧河道云平臺）系統項目是以“解放河長、全民護水”為理念，綜合運用地理信息系統、物聯網、數據分析和信息資源服務平臺等技術和手段，對城市信息資源的全面感知、全面整合、全面分析、全面共享和全面協同。依托物聯網、大數據、云計算、移動互聯等先進技術和手段進行開發建設，圍繞一個管理平臺、一個綜合數據庫和多個場景應用展開。一個綜合數據庫包括由基礎數據庫、動態數據庫、空間數據庫、屬性數據庫等形成的河（湖）長制管理數據庫，還包含擴展服務的感知數據庫、綠水幣積分數據庫等，以及與其他協同業務應用之間共享數據庫。多個場景應用包括“河長制系統模塊”“科技治水智慧應用模塊”“污水零直排運維智慧監管模塊”“農村生活污水運維智慧監管模塊”“河道排放口偷排監測模塊”“山塘水庫運維智慧監管模塊”“時空河長牌模塊”以及“全民護水模塊”等功能模塊。系統構圖見圖2。

圖2 蕭山區智慧河道云平臺系統構圖

1.3 金華義烏市“智慧排水”綜合管控平臺

義烏市“智慧排水”綜合管控平臺圍繞“1+2+5+8”（1 個系統、2 條主線、5 個框架、8 支隊伍）的模式進行搭建[4]。該平臺通過對原水、供水、污水、雨水及河道水的全方位數據監測與分析，配合使用排水調度模型，構建一個“監測-預警-分析-協同-解決”的全流程動態管控體系，平臺通過與現場工作APP 的結合，對外業巡檢、維修、清淤、養護等工作實現全流程動態監控，為義烏市排水運行調度提供數據分析能力與調度決策支持。平臺構圖見圖3。

圖3 “智慧排水”綜合管控平臺構圖

1.4 舟山定海區污水零直排智能化信息系統

舟山國際糧油產業園區“污水零直排”智能化管控系統以衛星實景地圖（圖4）為基礎，借助測繪技術，將排查、整改等工作內容詳細呈現在地圖上，可以隨時查詢某區域“污水零直排區”建設過程、整改情況。該系統采用“互聯化+云平臺”技術，軟件功能豐富，操作簡單易懂，后續升級擴展性強。污水零直排智能化信息系統中的數據均實現云存儲，滿足了數據共享的及時性和便利性。

圖4 企業內部管網情況

1.5 紹興河湖長制電子地圖

2018 年9 月27 日，紹興市發布全國首個河湖長制地方標準《河長制工作規范地方標準》和《湖長制工作規范地方標準》[5]，對河長和湖長的管理要求、工作職責和內容、巡查要求等事項進行了全面細致的界定和明確。按照河湖長制標準要求，紹興市繪制河湖長制電子地圖，主要建設內容包括河湖資源建設、河湖數據中心建設、微信小程序建設、電腦端展示系統（圖5）和后臺管理系統。全市統一標準規范，對市、區、縣、鎮、村河流河段進行編碼標繪匯成全市河流一張圖，確保市內河湖數據完整翔實；建立河流、河長、公眾精準連接，通過標簽分類管理，既保證河長能夠精確掌控河流信息，又可以建立公眾、河流、河長之間的精準連接，為各級河長提供差異化服務。

圖5 紹興市河長制監督管理平臺

2 智慧治水促進“五水共治”與綠色發展

智慧治水平臺打破了環保、水利、建設、水務、河長辦等多個監管業務部門的數據壁壘，連通各部門原本不互通的系統數據，廣泛、精準收集涉水業務數據，搭建跨界共享的數據模型，為環境管理提供模擬、分析、預測的能力。智慧治水平臺建設與應用對促進“五水共治”與綠色發展發揮了重要作用。

2.1 及時發現問題，實現精準治水

千島湖水質水華預測預警系統提高對多種環境要素的全面感知和實時監控能力，加強水環境質量、污染源、污染物等數據的關聯分析和綜合研判，提供湖庫流域內精細化的水質監測、評價、分析、服務，支持構建以環境質量改善為核心的專業化、精細化的環境管理體系，增強水污染防治的科學性和針對性。

2.2 加強部門協作，科學決策合力治水

杭州蕭山區智慧河道云平臺系統，依托城市大腦、數據賦能，集成人大代表、林業水利局、生態環境局、城市管理局、城鄉建設委員會、農業農村局、公安局等涉水部門的涉水數據，共享有關涉水信息[6]。義烏市智慧排水綜合管控平臺構建全流程動態管控體系，通過對原水、供水、污水、雨水及河道水的全方位數據監測與分析，為水量調度提供基礎數據，實現精準化水量調度。河道云平臺提供的大數據分析、預警預報等上層業務應用，為科技治水提供有利的基礎數據。

2.3 精細化管理，實現高效治水

紹興市河湖長制電子地圖管理平臺，多渠道、全方位、立體化地發布河湖相關信息，并將河湖管理責任落實到人，形成河湖治理新型管理模式，提高河湖資源管理的系統化、精細化、科學化、信息化水平。舟山定海區污水零直排智能化信息系統，通過“互聯化+云平臺”技術，將臺賬資料整合成“一張圖”，實現了憑圖整改、憑圖督查、憑圖驗收，高效推進“污水零直排”建設與管理工作。

2.4 推進供給側改革，促進環保產業發展

隨著國家以及各地政府對城市環境基礎建設的投入不斷加大，對于環境治理專業服務的需求日益旺盛，對服務水平和質量的要求也極大提高，智慧環保領域有廣闊的發展空間。隨著5G 時代的到來，運用大數據、云計算和物聯網等智能化手段治理污染是發展大方向。2019 年12 月，華為技術有限公司和平安國際智慧城市科技股份有限公司聯合體中標深圳市智慧水務一期工程（中標價4.46 億元），該智慧水務主要包括智能感知設備、基礎設施、水務大數據開發、水務模型購置并開發、智慧應用開發和標準體系編制六大板塊[7]。

3 發展智慧環保推進智慧治水建議

目前，我國環境污染問題已經成為國家和社會關注的焦點，傳統的污染治理方式在預防性、及時性以及精準性等方面有所欠缺。隨著互聯網技術的快速發展，運用大數據、云計算和物聯網等手段智能化治理污染與保護環境，成為環保行業未來發展的新方向。但大數據與環保治理工作機制的結合還面臨諸多問題，例如，相關先進技術應用較少，相關法規不完善、信息公開不足及規范性差、缺乏行業標準等。為此，提出以下優化智慧治水發展建議。

（1）加強環保領域數字孿生技術研究與應用。數字孿生是對物理世界的人、物、事件、環境等所有現實世界的各種要素數字化。通過數字孿生技術可以快速、有效地實現對物理世界的模擬、分析和預測，準確進行空氣動力學、流體力學、景觀生態學、環境生態科學、生命科學、地球地理學等方面的分析和仿真。基于數字孿生、大數據分析技術，可以提取出大量有用的環境保護信息[8]。鑒于環境數據的不確定性，數字孿生技術比傳統的建模仿真更適于環境治理，解決傳統機理模型無法解決的非線性、不確定性問題[9]。

（2）加強智能監測智慧生態修復技術研究。突出生態環境管理業務需求導向，面向生態修復、生態調配水[10]，采用大數據技術高效實施數據匯集和整合，運用環境綜合模擬、多業務協同建模等技術合理預測未來情景，采用AI 技術輔助實現多源數據的綜合分析和處理，支持生態環境的管理決策[11]。研究發展多源生態環境監測技術、自動檢測技術，智能監測實現信息采集、傳輸、處理高效運行。

（3）加強大數據與生態環境的深度融合。大力推進生態環境數字化改革，進一步推進數據資源跨部門、跨層級、跨地區共享、業務協同。打造閉環平臺，依托生態環境保護綜合協同管理平臺，進一步集成生態環境領域各類數字和平臺系統。推進政府環境保護公共性自主創新綜合服務平臺基本建設，促進產生“產學研用”管理體系因素作用相輔相成、良好互動交流的科技成果轉化布局，積極主動推動高新科技成果轉化和生態保護產業鏈的聚集升級、綠色發展理念。

（4）完善法規標準引導智慧環保產業發展。完善環境監測數據共享機制法律法規，制訂在線數據用于環境執法的標準，出臺環境監測數據弄虛作假行為判定及處理辦法實施細則，嚴懲數據作假行為；制訂法律法規，明確環境監測數據共享主體的權利和義務。完善環境監測數據信息公開制度，明確智慧環保大數據接口標準。加快推動綠色設計、消費品能耗、污染物排放、綠色包裝、可降解塑料、垃圾分類、資源循環利用、綠色出行等標準制定。