信息化建設對黑臭水體治理的探討

文｜奧格科技股份有限公司 茹淑玲

【關鍵字】黑臭水體；廠網河一體化；信息化建設；智慧水務；物聯感知

1.引言

隨著城市化進程加快，人口密度增大，城市水生態環境日益惡化，昔日常見的清澈河湖已不見蹤影，黑臭水體問題尤為突出。據全國城市黑臭水體整治信息發布平臺上顯示，截至2020 年7 月，我國共有2800 多個黑臭水體。黑臭水體不僅導致原有生態環境功能的退化，還嚴重影響城市居民的生存環境。許多黑臭水體治理工程，因重末端治理，輕源頭管控，導致“年年治理，年年黑臭”的惡性循環，耗費大量精力，成效不佳，水質的反復成為常態，因此黑臭水體治理工程要摒棄原有的單一末端治水模式，通過強化流域統籌治理、持續推進源頭污染治理、系統開展水系治理、建立長效機制。

2.流域系統治理模式

實現黑臭水體的系統治理、精準施策、多元共治，形成系統化的治水模式是關鍵。《城鎮污水處理提質增效三年行動方案（2019-2021 年）》中提出的聯動‘廠-網-河（湖）’一體化運行維護，保障污水收集處理設施的系統性和完整性，就為黑臭水體的治理提供了解決思路。

2.1 廠網河一體化理念

廠網河一體化是針對污水排放全過程監督管理的治水模式，根據自然水體循環，打破傳統水務分塊分級治理方式，形成以流域為單位、系統化的黑臭水體治理模式。廠網河一體化中的“廠”是黑臭水體的治理核心環節，承載著污水收集處理、減少入河污染的重任；“網”是污水有效收集和傳輸的關鍵，以雨污分流為基礎原則，對污染源頭和存量管網開展提質增效，從根源上消除黑臭水體的來源；“河”是流域范圍內的污染受納體，是黑臭水體的載體，也是治理的最終目標。隨著廠網河一體化模式的提出，全國各地逐步開展了實踐措施，其中北京、廣州、深圳等地率先實施廠網河一體化模式建設。

2.2 廠網河一體化實施案例

北京市通過加強排水能力，優化排水系統，實現流域協同治理。加強排水設施處理能力和標準建設，滿足污水排放、輸送和處理的需求；改革運營管理模式，統一生產運營、指揮調度、監督考核，實現排水系統充分優化；開展全流域協同治理，采用海綿技術對河道及周邊開展改造，同時以污水廠再生水補充河道水源，形成廠網河循環的運作模式。

廣州市通過摸清排水源頭，改善排水配套設施，實現廠網聯調聯控管理。率先推進污染源頭治理，加強排水戶摸查整治、排水單元達標創建；通過加強排水設施建設和管理，開展中心城區排水設施全覆蓋管理，同時開展片區改造開發、海綿城市建設、管網升級改造等配套項目建設；深入開展污水廠網聯調聯控，完善廠網河一體化模式。

深圳市通過流域統籌管理，業務系統治理，實現廠網河全要素協同治理。強化設施聯動，推行廠網河全要素系協同治理，確保排放源頭管控、傳輸過程調控、處置結果可控，實現智慧管控下供排水一體化、水務事務一體化、廠網河一體化。

為實現黑臭水體的系統化治理，結合案例分析，廠網河一體化的實施措施應主要從強化源頭治理、抓好系統治理、健全長效機制三個方面進行開展，通過創新探索“互聯網+”信息化治水模式，實現治水系統化向治水信息化轉變。下文將通過在廠網河一體化模式下采用信息化手段治理黑臭水體的探索，基于智慧水務建設，為實現全流域智慧統籌管理、全鏈條智慧系統治理、全要素智慧管控管理提供參考。

3.廠網河一體化模式下的信息化建設

通過對廠網河一體化理念解讀和案例分析，結合信息化建設思路，融合智慧水務建設內容，對核心數據全規范匯聚、重點設施運行動態全時效監測、設施業務信息化全覆蓋支撐，進而實現管理資產數字化、設施操作流程化、調度管理系統化、事務管理一體化。

3.1 物聯感知能力建設

物聯感知能力建設，通過合理布設物聯設備，對戶、單元、管井、閘泵、污水廠、排水口、河道進行全方位監測，通過監測數據支撐和數據分析，為綜合管理平臺預警預報、輔助決策、指揮調度提供可量化的數據基礎。

圖1 物聯感知網

圖2 智慧水務建設內容

物聯數據支撐。對排水系統運行狀況、雨量、水位、流量、水質等關注指標進行實時監測，實現對污染源、污水溢流、錯接/混接/漏接、污水廠運行監管、河湖水質、巡檢養護、管線缺陷整改、管網運行狀態、日常管理考評等管理提供精準的監測數據信息。

物聯數據分析。采用大數據分析技術，通過對管網、泵站、污水處理廠進出口流量監測數據的對比分析與趨勢預測，支撐管網健康狀況評估、管網養護與清淤、污水處理廠處理能力監控等業務分析；通過對污水廠進出口、河道排口水質監測數據的對比分析與趨勢預測，支撐污水處理廠達標排放評估，水環境污染評估，黑臭水體治理效果評估等業務分析。

3.2 綜合管理平臺建設

綜合管理平臺建設從“診斷、調度、治理、管控”的業務方向開展對城市黑臭水體治理支撐，分別對應系統建設的監測預警、輔助決策、應急調度、日常管理、行業管理、工程管理六個功能模塊，這六大模塊以流域治理為導向，對排水系統的診斷、調度、治理和管控形成良性循環的過程，實現全覆蓋閉環、長效管理。

監測預警模塊，通過采集水質、水量、水位、工況、視頻等物聯監測數據，在系統上設置不同的預警閾值，當監測數據超過設定值時可及時通知用戶。監測預警通過問題定位、智能診斷、閉環處理等功能，提升設施運行效能，強化河道水質管控。

輔助決策模塊，依據設施的空間信息、屬性信息及監測信息，利用管網健康度分析，分析地下錯綜復雜的排水管網健康運行狀況，提高管網問題處理效率，減少人力成本；利用廠網河一體化調度模型，模擬日常廠網提質增效，通過預報、預案、預演的功能支撐，輔助用戶決策。

調度管理模塊，對流域各要素實現業務聯動、統籌調度管理。通過對廠網河一體化調度模型分析結果，進行污水廠間精準調度運營，污水傳輸調度分配，優化污水處置運行能力，協同發揮“網-泵-廠”之間的綜合調度，減少入河污染。

日常管理模塊，針對排水過程實現從源頭到末端全流程管控，實現控源截污，對設施摸查、日常巡檢、日常養護等業務工作，提供基礎信息的動態更新，巡查過程的留痕記錄和問題線上流轉，養護計劃及養護措施的系統管理，保障全要素運行維護常態化管理。

行業管理模塊，開展全流域業務考核體系，建設考核指標，落實責任清單，加強動態監管，形成全方位、精細化的廠網河一體化考核評估；提供全業務流程的審批輔助功能，利用現有排水設施動態更新數據，對排水相關的申報資料進行校驗和核對，提高審批精確性和效率。

工程管理模塊，對排水設施和海綿設施從規劃、設計、施工、竣工、養護到報廢全生命周期的管理，以及對河道清淤、涉河違法建筑拆除等專項工程進行管理。

根據以上各應用模塊的業務數據支撐，從源頭-過程-末端-海綿城市四個方面對黑臭水體治理實現專題展示，建設集各類事件匯聚、展示、分析、研判、預警、決策和指揮等功能于一體的“城市駕駛艙”。

圖3 監測預警模塊監測要素

4.思考與展望

廠網河一體化模式下的信息化建設對污水全流程、全鏈條的監管和處置實現城市黑臭水體的整治，改善生態居住環境。本文基于廠網河一體化理念，結合相關案例實施效果，通過引進智慧水務建設先進技術，采用物聯監測網輔助和一體化綜合管理平臺支撐，提出這一模式對黑臭水體治理的精細化和一體化管理建設思路，為智慧城市建設提供參考和依據。隨著智慧水務的發展趨勢，數字孿生底座，賦能水環境治理；AI 智能識別，精準定位黑臭水體病因；遙感技術支撐，輔助黑臭水體整治。智慧水務將在黑臭水體治理中會發揮更大的作用。

圖4 廠網河一體化調度模型的主要應用場景