智慧治水平臺(tái)在浙江“五水共治”中應(yīng)用探析

朱紹東，朱偉堂，孫國(guó)金

（1.紹興市固體廢物管理中心，浙江 紹興 312000；2.長(zhǎng)興縣環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)站，浙江 湖州 313199；3.浙江水利水電學(xué)院，浙江 杭州 310018）

2013 年11 月，浙江省委十三屆四次全會(huì)作出了“五水共治”的重大戰(zhàn)略部署，將治水作為推動(dòng)浙江省經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的突破口，作為優(yōu)環(huán)境惠民生的重要舉措?！拔逅仓巍奔仁恰爸挝鬯?、防洪水、排澇水、保供水、抓節(jié)水”的統(tǒng)籌共治，也是跨區(qū)域、跨流域、跨行業(yè)、跨部門(mén)的綜合共治，更是浙江省上下、社會(huì)各界群策群力的社會(huì)共治，需要機(jī)制共建、數(shù)據(jù)共享、群防共治[1]?；ヂ?lián)網(wǎng)、人工智能及大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科技在“五水共治”各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，有效提高治水效率、決策質(zhì)量、調(diào)控能力。

1 浙江“五水共治”智慧治水平臺(tái)建設(shè)概況

浙江各地將治水工作與信息技術(shù)相結(jié)合，利用“大數(shù)據(jù)+互聯(lián)網(wǎng)”技術(shù)，從環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警到多網(wǎng)聯(lián)調(diào)、多水融合，從環(huán)境治理到環(huán)保服務(wù)等模塊，建設(shè)智慧治水平臺(tái)，以期解決治水過(guò)程中信息不準(zhǔn)確、不對(duì)稱(chēng)，管理碎片化、效率低等問(wèn)題。

1.1 杭州淳安縣千島湖水質(zhì)水華預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)

千島湖水質(zhì)水華預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)以高頻自動(dòng)監(jiān)測(cè)-遙感影像解譯-流域水文模擬-三維水動(dòng)力水質(zhì)模擬體系為核心[2]，借助多源數(shù)據(jù)管理平臺(tái)、遙感大數(shù)據(jù)平臺(tái)以及高頻自動(dòng)監(jiān)測(cè)站網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)了覆蓋整個(gè)湖面的全方位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，可對(duì)千島湖未來(lái)7 天的水質(zhì)水華模擬預(yù)測(cè)預(yù)警。以外源輸入和水文氣象過(guò)程為千島湖水質(zhì)、藻類(lèi)生長(zhǎng)的關(guān)鍵驅(qū)動(dòng)條件，以水質(zhì)浮標(biāo)、定位高頻監(jiān)測(cè)站等自動(dòng)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)為主要輸入條件，以未來(lái)水文氣象變化條件為預(yù)測(cè)預(yù)警輸入變量，在基于水動(dòng)力空間輸移擴(kuò)散和藻類(lèi)生長(zhǎng)數(shù)值模擬預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，利用水體懸浮顆粒物、藻類(lèi)生物量?jī)蓚€(gè)關(guān)鍵水質(zhì)變量，模擬計(jì)算出未來(lái)3～7 天千島湖主要湖區(qū)水體藍(lán)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(shù)、氨氮等關(guān)鍵水質(zhì)指標(biāo)的時(shí)空變化。預(yù)警系統(tǒng)包括兩個(gè)軟件、一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)和一個(gè)專(zhuān)家系統(tǒng)，具體技術(shù)路線(xiàn)圖見(jiàn)圖1。

圖1 千島湖水質(zhì)水華預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)技術(shù)路線(xiàn)圖

1.2 杭州蕭山區(qū)智慧河道云平臺(tái)系統(tǒng)

蕭山區(qū)“城市大腦·治水小腦”[3]（智慧河道云平臺(tái)）系統(tǒng)項(xiàng)目是以“解放河長(zhǎng)、全民護(hù)水”為理念，綜合運(yùn)用地理信息系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析和信息資源服務(wù)平臺(tái)等技術(shù)和手段，對(duì)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(xié)同。依托物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、移動(dòng)互聯(lián)等先進(jìn)技術(shù)和手段進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)，圍繞一個(gè)管理平臺(tái)、一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)和多個(gè)場(chǎng)景應(yīng)用展開(kāi)。一個(gè)綜合數(shù)據(jù)庫(kù)包括由基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)庫(kù)、空間數(shù)據(jù)庫(kù)、屬性數(shù)據(jù)庫(kù)等形成的河（湖）長(zhǎng)制管理數(shù)據(jù)庫(kù)，還包含擴(kuò)展服務(wù)的感知數(shù)據(jù)庫(kù)、綠水幣積分?jǐn)?shù)據(jù)庫(kù)等，以及與其他協(xié)同業(yè)務(wù)應(yīng)用之間共享數(shù)據(jù)庫(kù)。多個(gè)場(chǎng)景應(yīng)用包括“河長(zhǎng)制系統(tǒng)模塊”“科技治水智慧應(yīng)用模塊”“污水零直排運(yùn)維智慧監(jiān)管模塊”“農(nóng)村生活污水運(yùn)維智慧監(jiān)管模塊”“河道排放口偷排監(jiān)測(cè)模塊”“山塘水庫(kù)運(yùn)維智慧監(jiān)管模塊”“時(shí)空河長(zhǎng)牌模塊”以及“全民護(hù)水模塊”等功能模塊。系統(tǒng)構(gòu)圖見(jiàn)圖2。

圖2 蕭山區(qū)智慧河道云平臺(tái)系統(tǒng)構(gòu)圖

1.3 金華義烏市“智慧排水”綜合管控平臺(tái)

義烏市“智慧排水”綜合管控平臺(tái)圍繞“1+2+5+8”（1 個(gè)系統(tǒng)、2 條主線(xiàn)、5 個(gè)框架、8 支隊(duì)伍）的模式進(jìn)行搭建[4]。該平臺(tái)通過(guò)對(duì)原水、供水、污水、雨水及河道水的全方位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析，配合使用排水調(diào)度模型，構(gòu)建一個(gè)“監(jiān)測(cè)-預(yù)警-分析-協(xié)同-解決”的全流程動(dòng)態(tài)管控體系，平臺(tái)通過(guò)與現(xiàn)場(chǎng)工作APP 的結(jié)合，對(duì)外業(yè)巡檢、維修、清淤、養(yǎng)護(hù)等工作實(shí)現(xiàn)全流程動(dòng)態(tài)監(jiān)控，為義烏市排水運(yùn)行調(diào)度提供數(shù)據(jù)分析能力與調(diào)度決策支持。平臺(tái)構(gòu)圖見(jiàn)圖3。

圖3 “智慧排水”綜合管控平臺(tái)構(gòu)圖

1.4 舟山定海區(qū)污水零直排智能化信息系統(tǒng)

舟山國(guó)際糧油產(chǎn)業(yè)園區(qū)“污水零直排”智能化管控系統(tǒng)以衛(wèi)星實(shí)景地圖（圖4）為基礎(chǔ)，借助測(cè)繪技術(shù)，將排查、整改等工作內(nèi)容詳細(xì)呈現(xiàn)在地圖上，可以隨時(shí)查詢(xún)某區(qū)域“污水零直排區(qū)”建設(shè)過(guò)程、整改情況。該系統(tǒng)采用“互聯(lián)化+云平臺(tái)”技術(shù)，軟件功能豐富，操作簡(jiǎn)單易懂，后續(xù)升級(jí)擴(kuò)展性強(qiáng)。污水零直排智能化信息系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)均實(shí)現(xiàn)云存儲(chǔ)，滿(mǎn)足了數(shù)據(jù)共享的及時(shí)性和便利性。

圖4 企業(yè)內(nèi)部管網(wǎng)情況

1.5 紹興河湖長(zhǎng)制電子地圖

2018 年9 月27 日，紹興市發(fā)布全國(guó)首個(gè)河湖長(zhǎng)制地方標(biāo)準(zhǔn)《河長(zhǎng)制工作規(guī)范地方標(biāo)準(zhǔn)》和《湖長(zhǎng)制工作規(guī)范地方標(biāo)準(zhǔn)》[5]，對(duì)河長(zhǎng)和湖長(zhǎng)的管理要求、工作職責(zé)和內(nèi)容、巡查要求等事項(xiàng)進(jìn)行了全面細(xì)致的界定和明確。按照河湖長(zhǎng)制標(biāo)準(zhǔn)要求，紹興市繪制河湖長(zhǎng)制電子地圖，主要建設(shè)內(nèi)容包括河湖資源建設(shè)、河湖數(shù)據(jù)中心建設(shè)、微信小程序建設(shè)、電腦端展示系統(tǒng)（圖5）和后臺(tái)管理系統(tǒng)。全市統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，對(duì)市、區(qū)、縣、鎮(zhèn)、村河流河段進(jìn)行編碼標(biāo)繪匯成全市河流一張圖，確保市內(nèi)河湖數(shù)據(jù)完整翔實(shí)；建立河流、河長(zhǎng)、公眾精準(zhǔn)連接，通過(guò)標(biāo)簽分類(lèi)管理，既保證河長(zhǎng)能夠精確掌控河流信息，又可以建立公眾、河流、河長(zhǎng)之間的精準(zhǔn)連接，為各級(jí)河長(zhǎng)提供差異化服務(wù)。

圖5 紹興市河長(zhǎng)制監(jiān)督管理平臺(tái)

2 智慧治水促進(jìn)“五水共治”與綠色發(fā)展

智慧治水平臺(tái)打破了環(huán)保、水利、建設(shè)、水務(wù)、河長(zhǎng)辦等多個(gè)監(jiān)管業(yè)務(wù)部門(mén)的數(shù)據(jù)壁壘，連通各部門(mén)原本不互通的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，廣泛、精準(zhǔn)收集涉水業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，搭建跨界共享的數(shù)據(jù)模型，為環(huán)境管理提供模擬、分析、預(yù)測(cè)的能力。智慧治水平臺(tái)建設(shè)與應(yīng)用對(duì)促進(jìn)“五水共治”與綠色發(fā)展發(fā)揮了重要作用。

2.1 及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)治水

千島湖水質(zhì)水華預(yù)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)提高對(duì)多種環(huán)境要素的全面感知和實(shí)時(shí)監(jiān)控能力，加強(qiáng)水環(huán)境質(zhì)量、污染源、污染物等數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)分析和綜合研判，提供湖庫(kù)流域內(nèi)精細(xì)化的水質(zhì)監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)、分析、服務(wù)，支持構(gòu)建以環(huán)境質(zhì)量改善為核心的專(zhuān)業(yè)化、精細(xì)化的環(huán)境管理體系，增強(qiáng)水污染防治的科學(xué)性和針對(duì)性。

2.2 加強(qiáng)部門(mén)協(xié)作，科學(xué)決策合力治水

杭州蕭山區(qū)智慧河道云平臺(tái)系統(tǒng)，依托城市大腦、數(shù)據(jù)賦能，集成人大代表、林業(yè)水利局、生態(tài)環(huán)境局、城市管理局、城鄉(xiāng)建設(shè)委員會(huì)、農(nóng)業(yè)農(nóng)村局、公安局等涉水部門(mén)的涉水?dāng)?shù)據(jù)，共享有關(guān)涉水信息[6]。義烏市智慧排水綜合管控平臺(tái)構(gòu)建全流程動(dòng)態(tài)管控體系，通過(guò)對(duì)原水、供水、污水、雨水及河道水的全方位數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)與分析，為水量調(diào)度提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化水量調(diào)度。河道云平臺(tái)提供的大數(shù)據(jù)分析、預(yù)警預(yù)報(bào)等上層業(yè)務(wù)應(yīng)用，為科技治水提供有利的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2.3 精細(xì)化管理，實(shí)現(xiàn)高效治水

紹興市河湖長(zhǎng)制電子地圖管理平臺(tái)，多渠道、全方位、立體化地發(fā)布河湖相關(guān)信息，并將河湖管理責(zé)任落實(shí)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(tǒng)化、精細(xì)化、科學(xué)化、信息化水平。舟山定海區(qū)污水零直排智能化信息系統(tǒng)，通過(guò)“互聯(lián)化+云平臺(tái)”技術(shù)，將臺(tái)賬資料整合成“一張圖”，實(shí)現(xiàn)了憑圖整改、憑圖督查、憑圖驗(yàn)收，高效推進(jìn)“污水零直排”建設(shè)與管理工作。

2.4 推進(jìn)供給側(cè)改革，促進(jìn)環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展

隨著國(guó)家以及各地政府對(duì)城市環(huán)境基礎(chǔ)建設(shè)的投入不斷加大，對(duì)于環(huán)境治理專(zhuān)業(yè)服務(wù)的需求日益旺盛，對(duì)服務(wù)水平和質(zhì)量的要求也極大提高，智慧環(huán)保領(lǐng)域有廣闊的發(fā)展空間。隨著5G 時(shí)代的到來(lái)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等智能化手段治理污染是發(fā)展大方向。2019 年12 月，華為技術(shù)有限公司和平安國(guó)際智慧城市科技股份有限公司聯(lián)合體中標(biāo)深圳市智慧水務(wù)一期工程（中標(biāo)價(jià)4.46 億元），該智慧水務(wù)主要包括智能感知設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施、水務(wù)大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)、水務(wù)模型購(gòu)置并開(kāi)發(fā)、智慧應(yīng)用開(kāi)發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)體系編制六大板塊[7]。

3 發(fā)展智慧環(huán)保推進(jìn)智慧治水建議

目前，我國(guó)環(huán)境污染問(wèn)題已經(jīng)成為國(guó)家和社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)，傳統(tǒng)的污染治理方式在預(yù)防性、及時(shí)性以及精準(zhǔn)性等方面有所欠缺。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，運(yùn)用大數(shù)據(jù)、云計(jì)算和物聯(lián)網(wǎng)等手段智能化治理污染與保護(hù)環(huán)境，成為環(huán)保行業(yè)未來(lái)發(fā)展的新方向。但大數(shù)據(jù)與環(huán)保治理工作機(jī)制的結(jié)合還面臨諸多問(wèn)題，例如，相關(guān)先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用較少，相關(guān)法規(guī)不完善、信息公開(kāi)不足及規(guī)范性差、缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。為此，提出以下優(yōu)化智慧治水發(fā)展建議。

（1）加強(qiáng)環(huán)保領(lǐng)域數(shù)字孿生技術(shù)研究與應(yīng)用。數(shù)字孿生是對(duì)物理世界的人、物、事件、環(huán)境等所有現(xiàn)實(shí)世界的各種要素?cái)?shù)字化。通過(guò)數(shù)字孿生技術(shù)可以快速、有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)物理世界的模擬、分析和預(yù)測(cè)，準(zhǔn)確進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、環(huán)境生態(tài)科學(xué)、生命科學(xué)、地球地理學(xué)等方面的分析和仿真?；跀?shù)字孿生、大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，可以提取出大量有用的環(huán)境保護(hù)信息[8]。鑒于環(huán)境數(shù)據(jù)的不確定性，數(shù)字孿生技術(shù)比傳統(tǒng)的建模仿真更適于環(huán)境治理，解決傳統(tǒng)機(jī)理模型無(wú)法解決的非線(xiàn)性、不確定性問(wèn)題[9]。

（2）加強(qiáng)智能監(jiān)測(cè)智慧生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究。突出生態(tài)環(huán)境管理業(yè)務(wù)需求導(dǎo)向，面向生態(tài)修復(fù)、生態(tài)調(diào)配水[10]，采用大數(shù)據(jù)技術(shù)高效實(shí)施數(shù)據(jù)匯集和整合，運(yùn)用環(huán)境綜合模擬、多業(yè)務(wù)協(xié)同建模等技術(shù)合理預(yù)測(cè)未來(lái)情景，采用AI 技術(shù)輔助實(shí)現(xiàn)多源數(shù)據(jù)的綜合分析和處理，支持生態(tài)環(huán)境的管理決策[11]。研究發(fā)展多源生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)，智能監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)信息采集、傳輸、處理高效運(yùn)行。

（3）加強(qiáng)大數(shù)據(jù)與生態(tài)環(huán)境的深度融合。大力推進(jìn)生態(tài)環(huán)境數(shù)字化改革，進(jìn)一步推進(jìn)數(shù)據(jù)資源跨部門(mén)、跨層級(jí)、跨地區(qū)共享、業(yè)務(wù)協(xié)同。打造閉環(huán)平臺(tái)，依托生態(tài)環(huán)境保護(hù)綜合協(xié)同管理平臺(tái)，進(jìn)一步集成生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域各類(lèi)數(shù)字和平臺(tái)系統(tǒng)。推進(jìn)政府環(huán)境保護(hù)公共性自主創(chuàng)新綜合服務(wù)平臺(tái)基本建設(shè)，促進(jìn)產(chǎn)生“產(chǎn)學(xué)研用”管理體系因素作用相輔相成、良好互動(dòng)交流的科技成果轉(zhuǎn)化布局，積極主動(dòng)推動(dòng)高新科技成果轉(zhuǎn)化和生態(tài)保護(hù)產(chǎn)業(yè)鏈的聚集升級(jí)、綠色發(fā)展理念。

（4）完善法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)引導(dǎo)智慧環(huán)保產(chǎn)業(yè)發(fā)展。完善環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享機(jī)制法律法規(guī)，制訂在線(xiàn)數(shù)據(jù)用于環(huán)境執(zhí)法的標(biāo)準(zhǔn)，出臺(tái)環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)弄虛作假行為判定及處理辦法實(shí)施細(xì)則，嚴(yán)懲數(shù)據(jù)作假行為；制訂法律法規(guī)，明確環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)共享主體的權(quán)利和義務(wù)。完善環(huán)境監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息公開(kāi)制度，明確智慧環(huán)保大數(shù)據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)。加快推動(dòng)綠色設(shè)計(jì)、消費(fèi)品能耗、污染物排放、綠色包裝、可降解塑料、垃圾分類(lèi)、資源循環(huán)利用、綠色出行等標(biāo)準(zhǔn)制定。