童波郵 許蓉

摘 要：本項(xiàng)目研究基礎(chǔ)來(lái)源于水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)-太湖流域水環(huán)境管理技術(shù)集成與業(yè)務(wù)化運(yùn)行項(xiàng)目中的太湖流域水生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)管平臺(tái)構(gòu)建與業(yè)務(wù)化運(yùn)行課題，以太湖流域水生態(tài)功能分區(qū)水質(zhì)目標(biāo)達(dá)標(biāo)管控為核心，緊密貼合太湖流域水環(huán)境管理部門(mén)業(yè)務(wù)需求，擬以業(yè)務(wù)化運(yùn)行為出發(fā)點(diǎn)，集成太湖流域水環(huán)境管理各類(lèi)數(shù)據(jù)，研究“太湖流域水環(huán)境智慧監(jiān)管平臺(tái)”技術(shù)構(gòu)架及功能，為建設(shè)太湖流域水生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)管平臺(tái)并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行提供思路，力求通過(guò)信息化平臺(tái)建設(shè)，打破業(yè)務(wù)壁壘，解決信息孤島，實(shí)現(xiàn)太湖流域水環(huán)境管理決策的科學(xué)性，提升管理的效率，為水生態(tài)功能分區(qū)水質(zhì)目標(biāo)達(dá)標(biāo)管理提供技術(shù)支撐。

關(guān)鍵詞：太湖流域；水環(huán)境管理；智慧監(jiān)管

1 研究背景概述

太湖流域是我國(guó)區(qū)域經(jīng)濟(jì)最為發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，同時(shí)也是國(guó)家重點(diǎn)整治的“三湖”之首，其經(jīng)濟(jì)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境保護(hù)之間的矛盾日益顯著?！笆晃濉薄ⅰ笆濉币詠?lái)，在水專(zhuān)項(xiàng)的大力推動(dòng)下，太湖流域在各項(xiàng)水環(huán)境管理技術(shù)方面取得了大量的研究成果，為太湖流域水環(huán)境管理提供了基礎(chǔ)支撐。但與此同時(shí)，流域水環(huán)境治理也逐步進(jìn)入攻堅(jiān)克難的階段，諸多問(wèn)題亟待解決：在水生態(tài)環(huán)境監(jiān)管方面，雖已具備了一定的水環(huán)境管控技術(shù)，但各項(xiàng)管控技術(shù)還未能與實(shí)際管理業(yè)務(wù)有機(jī)融合，亟需利用信息化手段和互聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測(cè)技術(shù)為環(huán)境管理提供技術(shù)支撐，利用模型算法和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)提供決策支撐，強(qiáng)化監(jiān)管技術(shù)與管理業(yè)務(wù)的融合，進(jìn)一步提升管理效能。在信息化系統(tǒng)建設(shè)方面，圍繞太湖流域已建設(shè)了各類(lèi)水環(huán)境管理業(yè)務(wù)平臺(tái)，這些平臺(tái)為太湖流域的水環(huán)境管理工作提供了大量的信息支撐，但太湖流域水污染治理、水環(huán)境與生態(tài)綜合管理是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，目前存在各省分治的問(wèn)題，未能從一個(gè)整體把控太湖流域的水環(huán)境治理工作，迫切需要集成與整合流域內(nèi)各項(xiàng)水環(huán)境管控技術(shù)、決策模型和管控平臺(tái)，打通涉太各部門(mén)相關(guān)數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)通道，真正實(shí)現(xiàn)太湖流域聯(lián)合監(jiān)管和聯(lián)合治理，全面提升太湖流域的水環(huán)境管理決策支撐能力。

2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)水生態(tài)環(huán)境監(jiān)管越發(fā)得到重視，在提升水生態(tài)環(huán)境監(jiān)管能力方面也取得了大量的科學(xué)研究成果，并配套建設(shè)了各類(lèi)管控平臺(tái)，這些平臺(tái)在數(shù)據(jù)分析、水環(huán)境模型管理、流域污染跨界管控等方面做了相應(yīng)的研究工作，國(guó)外也利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)針對(duì)水環(huán)境管理也做了相應(yīng)的研究工作，這些研究成果為本項(xiàng)目的實(shí)施提供重要的技術(shù)支撐。

在水環(huán)境監(jiān)管大數(shù)據(jù)分析技術(shù)方面。目前，國(guó)內(nèi)外針對(duì)環(huán)保大數(shù)據(jù)分析應(yīng)用開(kāi)展了大量的研究，涉及污染源識(shí)別、污染物總量核算、企業(yè)排污數(shù)據(jù)規(guī)律評(píng)價(jià)、水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及風(fēng)險(xiǎn)模擬預(yù)測(cè)等方面，產(chǎn)生了一系列的研究成果。在技術(shù)上，形成了基于Spark的大數(shù)據(jù)挖掘、云海大數(shù)據(jù)一體機(jī)（in-cloud smart data appliance，iSDA）、Apache Hadoop大數(shù)據(jù)基礎(chǔ)支撐、流式計(jì)算、大數(shù)據(jù)SQL、用戶(hù)畫(huà)像及機(jī)器學(xué)習(xí)等技術(shù)，在應(yīng)用上，涵蓋了地表水環(huán)境質(zhì)量大數(shù)據(jù)分析、流域水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)大數(shù)據(jù)評(píng)估和預(yù)警、空氣質(zhì)量大數(shù)據(jù)預(yù)警分析等方面。這些研究成果為太湖流域環(huán)保大數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)的建設(shè)提供了技術(shù)支撐與借鑒。

在水環(huán)境跨界管控技術(shù)方面。在跨界河流合作開(kāi)發(fā)過(guò)程中，聯(lián)合監(jiān)測(cè)不僅是有效解決國(guó)際河流沖突和爭(zhēng)端的重要技術(shù)手段和途徑，也是流域一體化規(guī)劃、建設(shè)、開(kāi)發(fā)、運(yùn)營(yíng)、維護(hù)的基礎(chǔ)和保障。目前，不同國(guó)際河流的聯(lián)合監(jiān)測(cè)實(shí)踐各不相同，學(xué)術(shù)界對(duì)于聯(lián)合監(jiān)測(cè)機(jī)制內(nèi)涵的認(rèn)識(shí)也不盡相同。Botterweg等在多瑙河流域管理的總結(jié)中將國(guó)際河流聯(lián)合監(jiān)測(cè)歸納為由聯(lián)合監(jiān)測(cè)框架和策略、突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)策略行動(dòng)方案3個(gè)方面構(gòu)成的合作機(jī)制。李國(guó)剛認(rèn)為明確的信息需求決定了監(jiān)測(cè)方案、數(shù)據(jù)需求、評(píng)價(jià)問(wèn)題以及所獲得信息的利用，是實(shí)現(xiàn)跨界河流水資源管理政策的保障。

3 項(xiàng)目研究目標(biāo)

太湖流域水環(huán)境管理需要根據(jù)生態(tài)安全和水環(huán)境系統(tǒng)功能協(xié)調(diào)平衡的要求，運(yùn)用系統(tǒng)方法對(duì)流域生態(tài)健康和環(huán)境安全進(jìn)行客觀評(píng)價(jià)，對(duì)流域的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)進(jìn)行規(guī)范和約束，以實(shí)現(xiàn)水資源合理配置、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及環(huán)境生態(tài)平衡的目標(biāo)。為了盡快達(dá)成太湖流域水生態(tài)環(huán)境持續(xù)改善和水生態(tài)功能區(qū)全面達(dá)標(biāo)的國(guó)家目標(biāo)，必須集成流域內(nèi)各項(xiàng)水環(huán)境管控技術(shù)，并充分利用信息化智慧化管控平臺(tái)的數(shù)據(jù)和工具優(yōu)勢(shì)，通過(guò)以排污許可證為核心的環(huán)境管理制度體系創(chuàng)新，真正實(shí)現(xiàn)政策、工具、技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，極大限度地提升太湖流域水生態(tài)環(huán)境的綜合管控與科學(xué)決策能力。項(xiàng)目擬開(kāi)展太湖流域水生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)管平臺(tái)需求調(diào)研及初步設(shè)計(jì)，提出平臺(tái)建設(shè)技術(shù)規(guī)范，最終建成太湖流域水生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)管平臺(tái)并實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化運(yùn)行。

4 技術(shù)路線

項(xiàng)目擬利用江蘇省生態(tài)環(huán)境廳現(xiàn)有信息化軟硬件基礎(chǔ)資源，結(jié)合項(xiàng)目其他研究?jī)?nèi)容，利用組件化技術(shù)和三維可視化集成技術(shù)，整合完善形成“太湖流域水生態(tài)智慧監(jiān)管平臺(tái)”，實(shí)現(xiàn)“日常監(jiān)控查詢(xún)”、“環(huán)保大數(shù)據(jù)分析”、“指揮調(diào)度和聯(lián)合監(jiān)管”、“水質(zhì)目標(biāo)管理”、“水質(zhì)監(jiān)控預(yù)警”、“綜合信息發(fā)布”等主要功能，技術(shù)路線見(jiàn)下圖：

5 主要建設(shè)內(nèi)容

太湖流域水生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)管平臺(tái)主要建設(shè)內(nèi)容包括建立基于水生態(tài)環(huán)境功能區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)以及太湖流域重點(diǎn)污染源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)基于水生態(tài)環(huán)境功能分區(qū)目標(biāo)管理的污染源動(dòng)態(tài)監(jiān)管子系統(tǒng)，建設(shè)太湖流域水環(huán)境綜合監(jiān)管督查子系統(tǒng)以及太湖流域水生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)管智能化輔助子系統(tǒng)。

5.1基于水生態(tài)環(huán)境功能分區(qū)的水環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測(cè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要包括水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、水生態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)、水生生物條形碼庫(kù)管理、水生態(tài)功能分區(qū)管理、水環(huán)境控制單元等模塊。

5.2太湖流域重點(diǎn)污染源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)主要包括一企一檔、排污許可證管理兩個(gè)模塊。

5.3基于水生態(tài)功能分區(qū)目標(biāo)管理的污染源動(dòng)態(tài)監(jiān)管子系統(tǒng)主要包括排污許可證管理智能化輔助系統(tǒng)、污染源反欺詐識(shí)別系統(tǒng)、排污許可績(jī)效評(píng)估、污染源動(dòng)態(tài)管控4個(gè)模塊。

5.4太湖流域水環(huán)境綜合監(jiān)管督查子系統(tǒng)主要包括信息交流與共享、應(yīng)急響應(yīng)、跨界水環(huán)境矛盾調(diào)處3個(gè)模塊。

5.5太湖流域水生態(tài)環(huán)境綜合監(jiān)管智能化輔助子系統(tǒng)主要包括項(xiàng)目環(huán)評(píng)智能評(píng)估、水環(huán)境總量監(jiān)控預(yù)警、水質(zhì)目標(biāo)預(yù)測(cè)、突發(fā)水污染風(fēng)險(xiǎn)超標(biāo)預(yù)警4個(gè)模塊。

通過(guò)三維可視化的技術(shù)實(shí)現(xiàn)太湖流域水環(huán)境管理數(shù)據(jù)分析模型庫(kù)的相關(guān)模型結(jié)果展示、與模型相關(guān)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的在線展示，提高數(shù)據(jù)使用效率，提升管理者的決策分析的效率。

6 結(jié)論

通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施，建立太湖流域水生態(tài)智慧環(huán)境監(jiān)管平臺(tái)，集成與整合各項(xiàng)水環(huán)境管控技術(shù)和模型算法，對(duì)流域的生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合管理，形成高效、有序的運(yùn)行機(jī)制，為環(huán)境管理決策提供全面、真實(shí)、快速的信息；建立政府部門(mén)間太湖流域生態(tài)綜合信息共享機(jī)制，加強(qiáng)部門(mén)間協(xié)同，實(shí)現(xiàn)各部門(mén)間環(huán)境數(shù)據(jù)的融合與集成，為政府各部門(mén)的管理和開(kāi)發(fā)提供技術(shù)依據(jù)；建立太湖流域環(huán)境數(shù)據(jù)平臺(tái)，科學(xué)、準(zhǔn)確地反映太湖生態(tài)環(huán)境及變化趨勢(shì)，為社會(huì)公眾提供太湖環(huán)境數(shù)據(jù)共享能力，使民眾參與到環(huán)境保護(hù)中來(lái)，提高公眾環(huán)境意識(shí)，增強(qiáng)政府決策的透明化和民眾監(jiān)督化，大大提升政府行政執(zhí)法能力、監(jiān)管能力和水污染事故應(yīng)急能力，改善流域生態(tài)環(huán)境管理，推動(dòng)環(huán)境保護(hù)工作邁上一個(gè)新的臺(tái)階。

基金項(xiàng)目：太湖流域水環(huán)境管理技術(shù)集成與業(yè)務(wù)化運(yùn)行項(xiàng)目-太湖流域水生態(tài)環(huán)境智慧監(jiān)管平臺(tái)構(gòu)建與業(yè)務(wù)化運(yùn)行課題（2018ZX07208006）

參考文獻(xiàn)

[1]呂紅迪，萬(wàn)軍，秦昌波，等.“三線一單”劃定的基本思路與建議[J].環(huán)境影響評(píng)價(jià)，2018，40（3）：1-4.

[2]尉飛新，環(huán)菲菲，潘崇倫.上海市水務(wù)信息資源目錄 體系和交換體系建設(shè)實(shí)踐[J].上海水務(wù)，2009，25（1）：42-45；48.

[3]水利部太湖流域管理局和中科院南京地理與湖泊所.太湖流域生態(tài)與環(huán)境地圖集[M].科學(xué)出版社，2000.