(四川省水利科學研究院，成都，610072)

江河湖泊是地球的血脈、生命的源泉、文明的搖籃，也是經濟社會發(fā)展的基礎支撐。江河湖泊作為主要的蓄水場所，具有重要的資源功能、生態(tài)功能和經濟功能[1]。近年來，“水多、水少、水臟、水渾”等水問題日益突出，嚴重影響人民的生產、生活以及生態(tài)安全，因此，亟需一種新的河湖管護體制來解決日益突出的水資源配置問題[2]。2016年12月，中共中央辦公廳、國務院辦公廳印發(fā)了《關于全面推行河長制的意見》，創(chuàng)新性地提出了河長制，為水資源保護、水污染防治、水環(huán)境改善、水生態(tài)修復、水治理執(zhí)法監(jiān)管，以及構建責任明確、協(xié)調有序、監(jiān)管嚴格、保護有力的河湖管理保護機制提供了制度保障。

水環(huán)境監(jiān)管是河長制的重要任務，是實現(xiàn)河湖健康永續(xù)發(fā)展的必經環(huán)節(jié)[3]，而水質評價是水環(huán)境監(jiān)管的基礎，為水環(huán)境監(jiān)管提供支撐和依據。河長制管理信息平臺可以使水環(huán)境監(jiān)管環(huán)節(jié)透明化、公開化，優(yōu)化了環(huán)保治理的剛性流程，能顯著提升水環(huán)境治理質量與效率。本文基于遂寧市河長制管理信息系統(tǒng)的研發(fā)，對其在水環(huán)境監(jiān)管中水質評價環(huán)節(jié)的全流程進行設計與應用分析，從而實現(xiàn)動態(tài)治水、管治合一的綜合河湖監(jiān)督治理模式，為全面推行河長制工作提供實施思路。

1 遂寧市河長制管理信息平臺的總體框架

遂寧市河長制管理信息平臺以“創(chuàng)新、協(xié)調、綠色、開放、共享”發(fā)展理念為引領，以實用性、可行性、合理性、規(guī)范性、兼容性為設計原則，充分利用物聯(lián)網、云計算、大數(shù)據、移動互聯(lián)網等新技術構架，有效提升了遂寧市河長制信息化工作。

該平臺以實際需求為導向、以業(yè)務應用為核心，按照完善基礎感知體系、深化信息資源開發(fā)利用與共享、強化業(yè)務應用與高新技術深度融合、優(yōu)化運行保障環(huán)境的總體思路進行設計，總體構架主要包括采集層、數(shù)據層、服務層、業(yè)務應用層、用戶層等組成部分，架構體系如圖1所示。

(1)采集層：是河長制實現(xiàn)信息化管理的基礎數(shù)據支撐，依托相關標準規(guī)范實現(xiàn)各類數(shù)據的采集，主要包括基礎數(shù)據、動態(tài)監(jiān)測數(shù)據、業(yè)務數(shù)據和公眾投訴建議等；同時，依托現(xiàn)代化通信網絡快速實時地傳輸?shù)綌?shù)據層的數(shù)據庫，為業(yè)務應用提供數(shù)據支持。

圖1 河長制管理信息平臺總體架構

(2)數(shù)據層：是整個系統(tǒng)的基礎支撐，各個應用系統(tǒng)圍繞數(shù)據庫提供信息服務。數(shù)據庫包括基礎信息數(shù)據庫、空間數(shù)據庫、動態(tài)監(jiān)測數(shù)據庫、業(yè)務管理數(shù)據庫和多媒體數(shù)據庫等。

(3)服務層：包括系統(tǒng)基礎支撐與數(shù)據服務等，其中數(shù)據服務主要包括與省平臺對接的數(shù)據接口以及與其他平臺進行數(shù)據交換的接口；系統(tǒng)基礎支撐服務主要包括統(tǒng)一認證、地圖服務、報表服務、監(jiān)測預警等。

(4)業(yè)務層：包括河長制信息化管理涉及的相關業(yè)務應用系統(tǒng)，主要包括PC端系統(tǒng)、河長制APP和微信公眾平臺三方面。其中河長制PC端系統(tǒng)主要包括綜合首頁、基礎信息圖表檢索、河長管理、任務考核、統(tǒng)計分析、智能考核等應用功能，為各級河長、河長辦提供河長制涉及到的河湖監(jiān)管信息、治河專題信息及視頻監(jiān)控等信息查詢服務及業(yè)務辦公流程服務。河長制APP主要包括首頁、信息查詢、工作辦理、個人設置等功能，為各級河長、巡查員等用戶提供移動辦公服務。微信公眾平臺主要包括信息公示、河長履職、公眾參與三個一級菜單，以及河湖信息、河長治水、微信舉報等二級菜單。

(5)用戶層：主要包括河長制辦公室用戶、河長用戶、業(yè)務部門用戶、巡查員用戶與公眾用戶五個方面。

2 水環(huán)境監(jiān)管在河長制信息平臺的實現(xiàn)

河長制是水環(huán)境監(jiān)管體系的重大突破，給水環(huán)境治理工作帶來了新的生機和活力，為了實現(xiàn)水環(huán)境問題在河長制管理信息平臺中全流程閉合處理，可分為數(shù)據收集、水質評價、協(xié)同處理三個環(huán)節(jié)來進行分析。

2.1 數(shù)據收集

水質數(shù)據包括水質監(jiān)測站基本信息、水功能區(qū)基本信息、地下水水質監(jiān)測站信息、地表水水質監(jiān)測站信息、大氣降水水質監(jiān)測站信息、水質監(jiān)測數(shù)據記錄、重點水功能區(qū)預警指標、水質監(jiān)測等數(shù)據，水質信息的收集依托共享交換的理念，對接環(huán)保已建監(jiān)測斷面、重點水域、江河源頭、飲用水源地、排污口、生態(tài)保護區(qū)等自動化水質監(jiān)測站，以獲取實時的監(jiān)測數(shù)據。監(jiān)測斷面主要分為地表水監(jiān)測斷面、飲用水源斷面、交接斷面以及“水十條”斷面，具體位置須能反映所在區(qū)域環(huán)境的污染特征，盡可能以最少的斷面獲取有足夠代表性的環(huán)境信息，同時還須考慮實際采樣時的可行性和方便性。

2.2 水質評價

2.2.1 水質評價方法

水質評價方法種類繁多，主要包括指數(shù)評價法、灰色關聯(lián)法、模糊數(shù)學評價法、人工神經網絡評價法、水質標識指數(shù)法以及主成分分析法等[4，5]，其中指數(shù)評價法由于能對河流水質進行定性和定量的評價，并能指出當前水環(huán)境中的首要污染因子，因此，應用較為廣泛。指數(shù)評價法根據計算方法以及評價對象的類型可分為單因子評價法和綜合污染指數(shù)法，內梅羅污染指數(shù)法是綜合污染指數(shù)法中較為常用的一種。

(1)單因子評價法

單因子污染指數(shù)法是《地表水環(huán)境質量標準》(GB 3838-2002)中規(guī)定的河流水質評價方法，是將某種污染物實測濃度與該種污染物的評價標準進行比較以確定水質類別的方法。即將每個水質監(jiān)測參數(shù)與其評價標準進行比較，確定水質類別，最后選擇其中最差的水質單項指標所屬類別來確定所測區(qū)域水體綜合水質類別，而弱化其他因子的作用[6]。通過單因子污染指數(shù)評價可確定水體中的主要污染因子。

水質的單因子污染指數(shù)Pi的計算公式為：

(1)

式中：Ci為第i種水質指標的實測濃度；Csi為第i種水質指標的評價標準。

單因子評價指數(shù)是最簡單的環(huán)境質量指數(shù)，能夠直觀地反映某參數(shù)相對于標準參數(shù)值的污染程度，但由于單因子指數(shù)法僅考慮單一污染指標對水環(huán)境質量的影響，各種監(jiān)測指標全部實行“一刀切”，分析角度較為片面，難以科學、客觀地反映地表水環(huán)境質量水平或其具有的環(huán)境功能[7]。

(2)內梅羅指數(shù)法

內梅羅指數(shù)法是一種突出最大值的計權型多因子環(huán)境質量評價方法，兼顧了單因子污染指數(shù)的極值與均值，強調了污染指數(shù)最大的污染物對環(huán)境質量的影響和作用，反映了水體被污染的程度。內梅羅指數(shù)法的數(shù)學表達式為[8，9]：

(2)

(3)

式中：I為內梅羅指數(shù)；Imax為參與評價的最大單因子指數(shù)；Iave為參與評價的單因子指數(shù)的均值；Ii為單項污染指數(shù)；Ci為第i種水質指標的實測濃度，Csi為第i種水質指標的評價標準。

(3)改進的內梅羅指數(shù)法

內梅羅指數(shù)法具有數(shù)學過程簡單、運算方便和原理清晰等優(yōu)點，但指標未充分考慮各個因子的重要性，可能會降低環(huán)境質量評價的靈敏度，改進的內梅羅指數(shù)法考慮了各污染因子在水質評價中的比重，能更為客觀地反映斷面水質狀況。改進的內梅羅指數(shù)法的數(shù)學表達式為[8，10]：

(4)

(5)

(6)

(7)

2.2.2 改進的內梅羅指數(shù)法在遂寧市河流水質評價中的應用

本文選取了遂寧市安居區(qū)麻子灘水庫(105°12′50″，30°25′34″)、蓬溪縣赤城湖水庫(105°41′1″，30°48′10″)以及大英縣寸塘口水庫(105°10′58″，30°32′43″)三個水庫監(jiān)測斷面，對遂寧市地表水水質有一定的代表性，以2018年水質監(jiān)測數(shù)據為評價基礎，結合當?shù)厮廴咎攸c，選取化學需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、高錳酸鉀指數(shù)、氨氮(NH3-N)、總氮(TN)、總磷(TP)、氟化物(F-)7個指標進行水質評價。

表1 改進的內梅羅指數(shù)與水質類別對應

表2 監(jiān)測斷面水質評價結果

由表1中分析可知，麻子灘水庫監(jiān)測斷面除在2月和8月外，其余4個監(jiān)測時段水質均達標，且在6月水質達到Ⅱ類水標準；赤城湖水庫在4個監(jiān)測時段水質均達標，且均為Ⅲ類水標準；寸塘口水庫水質情況較其他兩個監(jiān)測點差，水質狀況波動較大，上半年水質尚佳，而下半年出現(xiàn)了水質不達標的現(xiàn)象，均呈Ⅳ類水。

遂寧市河長制管理信息平臺的水質評價模型即選取評價較為客觀、考慮因子較為全面的改進后的內梅羅指數(shù)法，在明確國家標準、地方標準以及行業(yè)標準下的河流水質目標值，獲取目標值下COD、BOD5、NH3-H、TN、TP、F-、高錳酸鉀指數(shù)標準值的基礎上，然后在流程化設計模式下智能化獲取COD、BOD5、NH3-H、TN、TP、F-、高錳酸鉀指數(shù)的實測值，通過上述模型算法，計算污染物綜合指數(shù)級別并對水質等級做出評價。

2.3 協(xié)同處理

2.3.1 協(xié)調機制

遂寧市河長制管理信息平臺關于河湖水環(huán)境問題的處理采用協(xié)調機制，即問題處理過程以問題為導向，強調以人為本，通過對人的管制與約束，建立人對河湖問題的監(jiān)管保護機制，達到保障河湖健康的目的。在河長制管理中，以各級河長為領導與組織建立了縱向協(xié)調機制，以各相關責任部門為輔助參與建立了縱向協(xié)調機制，形成全省河長運行管理“一張網”，確保全省河湖管理工作“一盤棋”，進而實現(xiàn)河湖的共同管理和保護。河長制管理協(xié)調機制如圖2所示。

2.3.2 處理流程

(1)橫向協(xié)調機制處理

橫向協(xié)調機制立足于斷面水質評價結果及河長在巡河等過程中發(fā)現(xiàn)的水環(huán)境問題，以河長為主要責任人，協(xié)同水利、環(huán)保、農業(yè)、林業(yè)、氣象、國土、住建、發(fā)改、交通、公安等相關部門進行綜合辦公，針對不同的水環(huán)境問題采取相對應的方法及措施，并交由基層執(zhí)行人員進行水環(huán)境問題的治理與維護，形成河長制水環(huán)境問題的左右聯(lián)動機制。

圖2 河長制管理的協(xié)調機制

(2)縱向協(xié)調機制處理

縱向協(xié)調機制強調省、市、縣、鄉(xiāng)、村級河長及相關協(xié)同部門的五級管理，通過信息的上傳及任務的下達形成上下聯(lián)動機制，使信息在五級部門之間及時有效地傳遞，河長為整個縱向協(xié)調機制的發(fā)起者與執(zhí)行者，承擔領導與組織的責任，使水環(huán)境問題的流程與目標清晰化，并讓解決問題的任務能夠分解到位，對各相關部門在問題解決的過程中有了相應的責任分工與任務。

3 水質評價功能在平臺中的實現(xiàn)

遂寧市河長制管理信息平臺基于遂寧市各區(qū)縣水質斷面數(shù)據評價結果及各級河長巡河過程中發(fā)現(xiàn)的各類水質問題，以改進的內梅羅指數(shù)法為評價方法，以橫縱向聯(lián)動的協(xié)調機制為水質問題基本處理思路，在平臺上實現(xiàn)水質評價信息的可視化展現(xiàn)，為各級河長、河長辦以及相關業(yè)務部門處理河湖水質問題提供了直接、清晰、簡潔的數(shù)據來源。

圖3、圖4分別為河長制管理信息平臺河湖水質總覽界面及斷面水質數(shù)據查看界面，水質數(shù)據在采集和計算評價之后，在界面生成總體的統(tǒng)計信息，各行政區(qū)劃范圍的水質監(jiān)測達標率及達標情況總覽信息，對于每一個監(jiān)測斷面，還可查詢具體的水質評價信息，納入所屬河長的日?？己嗽u價體系之中，作為監(jiān)督考核河長制工作的重要一環(huán)。

圖3 河湖水質總覽界面

圖4 斷面水質數(shù)據查看界面

4 結語

遂寧市河長制管理信息系統(tǒng)以推進遂寧市河長長效管護為重要目標，運用信息化手段，建立監(jiān)管部門主導、河長包干負責、公眾廣泛參與的市縣二級通用河長制管理信息平臺，形成動態(tài)治水、管治合一的綜合河湖監(jiān)督治理模式。水質評價是水環(huán)境監(jiān)管體制中的重要環(huán)節(jié)，遂寧市河長制管理信息系統(tǒng)針對采集的斷面水質數(shù)據應用改進的內梅羅指數(shù)法進行水質評價，將水質評價結果反映的水環(huán)境問題及河長巡河過程中發(fā)現(xiàn)的問題相結合，利用上下聯(lián)通，左右互動的協(xié)調機制進行水環(huán)境問題的處理解決，實現(xiàn)河湖的共同管理和保護，進而實現(xiàn)動態(tài)治水、管治合一的綜合河湖監(jiān)督治理模式。