太湖流域总量监控与风险预警平台建设研究

陈高　黎刚　杨雪

摘要：本文依托项目主要以太湖流域漕桥河、殷村港、太葛运河三条入湖河流为研究示范，研究包括主要水污染物排放风险源监控体系、主要水污染物排放总量和环境风险监测网络构建、主要水污染物排放总量动态监控和评估系统、主要水污染物累积性环境风险预警与溯源技术研究与示范等内容，建立流域、区域和控制单元三级主要水污染物总量监控和风险预警平台。项目建设目标是在太湖流域（江苏）范围内实现90%主要水污染物风险源监控，在典型汇水通道和入湖河流开展风险预警示范，并将研究成果通过管理制度与水环境监管、流域水质监测工作并轨运行，推动相关评价技术规范、标准和风险预警管理平台的业务化运行。本文将简要介绍项目建设的相关内容，并阐述其建设的实际意义。

Abstract： This article mainly takes Caoqiao River， Yincun Port and Taige Canal in Taihu basin as the research demonstration. The research includes main water pollutants discharge risk source monitoring system， main water pollutants emissions and environmental risk monitoring network construction， main water pollutant total amount dynamic monitoring and evaluation system， main water pollutants cumulative environmental risk early warning and traceability technology research and demonstration. The basin-area-control unit three-level main water pollutants total risk monitoring and early warning platform is established. The project construction objective is to realize monitoring of 90% of the pollution resources in Taihu basin （Jiangsu）. Early warning demonstration is carried out in typical catchment channel and Inflowing rivers， and the research results are jointly operated with the water environment regulation and river water quality monitoring work through management system， to promote the operation of related evaluation technical standard and risk early warning management platform . This article briefly introduces the content of project construction and expounds the practical significance of the construction.

关键词：太湖流域；总量监控；风险预警；信息平台

Key words： Taihu basin；total monitoring；risk early warning；information platform

中图分类号：X832 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）06-0239-03

1 项目研究背景

近年来，随着社会经济的高速发展，太湖流域水污染影响呈现整体恶化趋势，各种类型的污染事故接踵而至。“十一五”以来，特别是2007年太湖蓝藻事件发生后，党中央、国务院及江苏省委、省政府高度重视太湖治理工作，把太湖治理作为江苏生态文明建设的重中之重，把治太工程作为江苏科学发展的标志性工程，坚持“铁腕治污，科学治太”，坚持应急防控、长效治理“两手抓”，实现了“两个确保”目标，蓝藻发生面积和频次明显下降，湖体水质呈现稳步改善的良好态势。

太湖治理虽然实现了“两个确保，一个下降，一个改善”的年度目标，但太湖水环境形势不容乐观，主要存在两个问题：一是水质改善依然任重道远。对照国家《太湖流域水环境综合治理总体方案》2012年目标要求，2010年，太湖湖体COD、氨氮已经达标，但是总磷和总氮尚未达到目标，氮、磷入河湖总量仍是流域水污染防控重点，控制湖体氮磷浓度，说清氮磷排放和入湖总量是做好太湖治理的重要基础，而现有的监测网络虽具有一定的规模，通过自动监测系统能捕获一定的水污染超标状况，通过例行监测数据能够分析流域水质变化趋势，但在氮、磷等主要污染物总量监测、超标预警等工作上尚未形成一个完整的监控体系。二是污染物排放总量依然超过环境容量。近年来太湖流域各地在总量控制上做了大量工作，改造提升传统产业，淘汰落后产能、提高环保准入门槛、开展末端治理等等，但是传统产业比重仍然较大，其中纺织、化工、冶金等行业污染物排放量仍然相对偏高，同时农业面源和生活污染也还占相当大的比例，污水处理设施发挥效益存在滞后效应，入湖河流尤其是支浜污染问题也较为突出，长期淤积造成较严重的内源污染。上述因素使得太湖流域排污总量仍然超过环境容量，流域内主要污染物总量减排动态评估及环境绩效考核也没有形成体系。

本项目根据太湖治理管理实际需要，针对太湖流域（江苏）主要水污染物总量监控网络分散、预警体系不完善、溯源控污能力不足、监控数据与信息管理不集中等问题，围绕太湖流域水污染事故、污染源偷排、总量超标等突出环境问题，结合流域内控制单元水生态功能目标要求，建设先进的信息化系统，优化流域内主要水污染物总量监测监控网络，实现对太湖流域重点污染源事故污染排放与控制单元总量超标风险预警，对主要水污染物排放风险进行示踪管理，并通过建设便捷高效的信息系统为太湖水污染防治管理提供技术手段。

2 项目研究内容

2.1 总体目标 利用先进的信息技术，研究基于WebGis空间展示系统集成示范区域水环境风险预警平台，建设示范区域内环境风险源申报系统、水污染物总量信息系统与总量减排动态考核评估系统等多个子模块，并最总建立太湖水环境总量风险预警综合管理平台，实现对太湖风险预警风险综合评估目标。

2.2 研究内容 以太湖流域多年水质及蓝藻监测数据为基础，加强对流域和湖体自动监测数据集成与共享，科学设计太湖风险预警风险评估及预警管理数据库，重点收集和汇总气象、水文、水资源利用（调、引、排水）、主要水污染物风险源、水环境和藻密度监测数据等数据，以信息技术为基础，综合运用数据元、RS、网络、多媒体等新科技手段，构建基于WebGIS的地理信息空间展示技术的太湖风险评估与监控预警平台，以专题图的形式实现多种数据源的分级分布展示。建立项目层面的信息共享发布系统，为项目研究的信息管理、成果展示、项目交流提供发布平台。

2.2.1 基于Web GIS的空间展示技术研究 Web GIS又称万维网地理信息系统，它是建立在Web技术上分布式环境下的地理信息系统，实现了在Internet/Intranet环境下存储、处理、分析、显示和应用空间信息的功能。因此，Web GIS不仅具有大部分乃至全部传统GIS软件所具有的功能，而且还具有了网络环境下所特有的功能。借助Web GIS人们可以在互联网上发布空间数据，用户不必在自己的本地计算机上安装GIS软件就可以利用浏览器便捷地访问远程地理信息、进行空间检索和空间分析。

通过WebGIS展示平台所提供的Web GIS数据融合、专题图生成等WebGIS数据集成功能进行信息发布，形成水华多发区域蓝藻监控数据和水环境监控数据的综合分析能力。为实际的业务工作提供图形化查询和展示平台。

2.2.2 基于WebGIS的风险评估模型集成 通过研究WebGIS和风险评估模型的集成技术，使风险预警风险评估模型的计算结果可经由WebGIS表达和展示、制图输出，直观的反映水华暴发的时空特征。向社会公众发布的风险预警监测数据通过Internet上Google Earth平台进行WebGIS集成。采用WebGIS技术，动态、快速接收风险源传输的监测监控信息，对获得的重点环境风险源监控点的数据进行储存和实时处理，利用相关模型进行图形化集成，并动态展示相关模型的研究成果。

2.2.3 太湖流域（江苏）氮磷污染风险源监控模块集成 通过研究氮、磷环境风险指标与其他污染物在线监控指标的关联与作用关系，结合风险源的自动监测和人工监测特点，建立氮、磷风险源监控点信息采集、信息监控点本地储存、信息初步可靠性分析、信息无线和/或有线传输、信息人工录入、信息本地服务器储存、信息互联网传输和信息远程监控中心储存为一体的动态监控信息采集、传输、储存技术框架和体系，并进行集成。

2.2.4 太湖流域主要水污染物总量管理模块集成 根据流域管理、总量减排、项目开发建设等管理任务的实际需求，研究建立涵盖流域、区域和控制单元主要水污染物排放总量的基础台账和信息数据库，并通过与总量监测系统的联网实现对数据库管理信息系统的动态更新维护，为环境管理部门实现排污总量信息共享和统一管理提供基础数据支持和工作运行平台。

2.2.5 示范区主要水污染物风险监控模块集成 建设示范区域主要水污染物排放风险源申报系统，采用先进的虚拟实境、视频监控、通讯组网、数据分析、卫星通讯、WebGIS、TMDL模拟等技术，建立示范区域水环境风险预警系统。当入湖河流断面、太湖生态功能分区、饮用水源等敏感水体主要特征污染物（以氨氮、总氮、总磷为主）超水质目标时，实现水质超标报警；合理分配示范区域内点源和面源特征污染物的控制比例，核定典型入湖河流对照其水体功能能够接受的特征污染物最大日负荷量（TMDL），当水环境特征污染物排放超过接纳水体污染负荷分配时，通过GIS查询反捕影响区域内水质的水污染风险点源或面源，进行点源和面源水环境特征污染物排放溯源，实现特征污染物排放总量到环境质量、再到风险源预警三个层级的环境风险管理，为环境风险预警管理和环境监察部门的事故排查提供技术支撑。

2.2.6 太湖流域水环境风险预警综合管理平台建设 构建一个基于太湖流域范围内的水环境风险预警综合管理平台，集成数据一体化采集交换系统、风险预警评估系统、污染物总量监控管理系统、氮磷污染风险源监控系统和地理信息展示发布系统。汇总利用蓝藻监测、水质监测、气象、水文、水利、风险源等数据，实现水华蓝藻信息的自动采集、快速处理、实时评估、及时报警等功能，供用户灵活、方便地在线化生成各种风险评估和预警报告。

3 研究成果

3.1 建设风险监控预警数据仓库 项目利用分时多源异构传输技术实现了太湖流域主要风险源、水质自动站、水质断面、总量监控等数据信息的采集和交换。目前建成业务数据库4类15项，主要涵盖断面及湖体信息、水质自动站基本信息、风险源基本信息、风险源月数据信息、出入湖河流信息等；集成了太湖流域（江苏）范围内风险源356家，其中工业企业135家、污水处理厂221家、水质断面198个、水质自动站115个、湖体浮标站20个，并对15条主要入湖河口进行了总量监控，目前收集的数据已超过13万条。

3.2 建设风险监控与预警平台 平台共分为环境风险源管理、风险监控网络管理、水污染物总量监控管理3个管理模块及总量动态评估决策、风险溯源决策、示范区综合决策3个决策模块，分别实现了对太湖流域90%以上风险源的实时监控，太湖流域出入湖河流、湖体、15条主要入湖河流、总量实时监控与动态综合决策预警的功能。

4 效益分析

4.1 经济效益分析 项目研究成果将构建流域主要水污染物风险源监控体系，制定太湖蓝藻水华分级及强度标准及流域主要水污染物减排技术体系，建立对流域内重大治理工程进行跟踪监测的制度，及时反映太湖水质目标完成情况，将在流域水环境综合管理上形成强大的示范与应用市场。通过研究成果的直接应用，可以形成以水环境污染事故快速、及时的跟踪能力，减少监测部门每逢污染报警即赴现场开展应急监测的频次，节约监测成本，形成直接管理效益。

4.2 社会效益分析 项目通过产、学、研相结合的开发推广实施后，充分发挥相关科研单位和高校的市场开发能力、研发技术优势和人才资源培养能力。通过项目研究培养各类水环境管理和综合信息技术人才，对项目承担单位和参与单位人力资源建设有巨大的促进作用。项目建立的主要水污染物总量减排环境绩效评估技术和方法，为科学评估流域内污染减排成效，促进流域内水环境质量进一步改善，实现“两个确保障”的目标，维护社会稳定，对于全面建设小康社会目标、构建和谐社会效益明显。

4.3 环境效益分析 通过项目的研究和实施，为流域“十二五”水污染治理目标的制定提供基础信息依据，对国家主要水污染物总量控制指标和污染减排指标的完成也有促进作用。项目研究形成的成果将直接服务于太湖流域水环境监测和水质评价、水污染事故的捕获和处置，服务于流域内主要水污染物总量减排考核工作，为每年治太目标的制定、促进主要水体水环境质量趋于改善有积极的推动作用。因此，项目研究的环境效益显著，对于保障流域社会、经济可持续发展和水环境改善具有积极作用。

参考文献：

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