太湖流域水环境预警督办方法研究与应用

□ 徐洁 刘志勇 林前程

太湖流域是我国区域经济最发达的地区之一，也是环境管理最严格的地区之一。“十一五”“十二五”期间，随着大量水环境治理和管理技术研究成果的应用，太湖生态环境快速恶化的趋势被有效遏止。近几年，太湖流域水环境治理逐步进入攻坚克难的阶段，亟须创新管理方式和管理手段，强化水环境预（告）警技术与工作督办业务的融合，构建预（告）警督办系统，形成督办任务清单，做到督办任务全程可控、实时跟踪，进一步提升水环境管理效能。

一、太湖流域水环境预（告）警任务来源

流域水环境管控预警技术，主要用于分析和评价某一特定水域或断面的特定状态，得出相应级别的警戒信息，并通过分析水环境的变化预测其未来，在此基础上对流域水环境管理提出解决方案。

我国流域水环境管治思路已由以末端污染修复治理为主逐步转变为以前瞻性预防为主、防治结合。目前，流域水环境的预（告）警技术方法体系尚处于探索阶段。本文将围绕水环境质量评价法（对水环境已经发现问题的告警）与水环境质量预警（对水环境质量未来可能发生期望的预警）两方面，从水质目标管控、污染源管控、蓝藻预测以及流域跨界管控等角度，对太湖流域（江苏）水环境预（告）警任务来源进行探讨。

1.水质目标管控预（告）警任务

围绕太湖流域的水质目标管控，督办任务来源包括入湖河流水质目标中长期预警、入湖河流水质达标短期预警、水质手工告警等。

（1）入湖河流水质目标中长期预警任务：基于灰色－神经网络组合预测模型的水质中长期预警技术，使用相关断面点位的历史水质监测数据，结合断面关联水文、气象、污染排放量，利用灰色预测得到水质浓度，预测未来1个月内的水质变化情况。当预测结论为水质异常或未达标时，系统自动产生入湖河流水质目标中长期预警任务。

（2）入湖河流水质达标短期预警任务：基于太湖上游河网武进港的基础水动力模型、水质模型、水质水动力耦合模型，融合自动站监测的数据，进行数据同化后，以气象预报数据驱动，自动业务化运行，实现入湖河流未来3天的水质达标预警。当预测结论为水质异常或未达标时，系统自动产生入湖河流水质达标短期预警任务。

（3）水质手工告警任务：围绕太湖流域水环境水质监测，实时获取水环境管理部门布设的水质自动站等水质监测设施的水质自动监测数据，并获取水环境部门定期的手工断面监测数据。对于发现有水质异常或水质不达标的情况，手工录入产生手工告警任务。

2.污染源管控预（告）警任务

围绕太湖流域的污染源管控，督办任务来源包括污染源反欺诈识别分析预警、污染源在线超标告警等。

（1）污染源反欺诈识别分析告警任务：基于在线监测、企业对比、辅助检验、专用指标4个维度构建污染源评价指标体系，每日对太湖流域内的污染源进行模型识别，生成每家企业的评价结果，识别出高、中、低风险企业。对于高风险企业，自动生成污染源反欺诈识别分析预警任务。

（2）污染源在线超标告警任务：基于污染源在线监控系统，实时监测污染源企业排放情况。对于在线超标或异常企业，自动生成污染源在线超标告警任务。

3.蓝藻水华预测预（告）警任务

蓝藻水华预测预警任务：根据2020年修订的《江苏省太湖蓝藻暴发应急预案》的预警规则要求，基于河流湖泊水动力模型、河流湖泊水质模型等基础模型优化组合，实现未来3天全湖的叶绿素、总磷、总氮、氨氮等因子预测预警。当预测发生蓝藻水华时，自动生成蓝藻水华预测预警任务。

4.流域跨界管控预（告）警任务

跨界矛盾调处告警任务：利用太湖流域跨界区联合监测与监管技术，构建流域突发水污染事件应急响应、责任界定、矛盾调处分析方法等模块，自动生成跨界矛盾调处任务。

二、太湖流域水环境预（告）警工作督办研究

1.预（告）警工作督办总体设计

本项研究利用江苏省生态环境部门布设的断面、自动站等监测网络和污染源监控网络，同时研究利用“十二五”“十三五”期间积累的太湖流域监测预警模型，根据预（告）警指标和规则，产生预（告）警信息记录，形成预（告）警任务清单，做到督办任务全程可控、实时跟踪，实现太湖流域（江苏）智慧监管业务化运行应用。预（告）警工作督办总体框架如图1所示：

预（告）警工作督办总体框架包括业务化集成（督办任务来源）、基础支撑、业务化应用（预警督办）三方面内容。其中，业务化集成（督办任务来源）已在前文做了具体介绍，此处重点介绍业务化应用（预警督办）的主要功能。

（1）预（告）警信息

利用信息系统集成技术、地理信息系统技术，集成各类业务应用系统产生的预（告）警信息记录，可同时基于列表表格和地图分布两种形式实时展示，可快速查看和统计本日、本周、本月的预（告）警信息。

（2）督办任务调度

督办任务调度模块实现了对任务的接收或创建以及办理进展的全程跟踪。

（3）督办专题图

图1 总体框架

图2 预（告）警督办流程

以地图的方式直观呈现督办任务的分布数量，可以呈现与太湖流域相关的5个地市的督办任务数量分布情况，还可以按照督办任务来源、任务办理进展情况进行统计分析并展示。通过各类督办专题图，可以为生态环境部门开展太湖流域水环境业务化管理提供辅助分析依据。

（4）督办任务评估

督办任务评估是生态环境管理部门日常工作的组成部分。本模块可按年份、月份统计各类预（告）警任务的办结完成率以及逾期占比情况。还可统计派发的预（告）警任务是否有反馈情况、是否达标，以及查看反馈和达标任务清单。

2.预（告）警督办流程

在集成各类主动预警信息和被动告警信息后，也即发现问题后，系统会形成督办任务单。其目的是解决问题，也即完成从预（告）警发现问题到工作督办解决问题的工作闭环。整个预（告）警督办过程涉及多个步骤，具体流程如图2所示：

3.业务化应用效果

太湖流域（江苏）水环境预（告）警督办的研究成果目前已经进行了业务化应用。

在水质目标管控方面，与江苏省生态环境厅的大数据平台对接了水质手工告警数据，可以自动产生相关水质异常督办任务，而且在大数据平台中能够实时同步查看该任务的流转过程和处理结果。

在污染源管控方面，与江苏省污染源自动监控系统对接，可实时了解涉废水自动监控企业的在线监测数据。如果发现废水超标，系统会自动生成污染源超标督办单，通过污染源自动监控企业将督办单同步发送给当地生态环境主管部门以及超标污染源企业，而且，系统可以实时获取污染源企业处置情况和整改情况。

此系统还可以根据污染源反欺诈识别分析结果，对分析结果为高风险的企业自动产生污染源督办任务，并形成执法推荐名单，由执法监督人员确认后实施督办、上报现场检查结果，最后完成预警督办任务归档。

三、结束语

本文对太湖流域（江苏）的智慧化预（告）警任务来源进行了探讨，通过研究预（告）警工作督办方法，构建预（告）警督办系统，形成督办任务清单，做到督办任务全程可控、实时跟踪，实现了太湖流域（江苏）智慧监管业务化运行应用。水环境的预（告）警督办出发点是预（告）警，落脚点是工作督办。为此，今后还需对太湖流域水环境相关的监测体系、指标体系、预（告）警规则和阈值以及预警模型进一步深入研究。例如还可研究基于水功能分区的污染物总量监控预警，以及通过现有省污染防治监管平台定期推送太湖流域（江苏）内的线索库，对线索库进行数据交换对接，进一步丰富太湖流域（江苏）水环境治理的工作督办内容。太湖流域（江苏）水环境预（告）警督办方法的研究内容是，从发现问题到落实解决问题，形成工作闭环，目的是提高太湖流域水环境治理水平，提升人民群众对太湖流域水环境的满意度和获得感。