智慧治水平台在浙江“五水共治”中应用探析

朱绍东，朱伟堂，孙国金

（1.绍兴市固体废物管理中心，浙江 绍兴 312000；2.长兴县环境保护监测站，浙江 湖州 313199；3.浙江水利水电学院，浙江 杭州 310018）

2013 年11 月，浙江省委十三届四次全会作出了“五水共治”的重大战略部署，将治水作为推动浙江省经济转型升级的突破口，作为优环境惠民生的重要举措。“五水共治”既是“治污水、防洪水、排涝水、保供水、抓节水”的统筹共治，也是跨区域、跨流域、跨行业、跨部门的综合共治，更是浙江省上下、社会各界群策群力的社会共治，需要机制共建、数据共享、群防共治[1]。互联网、人工智能及大数据等现代科技在“五水共治”各个领域得到广泛应用，有效提高治水效率、决策质量、调控能力。

1 浙江“五水共治”智慧治水平台建设概况

浙江各地将治水工作与信息技术相结合，利用“大数据+互联网”技术，从环境监测与预警到多网联调、多水融合，从环境治理到环保服务等模块，建设智慧治水平台，以期解决治水过程中信息不准确、不对称，管理碎片化、效率低等问题。

1.1 杭州淳安县千岛湖水质水华预测预警系统

千岛湖水质水华预测预警系统以高频自动监测-遥感影像解译-流域水文模拟-三维水动力水质模拟体系为核心[2]，借助多源数据管理平台、遥感大数据平台以及高频自动监测站网，实现了覆盖整个湖面的全方位数据监测，可对千岛湖未来7 天的水质水华模拟预测预警。以外源输入和水文气象过程为千岛湖水质、藻类生长的关键驱动条件，以水质浮标、定位高频监测站等自动水质监测数据为主要输入条件，以未来水文气象变化条件为预测预警输入变量，在基于水动力空间输移扩散和藻类生长数值模拟预测的基础上，利用水体悬浮颗粒物、藻类生物量两个关键水质变量，模拟计算出未来3～7 天千岛湖主要湖区水体蓝藻/硅藻生物量、悬浮颗粒物、水体透明度、总氮、总磷、高锰酸盐指数、氨氮等关键水质指标的时空变化。预警系统包括两个软件、一个数据库和一个专家系统，具体技术路线图见图1。

图1 千岛湖水质水华预测预警系统技术路线图

1.2 杭州萧山区智慧河道云平台系统

萧山区“城市大脑·治水小脑”[3]（智慧河道云平台）系统项目是以“解放河长、全民护水”为理念，综合运用地理信息系统、物联网、数据分析和信息资源服务平台等技术和手段，对城市信息资源的全面感知、全面整合、全面分析、全面共享和全面协同。依托物联网、大数据、云计算、移动互联等先进技术和手段进行开发建设，围绕一个管理平台、一个综合数据库和多个场景应用展开。一个综合数据库包括由基础数据库、动态数据库、空间数据库、属性数据库等形成的河（湖）长制管理数据库，还包含扩展服务的感知数据库、绿水币积分数据库等，以及与其他协同业务应用之间共享数据库。多个场景应用包括“河长制系统模块”“科技治水智慧应用模块”“污水零直排运维智慧监管模块”“农村生活污水运维智慧监管模块”“河道排放口偷排监测模块”“山塘水库运维智慧监管模块”“时空河长牌模块”以及“全民护水模块”等功能模块。系统构图见图2。

图2 萧山区智慧河道云平台系统构图

1.3 金华义乌市“智慧排水”综合管控平台

义乌市“智慧排水”综合管控平台围绕“1+2+5+8”（1 个系统、2 条主线、5 个框架、8 支队伍）的模式进行搭建[4]。该平台通过对原水、供水、污水、雨水及河道水的全方位数据监测与分析，配合使用排水调度模型，构建一个“监测-预警-分析-协同-解决”的全流程动态管控体系，平台通过与现场工作APP 的结合，对外业巡检、维修、清淤、养护等工作实现全流程动态监控，为义乌市排水运行调度提供数据分析能力与调度决策支持。平台构图见图3。

图3 “智慧排水”综合管控平台构图

1.4 舟山定海区污水零直排智能化信息系统

舟山国际粮油产业园区“污水零直排”智能化管控系统以卫星实景地图（图4）为基础，借助测绘技术，将排查、整改等工作内容详细呈现在地图上，可以随时查询某区域“污水零直排区”建设过程、整改情况。该系统采用“互联化+云平台”技术，软件功能丰富，操作简单易懂，后续升级扩展性强。污水零直排智能化信息系统中的数据均实现云存储，满足了数据共享的及时性和便利性。

图4 企业内部管网情况

1.5 绍兴河湖长制电子地图

2018 年9 月27 日，绍兴市发布全国首个河湖长制地方标准《河长制工作规范地方标准》和《湖长制工作规范地方标准》[5]，对河长和湖长的管理要求、工作职责和内容、巡查要求等事项进行了全面细致的界定和明确。按照河湖长制标准要求，绍兴市绘制河湖长制电子地图，主要建设内容包括河湖资源建设、河湖数据中心建设、微信小程序建设、电脑端展示系统（图5）和后台管理系统。全市统一标准规范，对市、区、县、镇、村河流河段进行编码标绘汇成全市河流一张图，确保市内河湖数据完整翔实；建立河流、河长、公众精准连接，通过标签分类管理，既保证河长能够精确掌控河流信息，又可以建立公众、河流、河长之间的精准连接，为各级河长提供差异化服务。

图5 绍兴市河长制监督管理平台

2 智慧治水促进“五水共治”与绿色发展

智慧治水平台打破了环保、水利、建设、水务、河长办等多个监管业务部门的数据壁垒，连通各部门原本不互通的系统数据，广泛、精准收集涉水业务数据，搭建跨界共享的数据模型，为环境管理提供模拟、分析、预测的能力。智慧治水平台建设与应用对促进“五水共治”与绿色发展发挥了重要作用。

2.1 及时发现问题，实现精准治水

千岛湖水质水华预测预警系统提高对多种环境要素的全面感知和实时监控能力，加强水环境质量、污染源、污染物等数据的关联分析和综合研判，提供湖库流域内精细化的水质监测、评价、分析、服务，支持构建以环境质量改善为核心的专业化、精细化的环境管理体系，增强水污染防治的科学性和针对性。

2.2 加强部门协作，科学决策合力治水

杭州萧山区智慧河道云平台系统，依托城市大脑、数据赋能，集成人大代表、林业水利局、生态环境局、城市管理局、城乡建设委员会、农业农村局、公安局等涉水部门的涉水数据，共享有关涉水信息[6]。义乌市智慧排水综合管控平台构建全流程动态管控体系，通过对原水、供水、污水、雨水及河道水的全方位数据监测与分析，为水量调度提供基础数据，实现精准化水量调度。河道云平台提供的大数据分析、预警预报等上层业务应用，为科技治水提供有利的基础数据。

2.3 精细化管理，实现高效治水

绍兴市河湖长制电子地图管理平台，多渠道、全方位、立体化地发布河湖相关信息，并将河湖管理责任落实到人，形成河湖治理新型管理模式，提高河湖资源管理的系统化、精细化、科学化、信息化水平。舟山定海区污水零直排智能化信息系统，通过“互联化+云平台”技术，将台账资料整合成“一张图”，实现了凭图整改、凭图督查、凭图验收，高效推进“污水零直排”建设与管理工作。

2.4 推进供给侧改革，促进环保产业发展

随着国家以及各地政府对城市环境基础建设的投入不断加大，对于环境治理专业服务的需求日益旺盛，对服务水平和质量的要求也极大提高，智慧环保领域有广阔的发展空间。随着5G 时代的到来，运用大数据、云计算和物联网等智能化手段治理污染是发展大方向。2019 年12 月，华为技术有限公司和平安国际智慧城市科技股份有限公司联合体中标深圳市智慧水务一期工程（中标价4.46 亿元），该智慧水务主要包括智能感知设备、基础设施、水务大数据开发、水务模型购置并开发、智慧应用开发和标准体系编制六大板块[7]。

3 发展智慧环保推进智慧治水建议

目前，我国环境污染问题已经成为国家和社会关注的焦点，传统的污染治理方式在预防性、及时性以及精准性等方面有所欠缺。随着互联网技术的快速发展，运用大数据、云计算和物联网等手段智能化治理污染与保护环境，成为环保行业未来发展的新方向。但大数据与环保治理工作机制的结合还面临诸多问题，例如，相关先进技术应用较少，相关法规不完善、信息公开不足及规范性差、缺乏行业标准等。为此，提出以下优化智慧治水发展建议。

（1）加强环保领域数字孪生技术研究与应用。数字孪生是对物理世界的人、物、事件、环境等所有现实世界的各种要素数字化。通过数字孪生技术可以快速、有效地实现对物理世界的模拟、分析和预测，准确进行空气动力学、流体力学、景观生态学、环境生态科学、生命科学、地球地理学等方面的分析和仿真。基于数字孪生、大数据分析技术，可以提取出大量有用的环境保护信息[8]。鉴于环境数据的不确定性，数字孪生技术比传统的建模仿真更适于环境治理，解决传统机理模型无法解决的非线性、不确定性问题[9]。

（2）加强智能监测智慧生态修复技术研究。突出生态环境管理业务需求导向，面向生态修复、生态调配水[10]，采用大数据技术高效实施数据汇集和整合，运用环境综合模拟、多业务协同建模等技术合理预测未来情景，采用AI 技术辅助实现多源数据的综合分析和处理，支持生态环境的管理决策[11]。研究发展多源生态环境监测技术、自动检测技术，智能监测实现信息采集、传输、处理高效运行。

（3）加强大数据与生态环境的深度融合。大力推进生态环境数字化改革，进一步推进数据资源跨部门、跨层级、跨地区共享、业务协同。打造闭环平台，依托生态环境保护综合协同管理平台，进一步集成生态环境领域各类数字和平台系统。推进政府环境保护公共性自主创新综合服务平台基本建设，促进产生“产学研用”管理体系因素作用相辅相成、良好互动交流的科技成果转化布局，积极主动推动高新科技成果转化和生态保护产业链的聚集升级、绿色发展理念。

（4）完善法规标准引导智慧环保产业发展。完善环境监测数据共享机制法律法规，制订在线数据用于环境执法的标准，出台环境监测数据弄虚作假行为判定及处理办法实施细则，严惩数据作假行为；制订法律法规，明确环境监测数据共享主体的权利和义务。完善环境监测数据信息公开制度，明确智慧环保大数据接口标准。加快推动绿色设计、消费品能耗、污染物排放、绿色包装、可降解塑料、垃圾分类、资源循环利用、绿色出行等标准制定。