基于城市水环境治理下的建设项目管理数字化系统的构建

秦 梅

（广州市番禺建设管理有限公司，广东 广州 511400）

1 国内城市存在的水环境问题概况

水对生命的延续至关重要，是生产的重要资源，影响和制约着城市的发展。我国地表、地下存有丰富的水资源，但能够既经济又满足用水需求的可利用水不到1%［1］。人类社会发展过程中对城市水环境造成了不同程度的破坏，主要有以下方面：

（1）城市繁忙的生活生产产生的污染物未经有效收集处理排入河涌湖泊等水体，造成水体污染、产生黑臭现象。

（2）填湖造地、河涌覆盖等不科学的土地开发方式改变了城市部分区域的水文条件，降低了河道湖塘的蓄洪能力，全球变暖导致极端气候增加，城市内涝频发。2021年，郑州“7·20”特大暴雨灾害造成380人失踪死亡，直接经济损失达409亿元［2］。

（3）建设、开采等工业活动造成城市及周边区域的水土流失，地下工程对地下水的抽吸处理造成地下水位下降，产生地貌沉降。

水环境破坏不仅影响城市生态和人体健康，也造成水质性水资源短缺。全球约80%的人口面临着不同程度的水资源安全问题［3］。在水系发达的广东省，近年也耗资近百亿推进珠江三角洲水资源配置工程、环北部湾（粤西）水资源配置工程（湛江市区引调水工程段）等水利项目以解决水资源利用问题［4-5］。水环境问题不仅关系着人类的生存生活，也是经济良性发展的必要条件。

2015年，国务院印发了《国务院关于印发水污染防治行动计划的通知》（国发〔2015〕17号）（简称“水十条”），作为中国近年治水的行动纲领，深刻改变国家水治理格局。2015年至今，某市逐步开展水污染治理工程，早期主要以合流制截污的方式阻止污染物进入河涌，但在降雨量暴增时，存在雨污混合水直接排入接纳水体的问题。因此后续工作需着重建设分流制排水系统并改造老城区现状合流管，在建成区进行精细化的雨污分流，将生活污水运往污水处理厂，雨水就近排入河涌。在管网建设的同时，该市也采用了引水增容、底泥疏浚、生态修复等措施来加快河网水体交换速度、减少污染水团在河涌内滞留时间、清除淤泥以消除大量污染物，修建生态护坡加强河水自净能力等措施来改善水环境。经过近8年的水环境治理，市内的一类河涌水质得到明显改善，但部分上游被覆盖成暗渠，沿岸雨污管网介入方式复杂的河涌还是会在气温升高或者低水位时期有明显的色度异常及臭味。

2 城市水环境治理过程中存在的问题

根据某市近年的治水经验，城市水环境治理时以下问题较为突出。

（1）地下管网数据失真。对排水管网进行改造，必须先摸查管网系统，摸清管网错接、漏接底数。排水管道大部分为隐蔽工程，除了CCTV探头、浮球探测、物探技术外，还依据以往的建设工程资料进行核查。但过往的建设工程资料没有被高效高质的保存，缺乏齐全的工程变更资料，经常出现竣工图与实际管网不符的情况，甚至出现施工图替代竣工图的情况，错误的历史资料给排水管网基础数据梳理造成困扰，导致设计方案有效性降低。

（2）城市排水规划指导性不高。城市排水管网通常在两种建设项目中进行敷设、改造。一是水务部门的水环境治理专项整治工程，二是交通部门的交通建设项目或住建部门的片区开发项目的配套管网工程。后者一般依据片区排水规划进行设计后报规划、水务部门审核。由于不同主管部门间存在“信息孤岛”且对项目的建设目标不同，不同类型的项目之间衔接不足，会发生排水规划未根据最新排水管网建设进行调整，出现了反复建设、投资浪费的情况，而排水系统的症结问题仍未得到有效解决。

（3）建设项目规划条件不符。土地规划、控制性规划调整优化时未收集完全拟建、在建项目的信息，建设项目推进时有发生因规划条件不符而延误或中断建设进度的情况。由于规划调整难度大、手续繁琐、耗时久，规划不符的建设项目通常需改变方案后才能实施，对项目实施效果影响较大。

（4）建设项目信息流传递不及时，资料存储不完善、不清晰。由于难以准确获取现状管网信息，水环境治理项目通常会产生大量变更。水环境治理项目任务重、时间紧，以传统纸质资料为载体的信息传递模式会制约建设进度，资料未能及时归档整理，使得项目完工后久久不能结算，竣工图也存在失真的情况。

综上，城市水环境治理建设项目面临现状数据资源可靠性较差、管理粗放、复用性差等问题，智慧化程度有待提升。若能充分利用城市土地数据、地下管线数据与城市水文数据，在水环境治理项目设计阶段充分分析与已有现状数据的相互影响，并将建设项目全过程的数据同步记录在时空数据库中，提高水环境治理项目的落地效率，降低试错成本，对建成项目的运营维护也能提供有效保障。

3 国内水环境项目的数字化发展现状

党的十九大报告要求建设科技强国、网络强国、交通强国、数字中国和智慧社会。近年来，“一网统管”城市运行建设在全国各大城市陆续展开，其中上海、杭州、深圳、广州、武汉、南京等城市已进入实际建设阶段，“智慧水务”是其中重要的建设主题之一。在广州市，基于数字广州基础平台、时空云平台、城市信息模型（CIM）平台等公共基础数据，构建河长制、水利、排水、水资源、供水、节水、海绵城市、黑臭水体、水务工程九大板块的专题展示，通过图层加载水系、流域、水质考核断面、水利、排水构建筑物、设备等空间信息，同时支持在线雨水监测数据的接入。在杭州市，以水质和防汛为核心，依托视频监控、液位监测、水位监测等412个在线感知设备，构建“静态展现、动态监测、常态跟踪”的“河道水系一张图”智慧河网展示场景，形成配水防汛的智慧化水务管理系统，通过在线巡查发现道路积水点，使用管网定位迅速查明原因及堵点，以最快速度处置解决城市内涝积水问题。

但以上的数字化建设均以城市防汛、排水运营管养为主，未将水环境治理建设项目融入其中，在数据利用上，项目建设和运营维护存在割裂，未充分挖掘数据价值。

4 水环境治理建设项目数字化管理系统的搭建

基于以上分析，城市水环境治理的建设项目数字化管理系统需要具备两项基本功能：城市多图层的地理信息空间数据和对建设项目信息的全过程追踪。

（1）除了气候、地形、河涌、湖泊、地下水系等自然因素外，影响城市水环境的主要因素还包括地下雨污管网、污水处理厂等人工水处理系统，以及不同的土地利用方式导致的城市下垫面渗透率、地表径流系数的改变。对此，我们应以城市地形地貌、地质、土地利用现状等地理信息为基础，深化城市的水系模型，建立市域水系与上下游河流拓扑关系和湖泊池堰的连接关系；建造雨污管网、泵站、水闸、截流设施等水工建构筑物模型，并在模型上挂接类型、规格、材料、管径、标高、水位、流量等基本信息。

（2）使用物联网技术将监测的管网液位、流量、河涌水位信息实时传输至以城市水环境分析为主题的地理信息系统，结合降雨资讯，利用水文分析工具模拟内涝点、积水点，并根据现实情况进行修正。

（3）在城市水环境分析地理信息系统基础上，以弹性的方式对建设项目进行信息管理。简单、造价较低的项目，以建设项目红线定位项目位置、范围，搭建建设项目全过程管理要素，对于需进行BIM建模的大型重点项目，也可将BIM模型嵌入地理信息库。系统功能模块应涵盖勘察设计、报批报建、合约造价、工程变更、进度控制、安全质量检查等。

（4）平台的数据、信息从建设项目各参建单位的事务办理中产生。应尽可能将业务在线进行以获取一手数据，以此为源头自动统计到相关项目、业务模块，实时展示。勘察工作应定点记录地质信息、现状管网信息，在设计、报批、报建工作中及时记录地块规划条件和土地利用变化信息，通过工程变更的线上办理，全过程记录设计方案的改变，可随时在移动端进行安全、质量检查，并以拍摄视频的方式对隐蔽工程验收信息进行存储备案。

（5）系统功能应使用水文环境分析、管网实时监测、建设项目关键要素数据展示、项目考核基本功能，提取水文、管网、建设项目投资、进度等数据，并汇总在“驾驶舱”大屏上供管理者决策时使用。因交通、市政、房建等建设项目可能会改变地表径流系数及地下管网，因此管理系统业务功能设计应兼容不同类型的建设项目，建立数据协同标准及OpenAPI接口，提供多源的数据转换能力。

（6）在系统上建立空间数据库、水工设备库、项目图纸库、变更资料库、施工现场库、竣工档案库记录空间数据和建设项目数据，不断累积数据资源（见图1）。

图1 城市水环境治理建设项目数字化系统

5 结束语

建立基于水环境数据为主体的地理信息系统的建设项目管理数字化系统，不仅能加速信息的传递，保障信息的存储质量，也连接了空间层面和项目推进时间层面，将项目的信息第一时间反馈至空间数据上，对于现状环境的分析，规划数据的利用效率都有所提升，为有效协同错综复杂的市政项目提供数据基础，减少工程建设粗放式管理实施过程中造成的交通拥堵、污染、水浸等问题。建设项目的全过程记录对于城市排水等地下管线隐蔽工程的摸查提供了清晰透明的数据，有利于建设工程的竣工验收和结算。同时，利用地理信息系统识别水环境中的风险因素，集成各类预案和经验，提高城市水浸预警的时效性与防汛效果。