三河流域智慧管理系統(tǒng)建設(shè)構(gòu)想

朱明龍

（中國市政工程西南設(shè)計(jì)研究總院有限公司）

1 流域概況

“三河”是指青蘭河、紅蘭河、大壩河及其支流，干支流總長約42.3km，其中：華陽區(qū)境內(nèi)青蘭河干流約16.3km、紅蘭河干流約9.8km、大壩河干流約12.8km，支流總長度約13.5km，三條河道總流域面積（含境外）約85.3km2，其中華陽境內(nèi)流域面積約82km2“，三河”核心治理流域面積約82km2。

2 存在的問題

2019年“，三河”出境斷面水質(zhì)均為劣Ⅴ類、未達(dá)標(biāo)。青蘭河設(shè)有市級考核斷面和生態(tài)扣繳斷面1個(gè)（出境斷面），2019年斷面水質(zhì)為劣Ⅴ類，紅蘭河設(shè)有市級考核斷面1個(gè)（蘭家村），2019年斷面水質(zhì)為劣Ⅴ類，黑臭河渠仍然存在，部分點(diǎn)、面源污染情況較為嚴(yán)重，水環(huán)境質(zhì)量狀況總體不佳，影響了市區(qū)居民的正常生活，制約了城市社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)之間的協(xié)同發(fā)展。目前，三河流域存在的主要問題可簡述為：①城市發(fā)展與河道現(xiàn)狀不匹配；②駁岸硬質(zhì)化；③資源利用不足；④河岸綠化單一；⑤配套建筑功能錯(cuò)位；⑥缺乏文化溯源；⑦場景利用率低。

3 總體治理方案

遵循“保護(hù)優(yōu)先、水陸統(tǒng)籌，因地制宜、注重實(shí)用，總體謀劃、分步實(shí)施，合理設(shè)計(jì)、有機(jī)結(jié)合，明確責(zé)任，分工合作，拓寬渠道，多元投入”的治理方針，統(tǒng)籌山水林田湖草生命共同體“系統(tǒng)治理”。按照“一河一策”的要求，落實(shí)政府和市場“兩手發(fā)力”，堅(jiān)持“防治結(jié)合、生態(tài)優(yōu)先、標(biāo)本兼治”的原則，積極推進(jìn)三河流域污染治理和生態(tài)環(huán)境建設(shè)工作。通過污水處理廠及配套管網(wǎng)建設(shè)，雨污分流改造，城市點(diǎn)、面源污染治理，河道綜合整治和構(gòu)建水生態(tài)系統(tǒng)等措施，有效削減流域內(nèi)入河污染。遠(yuǎn)期青蘭河出境斷面、紅蘭河蘭家村考核斷面水質(zhì)達(dá)到Ⅲ類，結(jié)合濱水景觀打造，讓青蘭河流域的水更清、山更綠，物種更豐富，生態(tài)系統(tǒng)的整體性更優(yōu)。建成智慧流域，全面提高水環(huán)境監(jiān)測預(yù)警和風(fēng)險(xiǎn)防范能力，為流域內(nèi)科學(xué)調(diào)水、應(yīng)對環(huán)境突發(fā)應(yīng)急事件、環(huán)境綜合整治提供科學(xué)的輔助決策。

流域總體治理方案主要包含截污治污工程、景觀提升工程、水生態(tài)工程及智慧流域管理系統(tǒng)等（見圖1）。

圖1 智慧流域管理系統(tǒng)總體框架

4 智慧流域管理系統(tǒng)構(gòu)建

4.1 建設(shè)目標(biāo)

智慧流域管理系統(tǒng)是利用現(xiàn)代信息技術(shù)，全方位覆蓋青蘭河、大壩河和紅蘭河流域，構(gòu)建立體監(jiān)測、及時(shí)預(yù)警、快速響應(yīng)、便捷服務(wù)、智能管控、科學(xué)決策有機(jī)結(jié)合的監(jiān)控、管理和服務(wù)體系。為打造新雙一流城市提供智慧化技術(shù)支撐，服務(wù)本次研究范圍內(nèi)三河流域綜合治理建設(shè)管理，打造智慧高效的流域綜合治理典范。

智慧流域管理系統(tǒng)可推進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)與水務(wù)的融合，完善現(xiàn)有信息管理系統(tǒng)平臺，協(xié)調(diào)水務(wù)綜合管理需求，提高調(diào)度管理智能化水平。

4.2 主要建設(shè)內(nèi)容

1）流域要素智能監(jiān)控

建立三河流域立體化監(jiān)測體系，綜合利用各指標(biāo)專用傳感器、衛(wèi)星定位等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對流域環(huán)境質(zhì)量、水資源情況、生態(tài)、氣水土等要素的多維智能感知，及時(shí)掌握設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，并對潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析識別和預(yù)測預(yù)警。

2）流域管理系統(tǒng)協(xié)同

建立三河流域環(huán)境系統(tǒng)化協(xié)同管理體系，基于信息資源交換共享，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)線面、上下游、左右岸、部門間管理業(yè)務(wù)的系統(tǒng)化、協(xié)同化和精細(xì)化，充分實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)融合與信息共享。

3）突發(fā)事件應(yīng)急快速響應(yīng)

建立三河流域突發(fā)事件應(yīng)急響應(yīng)體系，基于多部門應(yīng)急處置協(xié)同工作機(jī)制和預(yù)案體系，實(shí)現(xiàn)對預(yù)測預(yù)警事件的實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)對突發(fā)事件的快速響應(yīng)、科學(xué)調(diào)度和聯(lián)動指揮。

4）智慧決策分析

建立三河流域數(shù)據(jù)分析與績效考核體系，通過智能化分析、評估、預(yù)測，為工程治理、生態(tài)修復(fù)、安全風(fēng)險(xiǎn)防控等提供基于數(shù)據(jù)化和可視化的科學(xué)智能決策支持。

5）信息服務(wù)公開

建立三河流域信息服務(wù)體系，利用多種手段，面向社會公眾和行業(yè)單位，為錦江旅游、水上交通出行、政府監(jiān)管、應(yīng)急搜尋救助與污染防控、防洪調(diào)度等提供公開、便捷、高效、柔性的綜合信息服務(wù)。

4.3 系統(tǒng)總體框架

本系統(tǒng)充分利用現(xiàn)有的物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等智慧化技術(shù)，結(jié)合基礎(chǔ)信息資源和科技手段，實(shí)現(xiàn)流域日常水務(wù)管理工作的可視化管理、模擬、預(yù)測和分析。系統(tǒng)平臺基于B/S+M/S架構(gòu)和集成式GIS開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)移動端和web端的相互聯(lián)系，系統(tǒng)主要由業(yè)務(wù)應(yīng)用、流域大腦、信息網(wǎng)絡(luò)、感知體系、安全體系以及協(xié)同管理機(jī)制的“四橫兩縱”式結(jié)構(gòu)布局組成。其中，業(yè)務(wù)應(yīng)用主要功能為實(shí)現(xiàn)流域水資源管理、水生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境保護(hù)、水災(zāi)害防治、政務(wù)服務(wù)及公共服務(wù)。在流域大腦提供的強(qiáng)大數(shù)據(jù)支撐和計(jì)算能力下，對以上業(yè)務(wù)信息數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合監(jiān)管，形成“1+4+2”的流域智能服務(wù)體系?！?”指綜合監(jiān)管，是業(yè)務(wù)應(yīng)用的核心；“4”指水資源管理、水生態(tài)修復(fù)、水環(huán)境保護(hù)、水災(zāi)害防治，是具體流域治理措施，主要為專業(yè)人員提供相關(guān)方面的分析、評價(jià)和決策；“2”是指政務(wù)服務(wù)和公共服務(wù)，主要面向社會公眾和行業(yè)提供信息咨詢和相關(guān)便捷服務(wù)。

4.4 系統(tǒng)業(yè)務(wù)應(yīng)用

1）水資源管理

①利用水資源評價(jià)模型對水資源進(jìn)行時(shí)間和空間上的動態(tài)監(jiān)控評價(jià)。

②統(tǒng)籌各方面用水需求，做到水資源優(yōu)化配置。

③綜合考慮各河流水資源情況，充分發(fā)揮各河流水利工程的調(diào)度能力，生成較為精細(xì)的聯(lián)合調(diào)度方案。

④根據(jù)各區(qū)域用水情況，制定科學(xué)合理的用水計(jì)劃和定額，實(shí)現(xiàn)取水節(jié)水的科學(xué)管理。

2）水生態(tài)修復(fù)

①利用遙感、視頻以及人工智能識別技術(shù)，對水生態(tài)空間變化進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，建立評價(jià)體系，對水生態(tài)進(jìn)行分析評價(jià)。

②利用系統(tǒng)自帶的地下水?dāng)?shù)字模型，根據(jù)地下水監(jiān)測數(shù)據(jù)，對地下水變化進(jìn)行預(yù)測，同時(shí)提出科學(xué)的地下水保護(hù)方案。

③根據(jù)水土監(jiān)測信息，生成水土保持措施方案，為管理人員提供決策支持。

3）水環(huán)境保護(hù)

①對水功能區(qū)、水源區(qū)、行政區(qū)界、河口等重要區(qū)域進(jìn)行水質(zhì)狀況實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)不同情況下的水質(zhì)變化分析預(yù)測。

②根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，利用系統(tǒng)智能分析模型對水資源污染進(jìn)行模擬分析，并提供污染防治措施。

4）水災(zāi)害防御

①對區(qū)域內(nèi)洪水和干旱事件進(jìn)行多維智能分析和多目標(biāo)調(diào)度情景模擬，利用水文、氣象、降雨等信息，實(shí)現(xiàn)汛情和旱情的研判和預(yù)警。

②為區(qū)域內(nèi)水利工程建設(shè)和運(yùn)行提供全周期的安全監(jiān)管。

5）政務(wù)服務(wù)

由于系統(tǒng)集物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能于一體，實(shí)現(xiàn)了信息融合共享和流程優(yōu)化再造，可充分為管理人員提供跨部門的規(guī)范化協(xié)同服務(wù)，促進(jìn)各部門工作效率和質(zhì)量的極大提升。

6）公共服務(wù)

①可為社會公眾提供雨水相關(guān)的信息服務(wù)。

②可為社會公眾提供與水有關(guān)的政務(wù)在線審批平臺和信息公開，實(shí)現(xiàn)事務(wù)服務(wù)的高效快捷辦理。

③系統(tǒng)可篩選出熱門的涉水信息進(jìn)行智能分析和預(yù)測輿情發(fā)展，并將其分析結(jié)果公布在網(wǎng)絡(luò)媒介上，供公眾了解，充分促進(jìn)公眾參與到流域的水務(wù)事務(wù)管理中。

5 結(jié)語

針對三河流域目前存在的各種問題，基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能等智慧化技術(shù)，提出構(gòu)建包括業(yè)務(wù)應(yīng)用、流域大腦、信息網(wǎng)絡(luò)、感知體系、安全體系以及協(xié)同管理機(jī)制的“四橫兩縱”式結(jié)構(gòu)布局的流域智慧管理系統(tǒng)，并重點(diǎn)為對系統(tǒng)的業(yè)務(wù)應(yīng)用功能進(jìn)行了探討分析，可為推進(jìn)三河流域互聯(lián)網(wǎng)與水務(wù)的融合發(fā)展提供參考。