秦 梅

（廣州市番禺建設(shè)管理有限公司，廣東 廣州 511400）

1 國(guó)內(nèi)城市存在的水環(huán)境問(wèn)題概況

水對(duì)生命的延續(xù)至關(guān)重要，是生產(chǎn)的重要資源，影響和制約著城市的發(fā)展。我國(guó)地表、地下存有豐富的水資源，但能夠既經(jīng)濟(jì)又滿足用水需求的可利用水不到1%［1］。人類社會(huì)發(fā)展過(guò)程中對(duì)城市水環(huán)境造成了不同程度的破壞，主要有以下方面：

（1）城市繁忙的生活生產(chǎn)產(chǎn)生的污染物未經(jīng)有效收集處理排入河涌湖泊等水體，造成水體污染、產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象。

（2）填湖造地、河涌覆蓋等不科學(xué)的土地開發(fā)方式改變了城市部分區(qū)域的水文條件，降低了河道湖塘的蓄洪能力，全球變暖導(dǎo)致極端氣候增加，城市內(nèi)澇頻發(fā)。2021年，鄭州“7·20”特大暴雨災(zāi)害造成380人失蹤死亡，直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)409億元［2］。

（3）建設(shè)、開采等工業(yè)活動(dòng)造成城市及周邊區(qū)域的水土流失，地下工程對(duì)地下水的抽吸處理造成地下水位下降，產(chǎn)生地貌沉降。

水環(huán)境破壞不僅影響城市生態(tài)和人體健康，也造成水質(zhì)性水資源短缺。全球約80%的人口面臨著不同程度的水資源安全問(wèn)題［3］。在水系發(fā)達(dá)的廣東省，近年也耗資近百億推進(jìn)珠江三角洲水資源配置工程、環(huán)北部灣（粵西）水資源配置工程（湛江市區(qū)引調(diào)水工程段）等水利項(xiàng)目以解決水資源利用問(wèn)題［4-5］。水環(huán)境問(wèn)題不僅關(guān)系著人類的生存生活，也是經(jīng)濟(jì)良性發(fā)展的必要條件。

2015年，國(guó)務(wù)院印發(fā)了《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)水污染防治行動(dòng)計(jì)劃的通知》（國(guó)發(fā)〔2015〕17號(hào)）（簡(jiǎn)稱“水十條”），作為中國(guó)近年治水的行動(dòng)綱領(lǐng)，深刻改變國(guó)家水治理格局。2015年至今，某市逐步開展水污染治理工程，早期主要以合流制截污的方式阻止污染物進(jìn)入河涌，但在降雨量暴增時(shí)，存在雨污混合水直接排入接納水體的問(wèn)題。因此后續(xù)工作需著重建設(shè)分流制排水系統(tǒng)并改造老城區(qū)現(xiàn)狀合流管，在建成區(qū)進(jìn)行精細(xì)化的雨污分流，將生活污水運(yùn)往污水處理廠，雨水就近排入河涌。在管網(wǎng)建設(shè)的同時(shí)，該市也采用了引水增容、底泥疏浚、生態(tài)修復(fù)等措施來(lái)加快河網(wǎng)水體交換速度、減少污染水團(tuán)在河涌?jī)?nèi)滯留時(shí)間、清除淤泥以消除大量污染物，修建生態(tài)護(hù)坡加強(qiáng)河水自凈能力等措施來(lái)改善水環(huán)境。經(jīng)過(guò)近8年的水環(huán)境治理，市內(nèi)的一類河涌水質(zhì)得到明顯改善，但部分上游被覆蓋成暗渠，沿岸雨污管網(wǎng)介入方式復(fù)雜的河涌還是會(huì)在氣溫升高或者低水位時(shí)期有明顯的色度異常及臭味。

2 城市水環(huán)境治理過(guò)程中存在的問(wèn)題

根據(jù)某市近年的治水經(jīng)驗(yàn)，城市水環(huán)境治理時(shí)以下問(wèn)題較為突出。

（1）地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)失真。對(duì)排水管網(wǎng)進(jìn)行改造，必須先摸查管網(wǎng)系統(tǒng)，摸清管網(wǎng)錯(cuò)接、漏接底數(shù)。排水管道大部分為隱蔽工程，除了CCTV探頭、浮球探測(cè)、物探技術(shù)外，還依據(jù)以往的建設(shè)工程資料進(jìn)行核查。但過(guò)往的建設(shè)工程資料沒有被高效高質(zhì)的保存，缺乏齊全的工程變更資料，經(jīng)常出現(xiàn)竣工圖與實(shí)際管網(wǎng)不符的情況，甚至出現(xiàn)施工圖替代竣工圖的情況，錯(cuò)誤的歷史資料給排水管網(wǎng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)梳理造成困擾，導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案有效性降低。

（2）城市排水規(guī)劃指導(dǎo)性不高。城市排水管網(wǎng)通常在兩種建設(shè)項(xiàng)目中進(jìn)行敷設(shè)、改造。一是水務(wù)部門的水環(huán)境治理專項(xiàng)整治工程，二是交通部門的交通建設(shè)項(xiàng)目或住建部門的片區(qū)開發(fā)項(xiàng)目的配套管網(wǎng)工程。后者一般依據(jù)片區(qū)排水規(guī)劃進(jìn)行設(shè)計(jì)后報(bào)規(guī)劃、水務(wù)部門審核。由于不同主管部門間存在“信息孤島”且對(duì)項(xiàng)目的建設(shè)目標(biāo)不同，不同類型的項(xiàng)目之間銜接不足，會(huì)發(fā)生排水規(guī)劃未根據(jù)最新排水管網(wǎng)建設(shè)進(jìn)行調(diào)整，出現(xiàn)了反復(fù)建設(shè)、投資浪費(fèi)的情況，而排水系統(tǒng)的癥結(jié)問(wèn)題仍未得到有效解決。

（3）建設(shè)項(xiàng)目規(guī)劃條件不符。土地規(guī)劃、控制性規(guī)劃調(diào)整優(yōu)化時(shí)未收集完全擬建、在建項(xiàng)目的信息，建設(shè)項(xiàng)目推進(jìn)時(shí)有發(fā)生因規(guī)劃條件不符而延誤或中斷建設(shè)進(jìn)度的情況。由于規(guī)劃調(diào)整難度大、手續(xù)繁瑣、耗時(shí)久，規(guī)劃不符的建設(shè)項(xiàng)目通常需改變方案后才能實(shí)施，對(duì)項(xiàng)目實(shí)施效果影響較大。

（4）建設(shè)項(xiàng)目信息流傳遞不及時(shí)，資料存儲(chǔ)不完善、不清晰。由于難以準(zhǔn)確獲取現(xiàn)狀管網(wǎng)信息，水環(huán)境治理項(xiàng)目通常會(huì)產(chǎn)生大量變更。水環(huán)境治理項(xiàng)目任務(wù)重、時(shí)間緊，以傳統(tǒng)紙質(zhì)資料為載體的信息傳遞模式會(huì)制約建設(shè)進(jìn)度，資料未能及時(shí)歸檔整理，使得項(xiàng)目完工后久久不能結(jié)算，竣工圖也存在失真的情況。

綜上，城市水環(huán)境治理建設(shè)項(xiàng)目面臨現(xiàn)狀數(shù)據(jù)資源可靠性較差、管理粗放、復(fù)用性差等問(wèn)題，智慧化程度有待提升。若能充分利用城市土地?cái)?shù)據(jù)、地下管線數(shù)據(jù)與城市水文數(shù)據(jù)，在水環(huán)境治理項(xiàng)目設(shè)計(jì)階段充分分析與已有現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的相互影響，并將建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程的數(shù)據(jù)同步記錄在時(shí)空數(shù)據(jù)庫(kù)中，提高水環(huán)境治理項(xiàng)目的落地效率，降低試錯(cuò)成本，對(duì)建成項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)維護(hù)也能提供有效保障。

3 國(guó)內(nèi)水環(huán)境項(xiàng)目的數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀

黨的十九大報(bào)告要求建設(shè)科技強(qiáng)國(guó)、網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)、交通強(qiáng)國(guó)、數(shù)字中國(guó)和智慧社會(huì)。近年來(lái)，“一網(wǎng)統(tǒng)管”城市運(yùn)行建設(shè)在全國(guó)各大城市陸續(xù)展開，其中上海、杭州、深圳、廣州、武漢、南京等城市已進(jìn)入實(shí)際建設(shè)階段，“智慧水務(wù)”是其中重要的建設(shè)主題之一。在廣州市，基于數(shù)字廣州基礎(chǔ)平臺(tái)、時(shí)空云平臺(tái)、城市信息模型（CIM）平臺(tái)等公共基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，構(gòu)建河長(zhǎng)制、水利、排水、水資源、供水、節(jié)水、海綿城市、黑臭水體、水務(wù)工程九大板塊的專題展示，通過(guò)圖層加載水系、流域、水質(zhì)考核斷面、水利、排水構(gòu)建筑物、設(shè)備等空間信息，同時(shí)支持在線雨水監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的接入。在杭州市，以水質(zhì)和防汛為核心，依托視頻監(jiān)控、液位監(jiān)測(cè)、水位監(jiān)測(cè)等412個(gè)在線感知設(shè)備，構(gòu)建“靜態(tài)展現(xiàn)、動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、常態(tài)跟蹤”的“河道水系一張圖”智慧河網(wǎng)展示場(chǎng)景，形成配水防汛的智慧化水務(wù)管理系統(tǒng)，通過(guò)在線巡查發(fā)現(xiàn)道路積水點(diǎn)，使用管網(wǎng)定位迅速查明原因及堵點(diǎn)，以最快速度處置解決城市內(nèi)澇積水問(wèn)題。

但以上的數(shù)字化建設(shè)均以城市防汛、排水運(yùn)營(yíng)管養(yǎng)為主，未將水環(huán)境治理建設(shè)項(xiàng)目融入其中，在數(shù)據(jù)利用上，項(xiàng)目建設(shè)和運(yùn)營(yíng)維護(hù)存在割裂，未充分挖掘數(shù)據(jù)價(jià)值。

4 水環(huán)境治理建設(shè)項(xiàng)目數(shù)字化管理系統(tǒng)的搭建

基于以上分析，城市水環(huán)境治理的建設(shè)項(xiàng)目數(shù)字化管理系統(tǒng)需要具備兩項(xiàng)基本功能：城市多圖層的地理信息空間數(shù)據(jù)和對(duì)建設(shè)項(xiàng)目信息的全過(guò)程追蹤。

（1）除了氣候、地形、河涌、湖泊、地下水系等自然因素外，影響城市水環(huán)境的主要因素還包括地下雨污管網(wǎng)、污水處理廠等人工水處理系統(tǒng)，以及不同的土地利用方式導(dǎo)致的城市下墊面滲透率、地表徑流系數(shù)的改變。對(duì)此，我們應(yīng)以城市地形地貌、地質(zhì)、土地利用現(xiàn)狀等地理信息為基礎(chǔ)，深化城市的水系模型，建立市域水系與上下游河流拓?fù)潢P(guān)系和湖泊池堰的連接關(guān)系；建造雨污管網(wǎng)、泵站、水閘、截流設(shè)施等水工建構(gòu)筑物模型，并在模型上掛接類型、規(guī)格、材料、管徑、標(biāo)高、水位、流量等基本信息。

（2）使用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)將監(jiān)測(cè)的管網(wǎng)液位、流量、河涌水位信息實(shí)時(shí)傳輸至以城市水環(huán)境分析為主題的地理信息系統(tǒng)，結(jié)合降雨資訊，利用水文分析工具模擬內(nèi)澇點(diǎn)、積水點(diǎn)，并根據(jù)現(xiàn)實(shí)情況進(jìn)行修正。

（3）在城市水環(huán)境分析地理信息系統(tǒng)基礎(chǔ)上，以彈性的方式對(duì)建設(shè)項(xiàng)目進(jìn)行信息管理。簡(jiǎn)單、造價(jià)較低的項(xiàng)目，以建設(shè)項(xiàng)目紅線定位項(xiàng)目位置、范圍，搭建建設(shè)項(xiàng)目全過(guò)程管理要素，對(duì)于需進(jìn)行BIM建模的大型重點(diǎn)項(xiàng)目，也可將BIM模型嵌入地理信息庫(kù)。系統(tǒng)功能模塊應(yīng)涵蓋勘察設(shè)計(jì)、報(bào)批報(bào)建、合約造價(jià)、工程變更、進(jìn)度控制、安全質(zhì)量檢查等。

（4）平臺(tái)的數(shù)據(jù)、信息從建設(shè)項(xiàng)目各參建單位的事務(wù)辦理中產(chǎn)生。應(yīng)盡可能將業(yè)務(wù)在線進(jìn)行以獲取一手?jǐn)?shù)據(jù)，以此為源頭自動(dòng)統(tǒng)計(jì)到相關(guān)項(xiàng)目、業(yè)務(wù)模塊，實(shí)時(shí)展示?？辈旃ぷ鲬?yīng)定點(diǎn)記錄地質(zhì)信息、現(xiàn)狀管網(wǎng)信息，在設(shè)計(jì)、報(bào)批、報(bào)建工作中及時(shí)記錄地塊規(guī)劃條件和土地利用變化信息，通過(guò)工程變更的線上辦理，全過(guò)程記錄設(shè)計(jì)方案的改變，可隨時(shí)在移動(dòng)端進(jìn)行安全、質(zhì)量檢查，并以拍攝視頻的方式對(duì)隱蔽工程驗(yàn)收信息進(jìn)行存儲(chǔ)備案。

（5）系統(tǒng)功能應(yīng)使用水文環(huán)境分析、管網(wǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、建設(shè)項(xiàng)目關(guān)鍵要素?cái)?shù)據(jù)展示、項(xiàng)目考核基本功能，提取水文、管網(wǎng)、建設(shè)項(xiàng)目投資、進(jìn)度等數(shù)據(jù)，并匯總在“駕駛艙”大屏上供管理者決策時(shí)使用。因交通、市政、房建等建設(shè)項(xiàng)目可能會(huì)改變地表徑流系數(shù)及地下管網(wǎng)，因此管理系統(tǒng)業(yè)務(wù)功能設(shè)計(jì)應(yīng)兼容不同類型的建設(shè)項(xiàng)目，建立數(shù)據(jù)協(xié)同標(biāo)準(zhǔn)及OpenAPI接口，提供多源的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換能力。

（6）在系統(tǒng)上建立空間數(shù)據(jù)庫(kù)、水工設(shè)備庫(kù)、項(xiàng)目圖紙庫(kù)、變更資料庫(kù)、施工現(xiàn)場(chǎng)庫(kù)、竣工檔案庫(kù)記錄空間數(shù)據(jù)和建設(shè)項(xiàng)目數(shù)據(jù)，不斷累積數(shù)據(jù)資源（見圖1）。

圖1 城市水環(huán)境治理建設(shè)項(xiàng)目數(shù)字化系統(tǒng)

5 結(jié)束語(yǔ)

建立基于水環(huán)境數(shù)據(jù)為主體的地理信息系統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目管理數(shù)字化系統(tǒng)，不僅能加速信息的傳遞，保障信息的存儲(chǔ)質(zhì)量，也連接了空間層面和項(xiàng)目推進(jìn)時(shí)間層面，將項(xiàng)目的信息第一時(shí)間反饋至空間數(shù)據(jù)上，對(duì)于現(xiàn)狀環(huán)境的分析，規(guī)劃數(shù)據(jù)的利用效率都有所提升，為有效協(xié)同錯(cuò)綜復(fù)雜的市政項(xiàng)目提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，減少工程建設(shè)粗放式管理實(shí)施過(guò)程中造成的交通擁堵、污染、水浸等問(wèn)題。建設(shè)項(xiàng)目的全過(guò)程記錄對(duì)于城市排水等地下管線隱蔽工程的摸查提供了清晰透明的數(shù)據(jù)，有利于建設(shè)工程的竣工驗(yàn)收和結(jié)算。同時(shí)，利用地理信息系統(tǒng)識(shí)別水環(huán)境中的風(fēng)險(xiǎn)因素，集成各類預(yù)案和經(jīng)驗(yàn)，提高城市水浸預(yù)警的時(shí)效性與防汛效果。