太湖流域水環(huán)境預(yù)警督辦方法研究與應(yīng)用

□ 徐潔 劉志勇 林前程

太湖流域是我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的地區(qū)之一，也是環(huán)境管理最嚴(yán)格的地區(qū)之一。“十一五”“十二五”期間，隨著大量水環(huán)境治理和管理技術(shù)研究成果的應(yīng)用，太湖生態(tài)環(huán)境快速惡化的趨勢(shì)被有效遏止。近幾年，太湖流域水環(huán)境治理逐步進(jìn)入攻堅(jiān)克難的階段，亟須創(chuàng)新管理方式和管理手段，強(qiáng)化水環(huán)境預(yù)（告）警技術(shù)與工作督辦業(yè)務(wù)的融合，構(gòu)建預(yù)（告）警督辦系統(tǒng)，形成督辦任務(wù)清單，做到督辦任務(wù)全程可控、實(shí)時(shí)跟蹤，進(jìn)一步提升水環(huán)境管理效能。

一、太湖流域水環(huán)境預(yù)（告）警任務(wù)來源

流域水環(huán)境管控預(yù)警技術(shù)，主要用于分析和評(píng)價(jià)某一特定水域或斷面的特定狀態(tài)，得出相應(yīng)級(jí)別的警戒信息，并通過分析水環(huán)境的變化預(yù)測(cè)其未來，在此基礎(chǔ)上對(duì)流域水環(huán)境管理提出解決方案。

我國流域水環(huán)境管治思路已由以末端污染修復(fù)治理為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐郧罢靶灶A(yù)防為主、防治結(jié)合。目前，流域水環(huán)境的預(yù)（告）警技術(shù)方法體系尚處于探索階段。本文將圍繞水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)法（對(duì)水環(huán)境已經(jīng)發(fā)現(xiàn)問題的告警）與水環(huán)境質(zhì)量預(yù)警（對(duì)水環(huán)境質(zhì)量未來可能發(fā)生期望的預(yù)警）兩方面，從水質(zhì)目標(biāo)管控、污染源管控、藍(lán)藻預(yù)測(cè)以及流域跨界管控等角度，對(duì)太湖流域（江蘇）水環(huán)境預(yù)（告）警任務(wù)來源進(jìn)行探討。

1.水質(zhì)目標(biāo)管控預(yù)（告）警任務(wù)

圍繞太湖流域的水質(zhì)目標(biāo)管控，督辦任務(wù)來源包括入湖河流水質(zhì)目標(biāo)中長(zhǎng)期預(yù)警、入湖河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)短期預(yù)警、水質(zhì)手工告警等。

（1）入湖河流水質(zhì)目標(biāo)中長(zhǎng)期預(yù)警任務(wù)：基于灰色－神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組合預(yù)測(cè)模型的水質(zhì)中長(zhǎng)期預(yù)警技術(shù)，使用相關(guān)斷面點(diǎn)位的歷史水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，結(jié)合斷面關(guān)聯(lián)水文、氣象、污染排放量，利用灰色預(yù)測(cè)得到水質(zhì)濃度，預(yù)測(cè)未來1個(gè)月內(nèi)的水質(zhì)變化情況。當(dāng)預(yù)測(cè)結(jié)論為水質(zhì)異?；蛭催_(dá)標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生入湖河流水質(zhì)目標(biāo)中長(zhǎng)期預(yù)警任務(wù)。

（2）入湖河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)短期預(yù)警任務(wù)：基于太湖上游河網(wǎng)武進(jìn)港的基礎(chǔ)水動(dòng)力模型、水質(zhì)模型、水質(zhì)水動(dòng)力耦合模型，融合自動(dòng)站監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)據(jù)同化后，以氣象預(yù)報(bào)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，自動(dòng)業(yè)務(wù)化運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)入湖河流未來3天的水質(zhì)達(dá)標(biāo)預(yù)警。當(dāng)預(yù)測(cè)結(jié)論為水質(zhì)異?；蛭催_(dá)標(biāo)時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)產(chǎn)生入湖河流水質(zhì)達(dá)標(biāo)短期預(yù)警任務(wù)。

（3）水質(zhì)手工告警任務(wù)：圍繞太湖流域水環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)獲取水環(huán)境管理部門布設(shè)的水質(zhì)自動(dòng)站等水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)施的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并獲取水環(huán)境部門定期的手工斷面監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。對(duì)于發(fā)現(xiàn)有水質(zhì)異?；蛩|(zhì)不達(dá)標(biāo)的情況，手工錄入產(chǎn)生手工告警任務(wù)。

2.污染源管控預(yù)（告）警任務(wù)

圍繞太湖流域的污染源管控，督辦任務(wù)來源包括污染源反欺詐識(shí)別分析預(yù)警、污染源在線超標(biāo)告警等。

（1）污染源反欺詐識(shí)別分析告警任務(wù)：基于在線監(jiān)測(cè)、企業(yè)對(duì)比、輔助檢驗(yàn)、專用指標(biāo)4個(gè)維度構(gòu)建污染源評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，每日對(duì)太湖流域內(nèi)的污染源進(jìn)行模型識(shí)別，生成每家企業(yè)的評(píng)價(jià)結(jié)果，識(shí)別出高、中、低風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)。對(duì)于高風(fēng)險(xiǎn)企業(yè)，自動(dòng)生成污染源反欺詐識(shí)別分析預(yù)警任務(wù)。

（2）污染源在線超標(biāo)告警任務(wù)：基于污染源在線監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)污染源企業(yè)排放情況。對(duì)于在線超標(biāo)或異常企業(yè)，自動(dòng)生成污染源在線超標(biāo)告警任務(wù)。

3.藍(lán)藻水華預(yù)測(cè)預(yù)（告）警任務(wù)

藍(lán)藻水華預(yù)測(cè)預(yù)警任務(wù)：根據(jù)2020年修訂的《江蘇省太湖藍(lán)藻暴發(fā)應(yīng)急預(yù)案》的預(yù)警規(guī)則要求，基于河流湖泊水動(dòng)力模型、河流湖泊水質(zhì)模型等基礎(chǔ)模型優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)未來3天全湖的葉綠素、總磷、總氮、氨氮等因子預(yù)測(cè)預(yù)警。當(dāng)預(yù)測(cè)發(fā)生藍(lán)藻水華時(shí)，自動(dòng)生成藍(lán)藻水華預(yù)測(cè)預(yù)警任務(wù)。

4.流域跨界管控預(yù)（告）警任務(wù)

跨界矛盾調(diào)處告警任務(wù)：利用太湖流域跨界區(qū)聯(lián)合監(jiān)測(cè)與監(jiān)管技術(shù)，構(gòu)建流域突發(fā)水污染事件應(yīng)急響應(yīng)、責(zé)任界定、矛盾調(diào)處分析方法等模塊，自動(dòng)生成跨界矛盾調(diào)處任務(wù)。

二、太湖流域水環(huán)境預(yù)（告）警工作督辦研究

1.預(yù)（告）警工作督辦總體設(shè)計(jì)

本項(xiàng)研究利用江蘇省生態(tài)環(huán)境部門布設(shè)的斷面、自動(dòng)站等監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和污染源監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)研究利用“十二五”“十三五”期間積累的太湖流域監(jiān)測(cè)預(yù)警模型，根據(jù)預(yù)（告）警指標(biāo)和規(guī)則，產(chǎn)生預(yù)（告）警信息記錄，形成預(yù)（告）警任務(wù)清單，做到督辦任務(wù)全程可控、實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)太湖流域（江蘇）智慧監(jiān)管業(yè)務(wù)化運(yùn)行應(yīng)用。預(yù)（告）警工作督辦總體框架如圖1所示：

預(yù)（告）警工作督辦總體框架包括業(yè)務(wù)化集成（督辦任務(wù)來源）、基礎(chǔ)支撐、業(yè)務(wù)化應(yīng)用（預(yù)警督辦）三方面內(nèi)容。其中，業(yè)務(wù)化集成（督辦任務(wù)來源）已在前文做了具體介紹，此處重點(diǎn)介紹業(yè)務(wù)化應(yīng)用（預(yù)警督辦）的主要功能。

（1）預(yù)（告）警信息

利用信息系統(tǒng)集成技術(shù)、地理信息系統(tǒng)技術(shù)，集成各類業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)產(chǎn)生的預(yù)（告）警信息記錄，可同時(shí)基于列表表格和地圖分布兩種形式實(shí)時(shí)展示，可快速查看和統(tǒng)計(jì)本日、本周、本月的預(yù)（告）警信息。

（2）督辦任務(wù)調(diào)度

督辦任務(wù)調(diào)度模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)任務(wù)的接收或創(chuàng)建以及辦理進(jìn)展的全程跟蹤。

（3）督辦專題圖

圖1 總體框架

圖2 預(yù)（告）警督辦流程

以地圖的方式直觀呈現(xiàn)督辦任務(wù)的分布數(shù)量，可以呈現(xiàn)與太湖流域相關(guān)的5個(gè)地市的督辦任務(wù)數(shù)量分布情況，還可以按照督辦任務(wù)來源、任務(wù)辦理進(jìn)展情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析并展示。通過各類督辦專題圖，可以為生態(tài)環(huán)境部門開展太湖流域水環(huán)境業(yè)務(wù)化管理提供輔助分析依據(jù)。

（4）督辦任務(wù)評(píng)估

督辦任務(wù)評(píng)估是生態(tài)環(huán)境管理部門日常工作的組成部分。本模塊可按年份、月份統(tǒng)計(jì)各類預(yù)（告）警任務(wù)的辦結(jié)完成率以及逾期占比情況。還可統(tǒng)計(jì)派發(fā)的預(yù)（告）警任務(wù)是否有反饋情況、是否達(dá)標(biāo)，以及查看反饋和達(dá)標(biāo)任務(wù)清單。

2.預(yù)（告）警督辦流程

在集成各類主動(dòng)預(yù)警信息和被動(dòng)告警信息后，也即發(fā)現(xiàn)問題后，系統(tǒng)會(huì)形成督辦任務(wù)單。其目的是解決問題，也即完成從預(yù)（告）警發(fā)現(xiàn)問題到工作督辦解決問題的工作閉環(huán)。整個(gè)預(yù)（告）警督辦過程涉及多個(gè)步驟，具體流程如圖2所示：

3.業(yè)務(wù)化應(yīng)用效果

太湖流域（江蘇）水環(huán)境預(yù)（告）警督辦的研究成果目前已經(jīng)進(jìn)行了業(yè)務(wù)化應(yīng)用。

在水質(zhì)目標(biāo)管控方面，與江蘇省生態(tài)環(huán)境廳的大數(shù)據(jù)平臺(tái)對(duì)接了水質(zhì)手工告警數(shù)據(jù)，可以自動(dòng)產(chǎn)生相關(guān)水質(zhì)異常督辦任務(wù)，而且在大數(shù)據(jù)平臺(tái)中能夠?qū)崟r(shí)同步查看該任務(wù)的流轉(zhuǎn)過程和處理結(jié)果。

在污染源管控方面，與江蘇省污染源自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)接，可實(shí)時(shí)了解涉廢水自動(dòng)監(jiān)控企業(yè)的在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。如果發(fā)現(xiàn)廢水超標(biāo)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)生成污染源超標(biāo)督辦單，通過污染源自動(dòng)監(jiān)控企業(yè)將督辦單同步發(fā)送給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境主管部門以及超標(biāo)污染源企業(yè)，而且，系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)獲取污染源企業(yè)處置情況和整改情況。

此系統(tǒng)還可以根據(jù)污染源反欺詐識(shí)別分析結(jié)果，對(duì)分析結(jié)果為高風(fēng)險(xiǎn)的企業(yè)自動(dòng)產(chǎn)生污染源督辦任務(wù)，并形成執(zhí)法推薦名單，由執(zhí)法監(jiān)督人員確認(rèn)后實(shí)施督辦、上報(bào)現(xiàn)場(chǎng)檢查結(jié)果，最后完成預(yù)警督辦任務(wù)歸檔。

三、結(jié)束語

本文對(duì)太湖流域（江蘇）的智慧化預(yù)（告）警任務(wù)來源進(jìn)行了探討，通過研究預(yù)（告）警工作督辦方法，構(gòu)建預(yù)（告）警督辦系統(tǒng)，形成督辦任務(wù)清單，做到督辦任務(wù)全程可控、實(shí)時(shí)跟蹤，實(shí)現(xiàn)了太湖流域（江蘇）智慧監(jiān)管業(yè)務(wù)化運(yùn)行應(yīng)用。水環(huán)境的預(yù)（告）警督辦出發(fā)點(diǎn)是預(yù)（告）警，落腳點(diǎn)是工作督辦。為此，今后還需對(duì)太湖流域水環(huán)境相關(guān)的監(jiān)測(cè)體系、指標(biāo)體系、預(yù)（告）警規(guī)則和閾值以及預(yù)警模型進(jìn)一步深入研究。例如還可研究基于水功能分區(qū)的污染物總量監(jiān)控預(yù)警，以及通過現(xiàn)有省污染防治監(jiān)管平臺(tái)定期推送太湖流域（江蘇）內(nèi)的線索庫，對(duì)線索庫進(jìn)行數(shù)據(jù)交換對(duì)接，進(jìn)一步豐富太湖流域（江蘇）水環(huán)境治理的工作督辦內(nèi)容。太湖流域（江蘇）水環(huán)境預(yù)（告）警督辦方法的研究?jī)?nèi)容是，從發(fā)現(xiàn)問題到落實(shí)解決問題，形成工作閉環(huán)，目的是提高太湖流域水環(huán)境治理水平，提升人民群眾對(duì)太湖流域水環(huán)境的滿意度和獲得感。