河长制管理信息平台在水环境监管中的应用*

(四川省水利科学研究院，成都，610072)

江河湖泊是地球的血脉、生命的源泉、文明的摇篮，也是经济社会发展的基础支撑。江河湖泊作为主要的蓄水场所，具有重要的资源功能、生态功能和经济功能[1]。近年来，“水多、水少、水脏、水浑”等水问题日益突出，严重影响人民的生产、生活以及生态安全，因此，亟需一种新的河湖管护体制来解决日益突出的水资源配置问题[2]。2016年12月，中共中央办公厅、国务院办公厅印发了《关于全面推行河长制的意见》，创新性地提出了河长制，为水资源保护、水污染防治、水环境改善、水生态修复、水治理执法监管，以及构建责任明确、协调有序、监管严格、保护有力的河湖管理保护机制提供了制度保障。

水环境监管是河长制的重要任务，是实现河湖健康永续发展的必经环节[3]，而水质评价是水环境监管的基础，为水环境监管提供支撑和依据。河长制管理信息平台可以使水环境监管环节透明化、公开化，优化了环保治理的刚性流程，能显著提升水环境治理质量与效率。本文基于遂宁市河长制管理信息系统的研发，对其在水环境监管中水质评价环节的全流程进行设计与应用分析，从而实现动态治水、管治合一的综合河湖监督治理模式，为全面推行河长制工作提供实施思路。

1 遂宁市河长制管理信息平台的总体框架

遂宁市河长制管理信息平台以“创新、协调、绿色、开放、共享”发展理念为引领，以实用性、可行性、合理性、规范性、兼容性为设计原则，充分利用物联网、云计算、大数据、移动互联网等新技术构架，有效提升了遂宁市河长制信息化工作。

该平台以实际需求为导向、以业务应用为核心，按照完善基础感知体系、深化信息资源开发利用与共享、强化业务应用与高新技术深度融合、优化运行保障环境的总体思路进行设计，总体构架主要包括采集层、数据层、服务层、业务应用层、用户层等组成部分，架构体系如图1所示。

(1)采集层：是河长制实现信息化管理的基础数据支撑，依托相关标准规范实现各类数据的采集，主要包括基础数据、动态监测数据、业务数据和公众投诉建议等；同时，依托现代化通信网络快速实时地传输到数据层的数据库，为业务应用提供数据支持。

图1 河长制管理信息平台总体架构

(2)数据层：是整个系统的基础支撑，各个应用系统围绕数据库提供信息服务。数据库包括基础信息数据库、空间数据库、动态监测数据库、业务管理数据库和多媒体数据库等。

(3)服务层：包括系统基础支撑与数据服务等，其中数据服务主要包括与省平台对接的数据接口以及与其他平台进行数据交换的接口；系统基础支撑服务主要包括统一认证、地图服务、报表服务、监测预警等。

(4)业务层：包括河长制信息化管理涉及的相关业务应用系统，主要包括PC端系统、河长制APP和微信公众平台三方面。其中河长制PC端系统主要包括综合首页、基础信息图表检索、河长管理、任务考核、统计分析、智能考核等应用功能，为各级河长、河长办提供河长制涉及到的河湖监管信息、治河专题信息及视频监控等信息查询服务及业务办公流程服务。河长制APP主要包括首页、信息查询、工作办理、个人设置等功能，为各级河长、巡查员等用户提供移动办公服务。微信公众平台主要包括信息公示、河长履职、公众参与三个一级菜单，以及河湖信息、河长治水、微信举报等二级菜单。

(5)用户层：主要包括河长制办公室用户、河长用户、业务部门用户、巡查员用户与公众用户五个方面。

2 水环境监管在河长制信息平台的实现

河长制是水环境监管体系的重大突破，给水环境治理工作带来了新的生机和活力，为了实现水环境问题在河长制管理信息平台中全流程闭合处理，可分为数据收集、水质评价、协同处理三个环节来进行分析。

2.1 数据收集

水质数据包括水质监测站基本信息、水功能区基本信息、地下水水质监测站信息、地表水水质监测站信息、大气降水水质监测站信息、水质监测数据记录、重点水功能区预警指标、水质监测等数据，水质信息的收集依托共享交换的理念，对接环保已建监测断面、重点水域、江河源头、饮用水源地、排污口、生态保护区等自动化水质监测站，以获取实时的监测数据。监测断面主要分为地表水监测断面、饮用水源断面、交接断面以及“水十条”断面，具体位置须能反映所在区域环境的污染特征，尽可能以最少的断面获取有足够代表性的环境信息，同时还须考虑实际采样时的可行性和方便性。

2.2 水质评价

2.2.1 水质评价方法

水质评价方法种类繁多，主要包括指数评价法、灰色关联法、模糊数学评价法、人工神经网络评价法、水质标识指数法以及主成分分析法等[4，5]，其中指数评价法由于能对河流水质进行定性和定量的评价，并能指出当前水环境中的首要污染因子，因此，应用较为广泛。指数评价法根据计算方法以及评价对象的类型可分为单因子评价法和综合污染指数法，内梅罗污染指数法是综合污染指数法中较为常用的一种。

(1)单因子评价法

单因子污染指数法是《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中规定的河流水质评价方法，是将某种污染物实测浓度与该种污染物的评价标准进行比较以确定水质类别的方法。即将每个水质监测参数与其评价标准进行比较，确定水质类别，最后选择其中最差的水质单项指标所属类别来确定所测区域水体综合水质类别，而弱化其他因子的作用[6]。通过单因子污染指数评价可确定水体中的主要污染因子。

水质的单因子污染指数Pi的计算公式为：

(1)

式中：Ci为第i种水质指标的实测浓度；Csi为第i种水质指标的评价标准。

单因子评价指数是最简单的环境质量指数，能够直观地反映某参数相对于标准参数值的污染程度，但由于单因子指数法仅考虑单一污染指标对水环境质量的影响，各种监测指标全部实行“一刀切”，分析角度较为片面，难以科学、客观地反映地表水环境质量水平或其具有的环境功能[7]。

(2)内梅罗指数法

内梅罗指数法是一种突出最大值的计权型多因子环境质量评价方法，兼顾了单因子污染指数的极值与均值，强调了污染指数最大的污染物对环境质量的影响和作用，反映了水体被污染的程度。内梅罗指数法的数学表达式为[8，9]：

(2)

(3)

式中：I为内梅罗指数；Imax为参与评价的最大单因子指数；Iave为参与评价的单因子指数的均值；Ii为单项污染指数；Ci为第i种水质指标的实测浓度，Csi为第i种水质指标的评价标准。

(3)改进的内梅罗指数法

内梅罗指数法具有数学过程简单、运算方便和原理清晰等优点，但指标未充分考虑各个因子的重要性，可能会降低环境质量评价的灵敏度，改进的内梅罗指数法考虑了各污染因子在水质评价中的比重，能更为客观地反映断面水质状况。改进的内梅罗指数法的数学表达式为[8，10]：

(4)

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2.2.2 改进的内梅罗指数法在遂宁市河流水质评价中的应用

本文选取了遂宁市安居区麻子滩水库(105°12′50″，30°25′34″)、蓬溪县赤城湖水库(105°41′1″，30°48′10″)以及大英县寸塘口水库(105°10′58″，30°32′43″)三个水库监测断面，对遂宁市地表水水质有一定的代表性，以2018年水质监测数据为评价基础，结合当地水污染特点，选取化学需氧量(COD)、五日生化需氧量(BOD5)、高锰酸钾指数、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、氟化物(F-)7个指标进行水质评价。

表1 改进的内梅罗指数与水质类别对应

表2 监测断面水质评价结果

由表1中分析可知，麻子滩水库监测断面除在2月和8月外，其余4个监测时段水质均达标，且在6月水质达到Ⅱ类水标准；赤城湖水库在4个监测时段水质均达标，且均为Ⅲ类水标准；寸塘口水库水质情况较其他两个监测点差，水质状况波动较大，上半年水质尚佳，而下半年出现了水质不达标的现象，均呈Ⅳ类水。

遂宁市河长制管理信息平台的水质评价模型即选取评价较为客观、考虑因子较为全面的改进后的内梅罗指数法，在明确国家标准、地方标准以及行业标准下的河流水质目标值，获取目标值下COD、BOD5、NH3-H、TN、TP、F-、高锰酸钾指数标准值的基础上，然后在流程化设计模式下智能化获取COD、BOD5、NH3-H、TN、TP、F-、高锰酸钾指数的实测值，通过上述模型算法，计算污染物综合指数级别并对水质等级做出评价。

2.3 协同处理

2.3.1 协调机制

遂宁市河长制管理信息平台关于河湖水环境问题的处理采用协调机制，即问题处理过程以问题为导向，强调以人为本，通过对人的管制与约束，建立人对河湖问题的监管保护机制，达到保障河湖健康的目的。在河长制管理中，以各级河长为领导与组织建立了纵向协调机制，以各相关责任部门为辅助参与建立了纵向协调机制，形成全省河长运行管理“一张网”，确保全省河湖管理工作“一盘棋”，进而实现河湖的共同管理和保护。河长制管理协调机制如图2所示。

2.3.2 处理流程

(1)横向协调机制处理

横向协调机制立足于断面水质评价结果及河长在巡河等过程中发现的水环境问题，以河长为主要责任人，协同水利、环保、农业、林业、气象、国土、住建、发改、交通、公安等相关部门进行综合办公，针对不同的水环境问题采取相对应的方法及措施，并交由基层执行人员进行水环境问题的治理与维护，形成河长制水环境问题的左右联动机制。

图2 河长制管理的协调机制

(2)纵向协调机制处理

纵向协调机制强调省、市、县、乡、村级河长及相关协同部门的五级管理，通过信息的上传及任务的下达形成上下联动机制，使信息在五级部门之间及时有效地传递，河长为整个纵向协调机制的发起者与执行者，承担领导与组织的责任，使水环境问题的流程与目标清晰化，并让解决问题的任务能够分解到位，对各相关部门在问题解决的过程中有了相应的责任分工与任务。

3 水质评价功能在平台中的实现

遂宁市河长制管理信息平台基于遂宁市各区县水质断面数据评价结果及各级河长巡河过程中发现的各类水质问题，以改进的内梅罗指数法为评价方法，以横纵向联动的协调机制为水质问题基本处理思路，在平台上实现水质评价信息的可视化展现，为各级河长、河长办以及相关业务部门处理河湖水质问题提供了直接、清晰、简洁的数据来源。

图3、图4分别为河长制管理信息平台河湖水质总览界面及断面水质数据查看界面，水质数据在采集和计算评价之后，在界面生成总体的统计信息，各行政区划范围的水质监测达标率及达标情况总览信息，对于每一个监测断面，还可查询具体的水质评价信息，纳入所属河长的日常考核评价体系之中，作为监督考核河长制工作的重要一环。

图3 河湖水质总览界面

图4 断面水质数据查看界面

4 结语

遂宁市河长制管理信息系统以推进遂宁市河长长效管护为重要目标，运用信息化手段，建立监管部门主导、河长包干负责、公众广泛参与的市县二级通用河长制管理信息平台，形成动态治水、管治合一的综合河湖监督治理模式。水质评价是水环境监管体制中的重要环节，遂宁市河长制管理信息系统针对采集的断面水质数据应用改进的内梅罗指数法进行水质评价，将水质评价结果反映的水环境问题及河长巡河过程中发现的问题相结合，利用上下联通，左右互动的协调机制进行水环境问题的处理解决，实现河湖的共同管理和保护，进而实现动态治水、管治合一的综合河湖监督治理模式。