三河流域智慧管理系统建设构想

朱明龙

（中国市政工程西南设计研究总院有限公司）

1 流域概况

“三河”是指青兰河、红兰河、大坝河及其支流，干支流总长约42.3km，其中：华阳区境内青兰河干流约16.3km、红兰河干流约9.8km、大坝河干流约12.8km，支流总长度约13.5km，三条河道总流域面积（含境外）约85.3km2，其中华阳境内流域面积约82km2“，三河”核心治理流域面积约82km2。

2 存在的问题

2019年“，三河”出境断面水质均为劣Ⅴ类、未达标。青兰河设有市级考核断面和生态扣缴断面1个（出境断面），2019年断面水质为劣Ⅴ类，红兰河设有市级考核断面1个（兰家村），2019年断面水质为劣Ⅴ类，黑臭河渠仍然存在，部分点、面源污染情况较为严重，水环境质量状况总体不佳，影响了市区居民的正常生活，制约了城市社会、经济和生态之间的协同发展。目前，三河流域存在的主要问题可简述为：①城市发展与河道现状不匹配；②驳岸硬质化；③资源利用不足；④河岸绿化单一；⑤配套建筑功能错位；⑥缺乏文化溯源；⑦场景利用率低。

3 总体治理方案

遵循“保护优先、水陆统筹，因地制宜、注重实用，总体谋划、分步实施，合理设计、有机结合，明确责任，分工合作，拓宽渠道，多元投入”的治理方针，统筹山水林田湖草生命共同体“系统治理”。按照“一河一策”的要求，落实政府和市场“两手发力”，坚持“防治结合、生态优先、标本兼治”的原则，积极推进三河流域污染治理和生态环境建设工作。通过污水处理厂及配套管网建设，雨污分流改造，城市点、面源污染治理，河道综合整治和构建水生态系统等措施，有效削减流域内入河污染。远期青兰河出境断面、红兰河兰家村考核断面水质达到Ⅲ类，结合滨水景观打造，让青兰河流域的水更清、山更绿，物种更丰富，生态系统的整体性更优。建成智慧流域，全面提高水环境监测预警和风险防范能力，为流域内科学调水、应对环境突发应急事件、环境综合整治提供科学的辅助决策。

流域总体治理方案主要包含截污治污工程、景观提升工程、水生态工程及智慧流域管理系统等（见图1）。

图1 智慧流域管理系统总体框架

4 智慧流域管理系统构建

4.1 建设目标

智慧流域管理系统是利用现代信息技术，全方位覆盖青兰河、大坝河和红兰河流域，构建立体监测、及时预警、快速响应、便捷服务、智能管控、科学决策有机结合的监控、管理和服务体系。为打造新双一流城市提供智慧化技术支撑，服务本次研究范围内三河流域综合治理建设管理，打造智慧高效的流域综合治理典范。

智慧流域管理系统可推进互联网与水务的融合，完善现有信息管理系统平台，协调水务综合管理需求，提高调度管理智能化水平。

4.2 主要建设内容

1）流域要素智能监控

建立三河流域立体化监测体系，综合利用各指标专用传感器、卫星定位等技术，实现对流域环境质量、水资源情况、生态、气水土等要素的多维智能感知，及时掌握设备运行状态，并对潜在风险进行分析识别和预测预警。

2）流域管理系统协同

建立三河流域环境系统化协同管理体系，基于信息资源交换共享，实现点线面、上下游、左右岸、部门间管理业务的系统化、协同化和精细化，充分实现数据融合与信息共享。

3）突发事件应急快速响应

建立三河流域突发事件应急响应体系，基于多部门应急处置协同工作机制和预案体系，实现对预测预警事件的实时跟踪，实现对突发事件的快速响应、科学调度和联动指挥。

4）智慧决策分析

建立三河流域数据分析与绩效考核体系，通过智能化分析、评估、预测，为工程治理、生态修复、安全风险防控等提供基于数据化和可视化的科学智能决策支持。

5）信息服务公开

建立三河流域信息服务体系，利用多种手段，面向社会公众和行业单位，为锦江旅游、水上交通出行、政府监管、应急搜寻救助与污染防控、防洪调度等提供公开、便捷、高效、柔性的综合信息服务。

4.3 系统总体框架

本系统充分利用现有的物联网、大数据、云计算、人工智能等智慧化技术，结合基础信息资源和科技手段，实现流域日常水务管理工作的可视化管理、模拟、预测和分析。系统平台基于B/S+M/S架构和集成式GIS开发技术，实现移动端和web端的相互联系，系统主要由业务应用、流域大脑、信息网络、感知体系、安全体系以及协同管理机制的“四横两纵”式结构布局组成。其中，业务应用主要功能为实现流域水资源管理、水生态修复、水环境保护、水灾害防治、政务服务及公共服务。在流域大脑提供的强大数据支撑和计算能力下，对以上业务信息数据进行综合监管，形成“1+4+2”的流域智能服务体系。“1”指综合监管，是业务应用的核心；“4”指水资源管理、水生态修复、水环境保护、水灾害防治，是具体流域治理措施，主要为专业人员提供相关方面的分析、评价和决策；“2”是指政务服务和公共服务，主要面向社会公众和行业提供信息咨询和相关便捷服务。

4.4 系统业务应用

1）水资源管理

①利用水资源评价模型对水资源进行时间和空间上的动态监控评价。

②统筹各方面用水需求，做到水资源优化配置。

③综合考虑各河流水资源情况，充分发挥各河流水利工程的调度能力，生成较为精细的联合调度方案。

④根据各区域用水情况，制定科学合理的用水计划和定额，实现取水节水的科学管理。

2）水生态修复

①利用遥感、视频以及人工智能识别技术，对水生态空间变化进行动态监测，建立评价体系，对水生态进行分析评价。

②利用系统自带的地下水数字模型，根据地下水监测数据，对地下水变化进行预测，同时提出科学的地下水保护方案。

③根据水土监测信息，生成水土保持措施方案，为管理人员提供决策支持。

3）水环境保护

①对水功能区、水源区、行政区界、河口等重要区域进行水质状况实时监测，实现不同情况下的水质变化分析预测。

②根据水质监测结果，利用系统智能分析模型对水资源污染进行模拟分析，并提供污染防治措施。

4）水灾害防御

①对区域内洪水和干旱事件进行多维智能分析和多目标调度情景模拟，利用水文、气象、降雨等信息，实现汛情和旱情的研判和预警。

②为区域内水利工程建设和运行提供全周期的安全监管。

5）政务服务

由于系统集物联网、大数据、云计算、人工智能于一体，实现了信息融合共享和流程优化再造，可充分为管理人员提供跨部门的规范化协同服务，促进各部门工作效率和质量的极大提升。

6）公共服务

①可为社会公众提供雨水相关的信息服务。

②可为社会公众提供与水有关的政务在线审批平台和信息公开，实现事务服务的高效快捷办理。

③系统可筛选出热门的涉水信息进行智能分析和预测舆情发展，并将其分析结果公布在网络媒介上，供公众了解，充分促进公众参与到流域的水务事务管理中。

5 结语

针对三河流域目前存在的各种问题，基于物联网、大数据、云计算、人工智能等智慧化技术，提出构建包括业务应用、流域大脑、信息网络、感知体系、安全体系以及协同管理机制的“四横两纵”式结构布局的流域智慧管理系统，并重点为对系统的业务应用功能进行了探讨分析，可为推进三河流域互联网与水务的融合发展提供参考。