科技助力 智慧监管

　　◆陈高

　　太湖流域作为我国区域经济最为发达的地区之一，同时也是国家重点整治的“三湖”之首，其经济发展与生态环境保护之间的矛盾日益显著，且环境问题极具集中性、压缩性等特征，使得太湖流域成为我国环境管理最为严格的地区之一。

　　“十一五”“十二五”以来，在水专项的大力推动下，太湖流域在各项水环境管理技术方面取得了大量的研究成果。“十三五”期间，太湖流域环境监管力度逐年增加，水环境管理的复杂性不断增强，对环境管理的精准度和科学化需求不断提升，然而太湖流域水生态管控的智慧化程度不高、协同管理难度大的问题正逐渐显现，迫切需要运用先进的信息技术建立一个流域统一的智慧化监管平台，解决各部门、各地区相关监管业务平台分散的问题，助力打好太湖水污染防治攻坚战。

　　在“十三五”期间，国家水体污染控制与治理专项太湖流域水环境管理技术集成与业务化运行项目中专门设置了太湖流域水生态环境智慧监管平台构建与业务化运行课题(课题编号2018ZX07208006)，用以集成项目各研究成果以及太湖流域“十二五”“十三五”期间水专项已有信息化研究成果，解决信息孤岛、打破业务壁垒，切实形成治太合力。

　　课题由江苏省生态环境监控中心(江苏省环境信息中心)牵头，南京大学常高新国际环保产业技术研究院、生态环境部南京环境科学研究所、同济大学共同参与研究。以“十一五”以来水专项太湖流域相关信息技术研究成果为基础，围绕太湖流域水生态功能分区水质目标达标管控这一核心，以数据、模型和应用系统集成整合为手段，以业务化运行为目的，理清太湖流域环境管理中的各类监管数据以及“十一五”“十二五”水专项水环境管理模型研究成果，研究跨平台的各类水环境数据整合、交换与管理等功能，在此基础上构建统一的太湖流域多源异构水环境大数据资源中心和大数据挖掘与分析模型算法库;以水生态功能分区水质目标达标管控为中心，以数据中心和模型库为基础，研发太湖流域入湖河流水质目标动态预警、污染源反欺诈识别等方法，建设太湖流域生态保护大数据分析系统，在流域跨界管控上研发太湖流域跨界区联合监测与监管技术，建立流域突发水污染事件应急响应、责任界定规程、事故矛盾调处方法;最终集成水生态功能分区水质目标管理、一企一档综合管理、生态红线地理信息系统、流域补偿考核结算等已有业务系统以及项目其他研究成果，建成统一的太湖流域水生态环境智慧监管平台，实现了从底层数据收集传输，到模型算法架构，再到前端实际应用全方位系统化的太湖流域水环境管理系统，形成完整的研究成果，并在江苏省生态环境厅进行业务化运行，有效支撑太湖流域的水环境管理工作。

　　建成统一高效的数据资源中心，实现数据资源融合共享

　　利用计算机网络技术、数据库技术、多源异构数据清洗、处理融合技术、元数据管理技术、数据治理技术等，梳理并形成太湖流域水环境资源目录体系，开发太湖流域环境数据资源中心，建立数据交换平台，构建大数据交换体系，全面管理各部门(生态环境、水利、气象及其他部门)太湖水环境监测和观测的各种数据，通过科学的数据组织方式实现信息融合，为后续数据处理和利用奠定坚实基础。

　　开发了准确适用的监测预警模型，让水环境监管更加“智慧”

　　系统开展太湖流域水环境模型库的构建与集成，在评估国内外各类水质、水动力模型适用性的基础上，筛选适用性好、准确性高的作为计算内核进行二次开发。在开发中固化太湖的水文特征、地形特征、边界特征等，研发了太湖入湖河流水动力水质模型、太湖湖体水动力水质藻类模型基础模型，并对模型功能进行优化与整合，形成了太湖流域水环境模型库。将优化后的模型与水环境管理任务、政府部门的日常管理工作进行紧密的贴合，通过制定模型入库接口规范，并开发统一的模型数据接口、制定模型的封装标准，建立了具有扩展性的标准化太湖流域的水环境管理数据分析模型库，实现了模型库的业务化运行。

　　根据环境管理业务需求，研发了污染源管控大数据分析模型算法，构建5个预警预报系统，实现了对太湖全流域中短期水质异常及蓝藻水华等问题进行实时模拟预测的业务化运行和事故快速预警。同时以大数据分析为突破口，基于

　　HDFS、Hive HBase等数据存储技术和基于Spark数据计算技术，研究并开发灰色模型预测太湖流域中长期水质变化预警模型。通过规则模型和企业行为模型的整合，从在线监测、企业对比、辅助检验以及专用指标四个维度构建了一套企业环境行为评价指标体系，开发出一套较为可行的反欺诈线索判别方法，辅助一线环境执法。

　　健全了权责清晰的跨界调处体系，为流域联合监管提供科技支撑

　　以跨界水环境管理为研究核心，完善太湖流域水环境综合监测、监管技术，重点研究并构建基于跨界区域水质、水量联合调控技术的突发水污染事件应急响应流程、水污染事故环境损害评估体系，制定合理补偿方式和矛盾调处方法，探索系统的业务化运行。

　　一是建立了各区域、部门之间统一的监测评价方法，从联合监测点位优化、联合监测指标体系构建、采样过程及质控手段统一等方面，提出了跨界区联合监测技术，为实现各区域、各部门水量水质联合监测的精准性、完整性提供技术保障。二是基于跨界区域水质、水量联合调控技术研究成果，形成完善跨界区突发水污染事件应急响应组织体系和规范流程。三是研究了责任认定和损害赔偿办法。从风险源管理、事故诱发过程、事故风险监控与信息发布、应急处置效果等方面，建立各相关方责任界定规程，研究多元化补偿机制和合理补偿方式。

　　构建集成智慧的流域管理平台，形成闭环监管的管理模式

　　通过组件化技术，从数据、应用、服务层面将各个科研成果进行整合，开发“太湖流域水生态环境监管平台”，实现各模块业务化运行和可视化展示，打通科研成果与实际应用之间的瓶颈，支撑太湖流域生态环境精细化管理。一是提升了智慧化管理水平。平台实现太湖流域水生态环境智慧监管 “一张图”、水环境监测、污染源监控等太湖水环境“一张网”、并基于水质达标标准、水质目标、水质现状、达标情况等信息，研发水环境监管现状分析、入湖河口中长期水质变化趋势分析、蓝藻水华预测预警、水质问题线索分析、治理工程分析等智慧决策功能。二是形成了监管闭环。针对生态环境管理要求，不仅实现了从“企业环境问题—现场执法监管—跟踪监测反馈”的微观正向闭环，更通过大数据模型，创新了“环境状况研判—污染来源分析—措施效能评价—工作落实调度”的宏观反向闭环，拓展了平台的适用范围。三是串联课题研究成果，形成综合性可业务化运行的监管平台。

　　平台吸收“十一五”“十二五”太湖生态环境科研优秀成果，对接“水生态环境功能区”“排污许可证”“水环境承载力评估”等课题内容，在统一平台中进行系统集成，联通信息孤岛，通过系统手段解决系统问题，提升系统业务化运行能力。