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在佛山水業(yè)舉辦的“佛水高質(zhì)量發(fā)展大會暨佛山水業(yè)集團(tuán)60周年活動”上，中山大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院院長孫連鵬提出了水環(huán)境全過程智慧管控的思路，就是以流域?yàn)閱卧?，?jiān)持“一張藍(lán)圖繪到底”的理念，對工業(yè)園區(qū)、生活小區(qū)、污水處理廠、各類排水管網(wǎng)及設(shè)施、道路、河湖等涉水環(huán)節(jié)進(jìn)行全面摸查，統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)實(shí)施水環(huán)境治理項(xiàng)目，構(gòu)建“源、廠、網(wǎng)、河”一體化管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境全流域、全流程管控，上下聯(lián)動，提升排水系統(tǒng)整體運(yùn)行效能，穩(wěn)固水環(huán)境治理成效。
01 環(huán)境管控成效不穩(wěn)定，缺乏系統(tǒng)思路及現(xiàn)代化智慧化技術(shù)手段
“十三五” 以來，我國水環(huán)境逐步向好，2021 年底地表水三類水體以上達(dá) 84.9%，“十四五” 期間也有明顯進(jìn)展，2024 年 8 月數(shù)據(jù)顯示全國2023 年地表水優(yōu)良率提升至 89.4%，超出 “十四五” 規(guī)劃目標(biāo) 4.4 個(gè)百分點(diǎn)。
“雖然水環(huán)境綜合治理取得了顯著成效，但全國水環(huán)境質(zhì)量改善不平衡、不協(xié)調(diào)的問題依然存在，面源污染防治仍是薄弱環(huán)節(jié)，黑臭水體消除從根本上難度還比較大，‘三水’統(tǒng)籌治理還處于起步階段。”孫連鵬介紹。
具體而言，一是對源頭治理不夠重視，尤其偏重末端治理，包括各種提標(biāo)改造，導(dǎo)致水環(huán)境質(zhì)量不穩(wěn)定；二是整體統(tǒng)籌不夠，普遍存在“頭痛醫(yī)痛、腳痛醫(yī)腳”的情況，缺乏系統(tǒng)治理思路；三是治理技術(shù)現(xiàn)代化不夠，智慧化水平有待提高。
02 水環(huán)境智慧管控的關(guān)鍵
“安全與效率是水環(huán)境管控的兩大關(guān)鍵要素。”孫連鵬強(qiáng)調(diào)，安全要求能夠快速識別水環(huán)境變化并及時(shí)應(yīng)對，如同人體體檢，即使未出現(xiàn)明顯問題，指標(biāo)變化也可能預(yù)示風(fēng)險(xiǎn)。水環(huán)境變化迅速，更需精準(zhǔn)識別并降低風(fēng)險(xiǎn)；提高效率實(shí)際上也是降低成本，通過各種技術(shù)優(yōu)化減少資源與能源投入，從而減少碳排放。
近些年，國家相繼發(fā)布了《全國“十四五”農(nóng)村供水保障規(guī)劃》、《關(guān)于大力推進(jìn)智慧水利建設(shè)的指導(dǎo)意見》等一系列政策，其中，智慧化被頻繁提及。孫連鵬認(rèn)為，智慧化將成為水環(huán)境管控未來發(fā)展的重大趨勢。
水環(huán)境智慧管控的關(guān)鍵，一是要明確的機(jī)理、大數(shù)據(jù)(大量的數(shù)據(jù)和可靠的數(shù)據(jù))；二是建立機(jī)理模型或/和數(shù)據(jù)模型，明確數(shù)學(xué)關(guān)系；三是少滯后的控制，全局的優(yōu)化和協(xié)調(diào)。
03 以管網(wǎng)為核心，構(gòu)建“源網(wǎng)廠河”全過程智慧管控
”水環(huán)境管控的問題大都來自于管網(wǎng)，因?yàn)樗B接著源頭、污水廠與河流等所有關(guān)鍵環(huán)節(jié)，管控管網(wǎng)就相當(dāng)于管控了水環(huán)境的全過程。”所以孫連鵬提出要以管網(wǎng)為核心，以流域?yàn)閱卧?，?jiān)持“一張藍(lán)圖繪到底”的理念，對工業(yè)園區(qū)、生活小區(qū)、污水處理廠、各類排水管網(wǎng)及設(shè)施、道路、河湖等涉水環(huán)節(jié)進(jìn)行全面摸查，統(tǒng)籌規(guī)劃，科學(xué)實(shí)施水環(huán)境治理項(xiàng)目，構(gòu)建“源、廠、網(wǎng)、河”一體化管理機(jī)制，實(shí)現(xiàn)對水環(huán)境全流域、全流程管控，上下聯(lián)動，提升排水系統(tǒng)整體運(yùn)行效能，穩(wěn)固水環(huán)境治理成效。
在智慧管網(wǎng)方面，一是要基于圖像識別的排水管道缺陷智能評估技術(shù)，對存量污水管網(wǎng)、納污暗渠開展清淤及CCTV檢測工作，準(zhǔn)確、高效、批量式處理海量的存量數(shù)據(jù)；二是要開展管網(wǎng)健康度的仿真評估技術(shù)，實(shí)現(xiàn)排水管網(wǎng)健康度定量分析，修正水力模型 ；三是基于管網(wǎng)健康度的排水管網(wǎng)水力模型構(gòu)建及模擬技術(shù)，模擬及評估不同工況下的管網(wǎng)運(yùn)行情況，提出管網(wǎng)優(yōu)化及內(nèi)澇預(yù)警方案。
智慧水廠建設(shè)方面，一是要建立機(jī)器學(xué)習(xí)智慧預(yù)測模型，探究水質(zhì)指標(biāo)的變化關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對常規(guī)污染物、新興污染物的在線準(zhǔn)確預(yù)測；二是分析污水處理廠中各個(gè)處理設(shè)施之間的關(guān)系、水質(zhì)參數(shù)，建立多目標(biāo)過程智慧管控與預(yù)測模型，實(shí)現(xiàn)全局角度的處理單元水質(zhì)智慧控制；三是根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘和過程控制的處理、優(yōu)化中探尋關(guān)鍵性影響因素和結(jié)論，建立減污降碳評估體系，實(shí)現(xiàn)污水處理廠“提質(zhì)增效、低碳運(yùn)行” 。
在河流水環(huán)境的智慧建設(shè)過程中，應(yīng)使用多元監(jiān)測的手段來構(gòu)建水力模型，包括無人船的水質(zhì)移動監(jiān)測及污染溯源技術(shù)、大數(shù)據(jù)及模型的污染溯源技術(shù)。然后以“一張藍(lán)圖繪到底”的理念，將所有的數(shù)據(jù)放到一個(gè)體系里面，做到全數(shù)據(jù)一個(gè)庫，全流域一張圖，從而構(gòu)建一個(gè)“天上+地表+地下”及“固定+移動”的“源-網(wǎng)-廠-河/流域”水環(huán)境智慧監(jiān)管平臺。
最后孫連鵬強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前，智慧化工具和技術(shù)層出不窮，這背后，幾個(gè)關(guān)鍵問題尤為突出：首先，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是基礎(chǔ)中的基礎(chǔ)，任何偏差都可能導(dǎo)致后續(xù)分析的誤導(dǎo)；其次，數(shù)據(jù)的多少也非常重要，沒有足夠的數(shù)據(jù)支撐，任何智能算法都難以發(fā)揮其應(yīng)有的效能；最后，也是最為核心的一點(diǎn)，即機(jī)理的缺乏。如果我們對于水環(huán)境問題的內(nèi)在機(jī)理理解不夠深入，那么即便擁有海量的數(shù)據(jù)，也難以通過智慧化的手段來有效解決這些問題。因此，要想真正智慧化地解決水環(huán)境問題，我們必須在確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和充足性的同時(shí)，不斷深化對問題機(jī)理的研究和理解。
原標(biāo)題：孫連鵬：如何以管網(wǎng)為核心構(gòu)建“源-網(wǎng)-廠-河/流域”全過程智慧管控？
