信息化建设对黑臭水体治理的探讨

文｜奥格科技股份有限公司 茹淑玲

【关键字】黑臭水体；
厂网河一体化；
信息化建设；
智慧水务；
物联感知

随着城市化进程加快，人口密度增大，城市水生态环境日益恶化，昔日常见的清澈河湖已不见踪影，黑臭水体问题尤为突出。据全国城市黑臭水体整治信息发布平台上显示，截至2020 年7 月，我国共有2800 多个黑臭水体。黑臭水体不仅导致原有生态环境功能的退化，还严重影响城市居民的生存环境。许多黑臭水体治理工程，因重末端治理，轻源头管控，导致“年年治理，年年黑臭”的恶性循环，耗费大量精力，成效不佳，水质的反复成为常态，因此黑臭水体治理工程要摒弃原有的单一末端治水模式，通过强化流域统筹治理、持续推进源头污染治理、系统开展水系治理、建立长效机制。

实现黑臭水体的系统治理、精准施策、多元共治，形成系统化的治水模式是关键。《城镇污水处理提质增效三年行动方案（2019-2021 年）》中提出的联动‘厂-网-河（湖）’一体化运行维护，保障污水收集处理设施的系统性和完整性，就为黑臭水体的治理提供了解决思路。

2.1 厂网河一体化理念

厂网河一体化是针对污水排放全过程监督管理的治水模式，根据自然水体循环，打破传统水务分块分级治理方式，形成以流域为单位、系统化的黑臭水体治理模式。厂网河一体化中的“厂”是黑臭水体的治理核心环节，承载着污水收集处理、减少入河污染的重任；
“网”是污水有效收集和传输的关键，以雨污分流为基础原则，对污染源头和存量管网开展提质增效，从根源上消除黑臭水体的来源；
“河”是流域范围内的污染受纳体，是黑臭水体的载体，也是治理的最终目标。随着厂网河一体化模式的提出，全国各地逐步开展了实践措施，其中北京、广州、深圳等地率先实施厂网河一体化模式建设。

2.2 厂网河一体化实施案例

北京市通过加强排水能力，优化排水系统，实现流域协同治理。加强排水设施处理能力和标准建设，满足污水排放、输送和处理的需求；
改革运营管理模式，统一生产运营、指挥调度、监督考核，实现排水系统充分优化；
开展全流域协同治理，采用海绵技术对河道及周边开展改造，同时以污水厂再生水补充河道水源，形成厂网河循环的运作模式。

广州市通过摸清排水源头，改善排水配套设施，实现厂网联调联控管理。率先推进污染源头治理，加强排水户摸查整治、排水单元达标创建；
通过加强排水设施建设和管理，开展中心城区排水设施全覆盖管理，同时开展片区改造开发、海绵城市建设、管网升级改造等配套项目建设；
深入开展污水厂网联调联控，完善厂网河一体化模式。

深圳市通过流域统筹管理，业务系统治理，实现厂网河全要素协同治理。强化设施联动，推行厂网河全要素系协同治理，确保排放源头管控、传输过程调控、处置结果可控，实现智慧管控下供排水一体化、水务事务一体化、厂网河一体化。

为实现黑臭水体的系统化治理，结合案例分析，厂网河一体化的实施措施应主要从强化源头治理、抓好系统治理、健全长效机制三个方面进行开展，通过创新探索“互联网+”信息化治水模式，实现治水系统化向治水信息化转变。下文将通过在厂网河一体化模式下采用信息化手段治理黑臭水体的探索，基于智慧水务建设，为实现全流域智慧统筹管理、全链条智慧系统治理、全要素智慧管控管理提供参考。

通过对厂网河一体化理念解读和案例分析，结合信息化建设思路，融合智慧水务建设内容，对核心数据全规范汇聚、重点设施运行动态全时效监测、设施业务信息化全覆盖支撑，进而实现管理资产数字化、设施操作流程化、调度管理系统化、事务管理一体化。

3.1 物联感知能力建设

物联感知能力建设，通过合理布设物联设备，对户、单元、管井、闸泵、污水厂、排水口、河道进行全方位监测，通过监测数据支撑和数据分析，为综合管理平台预警预报、辅助决策、指挥调度提供可量化的数据基础。

图1 物联感知网

图2 智慧水务建设内容

物联数据支撑。对排水系统运行状况、雨量、水位、流量、水质等关注指标进行实时监测，实现对污染源、污水溢流、错接/混接/漏接、污水厂运行监管、河湖水质、巡检养护、管线缺陷整改、管网运行状态、日常管理考评等管理提供精准的监测数据信息。

物联数据分析。采用大数据分析技术，通过对管网、泵站、污水处理厂进出口流量监测数据的对比分析与趋势预测，支撑管网健康状况评估、管网养护与清淤、污水处理厂处理能力监控等业务分析；
通过对污水厂进出口、河道排口水质监测数据的对比分析与趋势预测，支撑污水处理厂达标排放评估，水环境污染评估，黑臭水体治理效果评估等业务分析。

3.2 综合管理平台建设

综合管理平台建设从“诊断、调度、治理、管控”的业务方向开展对城市黑臭水体治理支撑，分别对应系统建设的监测预警、辅助决策、应急调度、日常管理、行业管理、工程管理六个功能模块，这六大模块以流域治理为导向，对排水系统的诊断、调度、治理和管控形成良性循环的过程，实现全覆盖闭环、长效管理。

监测预警模块，通过采集水质、水量、水位、工况、视频等物联监测数据，在系统上设置不同的预警阈值，当监测数据超过设定值时可及时通知用户。监测预警通过问题定位、智能诊断、闭环处理等功能，提升设施运行效能，强化河道水质管控。

辅助决策模块，依据设施的空间信息、属性信息及监测信息，利用管网健康度分析，分析地下错综复杂的排水管网健康运行状况，提高管网问题处理效率，减少人力成本；
利用厂网河一体化调度模型，模拟日常厂网提质增效，通过预报、预案、预演的功能支撑，辅助用户决策。

调度管理模块，对流域各要素实现业务联动、统筹调度管理。通过对厂网河一体化调度模型分析结果，进行污水厂间精准调度运营，污水传输调度分配，优化污水处置运行能力，协同发挥“网-泵-厂”之间的综合调度，减少入河污染。

日常管理模块，针对排水过程实现从源头到末端全流程管控，实现控源截污，对设施摸查、日常巡检、日常养护等业务工作，提供基础信息的动态更新，巡查过程的留痕记录和问题线上流转，养护计划及养护措施的系统管理，保障全要素运行维护常态化管理。

行业管理模块，开展全流域业务考核体系，建设考核指标，落实责任清单，加强动态监管，形成全方位、精细化的厂网河一体化考核评估；
提供全业务流程的审批辅助功能，利用现有排水设施动态更新数据，对排水相关的申报资料进行校验和核对，提高审批精确性和效率。

工程管理模块，对排水设施和海绵设施从规划、设计、施工、竣工、养护到报废全生命周期的管理，以及对河道清淤、涉河违法建筑拆除等专项工程进行管理。

根据以上各应用模块的业务数据支撑，从源头-过程-末端-海绵城市四个方面对黑臭水体治理实现专题展示，建设集各类事件汇聚、展示、分析、研判、预警、决策和指挥等功能于一体的“城市驾驶舱”。

图3 监测预警模块监测要素

厂网河一体化模式下的信息化建设对污水全流程、全链条的监管和处置实现城市黑臭水体的整治，改善生态居住环境。本文基于厂网河一体化理念，结合相关案例实施效果，通过引进智慧水务建设先进技术，采用物联监测网辅助和一体化综合管理平台支撑，提出这一模式对黑臭水体治理的精细化和一体化管理建设思路，为智慧城市建设提供参考和依据。随着智慧水务的发展趋势，数字孪生底座，赋能水环境治理；
AI 智能识别，精准定位黑臭水体病因；
遥感技术支撑，辅助黑臭水体整治。智慧水务将在黑臭水体治理中会发挥更大的作用。

图4 厂网河一体化调度模型的主要应用场景