記者了解到，“十二五”期間，國家水體污染控制與治理科技重大專項湖泊主題的滇池流域水污染治理與富營養(yǎng)化綜合控制技術及示范項目設置了“滇池流域水環(huán)境綜合管理支撐技術研究與平臺建設”課題(2010ZX07102-006)，由中國環(huán)境監(jiān)測總站承擔，中央財政劃撥資金1619.38萬元，參與單位包括北京大學、北京科技大學、云南省環(huán)境監(jiān)測中心站、昆明市環(huán)境科學研究院、昆明市環(huán)境監(jiān)測中心和昆明市環(huán)境監(jiān)控中心。
課題在整合流域水環(huán)境多源異構數據信息和集成“十一五”滇池項目成果的基礎上，突破了滇池流域水環(huán)境綜合管理決策控制支撐技術，構建了滇池流域水環(huán)境綜合管理技術支撐平臺并實現業(yè)務化運行，創(chuàng)新了流域水環(huán)境監(jiān)管模式，實現了流域水環(huán)境管理智能化，為“高原明珠”重獲新顏提供了有利的科技支撐。
近日，記者就滇池的污染防治及取得的成果，采訪了國家水體污染控制與治理科技重大專項有關負責人。
■ 構建現代流域綜合管理體系是滇池污染防治的關鍵
據這位負責人介紹，滇池是重污染湖泊的典型代表，經歷多年污染治理，水質惡化趨勢雖然得到遏制，但未根本好轉。從經濟發(fā)展和環(huán)境保護角度分析，滇池流域水污染防治滯后于經濟增長，污染物排放量遠超環(huán)境容量，特別是流域環(huán)境監(jiān)管方式與水污染防治的要求已不相適應，環(huán)境保護需求與當地社會經濟發(fā)展之間的矛盾日益突出。
從環(huán)境監(jiān)管方面看，滇池流域水環(huán)境監(jiān)測網絡和評價技術不能滿足流域環(huán)境管理的要求。水環(huán)境數據分散在多個部門、多個單位，形成數據孤島，水環(huán)境信息不完整、利用率低、傳輸滯后。所以迫切需要優(yōu)化流域監(jiān)測網絡，優(yōu)選流域水質評價指標，提升流域水環(huán)境質量表征能力，整合流域不同來源的水環(huán)境信息，建設流域水環(huán)境數據庫，搭建流域水環(huán)境監(jiān)控信息系統(tǒng)。
此外，缺乏有效的信息共享機制和數據平臺也是滇池流域污染治理的一個重要問題。原有管理方法和手段不能適應水環(huán)境保護的要求，迫切需要建設一個以現代流域綜合管理理論為基礎、以先進的理念和信息化技術整合、分析、評估與應用滇池流域水環(huán)境信息，整合多部門、多源數據的共享基礎平臺和技術服務平臺，并在此基礎上初步構建一個對滇池流域水環(huán)境進行實時監(jiān)控、對滇池水體水質進行長期預測預警、對具體治理項目進行評估，并能與流域其他管理部門進行信息交流與共享的技術支撐平臺。
■ 把水環(huán)境監(jiān)測技術體系和評價體系建設作為重中之重
水專項有關負責人表示，“十二五”期間，根據污染防治管理的需要，水專項充分發(fā)揮了國家重大專項的優(yōu)勢，集中創(chuàng)新、研究和實踐了一系列科技成果。其創(chuàng)新成果之一，就是突破水環(huán)境表征指標篩選、監(jiān)測與評估技術，構建監(jiān)測技術體系和評價體系，有效提升了水環(huán)境監(jiān)測數據的完整性和時空代表性。
他說，課題首次對滇池流域各級別控制的監(jiān)測點位采用加密監(jiān)測數據結果與歷史數據相結合，與環(huán)境管理的實際需要相結合，對滇池湖體、出入湖河流、流域湖庫的85個監(jiān)測斷面進行篩選，優(yōu)化了滇池流域水環(huán)境監(jiān)測網絡，全面客觀地反映滇池流域水環(huán)境質量狀況，增強了監(jiān)測數據的代表性，為實際監(jiān)測業(yè)務工作提供參考，為流域水環(huán)境綜合治理和管理決策提供科學支持。
在滇池流域關鍵特征指標優(yōu)選方面，課題組針對流域內同一條河流中的國控、省控和市控斷面因功能要求不同，監(jiān)測斷面的監(jiān)測指標不統(tǒng)一，各屬性監(jiān)測斷面水質無法用統(tǒng)一標準進行比較分析的問題，采用多元逐步回歸優(yōu)化模型，以綜合污染指數、水質指數、富營養(yǎng)化指數等為多目標參數，優(yōu)選出7項滇池流域污染的特征指標和10項流域內湖庫污染的特征指標，使其更能代表流域特征污染狀況，有利于對河流間、湖庫間的水質情況進行對比分析，對管理部門的污染控制與治理具有指導作用。同時，課題組研究探討了水環(huán)境變化與浮游藻類群落變化的對應關系，明確提出了適用于滇池藍藻水華不同發(fā)生階段的生物表征指標。
在構建滇池流域水環(huán)境監(jiān)測技術體系方面，課題組梳理了國內外水環(huán)境監(jiān)測分析方法現狀，補充完善藻密度測定方法，研究并驗證了《水質藻密度的測定對角線法》，獲得了完整的實驗室內和實驗室間的技術指標。據了解，該方法已在國家環(huán)境保護標準制修訂項目中立項。同時，課題組還開拓研究了藻密度自動檢測技術，研發(fā)了藻密度自動檢測儀樣機并獲得兩項發(fā)明專利；研發(fā)了水質安全預警儀，實現了傳統(tǒng)藻類生物毒性的自動化測試；研究建立適合滇池水體的藍藻熒光快速檢測法，并把該方法應用于整個滇池水體的例行及應急監(jiān)測。以流域為單元，優(yōu)化斷面為基礎，人工采樣及實驗室分析為主，現場快速應急檢測為輔，從例行、仲裁、服務、應急等四個方面構建了滇池流域水環(huán)境監(jiān)測技術體系。
在建立滇池流域多層次水環(huán)境評價體系方面，針對目前滇池流域水質評價方法單一、缺乏沉積物和生物評價方法等問題，課題組根據滇池湖體、出入湖河流、流域內湖庫的不同特點及污染特征，確定了評價指標分級標準，提出以滇池綜合水質指數為主的水質評價方法和以潛在生態(tài)風險指數為主的水體中沉積物評價方法以及基于層次分析法的水環(huán)境綜合評價方法；并且將水環(huán)境和沉積物這兩個既相互獨立又相互聯(lián)系的體系納入到同一個評價體系，建立了包括水質、沉積物及整個水體生態(tài)環(huán)境多層次水環(huán)境評價體系，解決了高原重污染湖泊水環(huán)境綜合評價的管理需求。
■ 流域水環(huán)境信息數字化建設為環(huán)境統(tǒng)一監(jiān)管提供了有效的信息支持
滇池課題的另一個創(chuàng)新成果，是突破了滇池流域水環(huán)境多元數據采集傳輸、融合共享及動態(tài)表征技術，構建了滇池流域水環(huán)境信息系統(tǒng)，實現了流域水環(huán)境信息數字化，為滇池流域水環(huán)境統(tǒng)一監(jiān)管提供信息支持。
針對滇池流域水環(huán)境信息分散、采集重復、缺乏有效的數據傳輸通道等問題，課題組通過多項技術創(chuàng)新，完成了滇池流域不同來源的水環(huán)境數據信息的采集，實現了流域多元環(huán)境數據可靠傳輸和異構數據庫無縫連接，以及分布異構數據源系統(tǒng)的流域各類多元數據采集與傳輸。
這位負責人說，過去滇池水環(huán)境信息分散于多部門而形成數據孤島、缺乏統(tǒng)一高效的環(huán)境信息共享平臺，這是過去滇池環(huán)境管理中存在的又一個問題。針對這一問題，課題組在整合滇池流域水環(huán)境多元數據基礎上，建立了兼顧多個部門、多個單位安全性、時效性、操作靈活性和訪問效率的異構數據交換系統(tǒng)，具備了環(huán)保、統(tǒng)計、國土、規(guī)劃、水文、水利、城建、農業(yè)等不同部門，多種類、多格式、多標準的水環(huán)境質量、水質自動監(jiān)測、飲用水水源地、水污染源、藍藻監(jiān)測，以及各類涉滇基礎數據的交換與共享的功能。
而針對水環(huán)境信息表征單一、不直觀、信息利用程度低等問題，課題組研究采用在傳統(tǒng)數據庫基礎上的融合空間信息仿真和模擬及表征技術，搭建流域水環(huán)境質量和污染源的實時監(jiān)控、入湖污染物總量動態(tài)監(jiān)控、水環(huán)境質量預測預報、污染治理項目評估的滇池流域水環(huán)境綜合管理技術支撐平臺，實現了涉滇基礎信息、點位信息、水環(huán)境質量及污染源、水質預測預報、應急事故模擬分析及預測等內容的動態(tài)展示，從而為滇池流域水環(huán)境綜合管理提供了可視化決策依據。
■ 在高原湖泊多目標復雜環(huán)境綜合管理決策控制技術上取得突破
據這位負責人介紹，“十二五”期間滇池課題的另一個創(chuàng)新，是突破了高原湖泊流域多目標復雜環(huán)境綜合管理決策控制技術，構建滇池流域水環(huán)境綜合管理專家支持系統(tǒng)，實現流域水環(huán)境管理智能化，為流域水環(huán)境管理供科學、全面和綜合的決策支持。
也就是說，通過數據模型，集成現有的文獻知識和專家意見，研發(fā)滇池流域污染源與水質動態(tài)實時監(jiān)控、入湖通量與污染物總量、水質預測預報、治理項目評估、應急決策管理等重點模塊，形成專家支持系統(tǒng)的推理機制，構建了流域水環(huán)境綜合管理專家支持系統(tǒng)，實現了流域水環(huán)境信息的自動采集、動態(tài)監(jiān)測、系統(tǒng)分析、整合及虛擬再現等多層次和多目標的復雜環(huán)境綜合管理決策。
課題組攻克了高原湖泊流域多目標復雜環(huán)境綜合管理決策控制技術。在數據流和信息流支撐下通過模型驅動，完成從總量控制到湖體水質預測的流域水環(huán)境管理控制技術集成，實現流域污染物從源頭產生量、途中輸送遷移到入湖水質響應的全過程數值模擬計算。使29條主要入湖河流各監(jiān)測斷面的總磷、總氮等特征污染物通量和入湖總量做到心中有數，并且通過滇池湖體總磷、總氮、葉綠素a等遷移、沉積、營養(yǎng)化與生化過程模擬，實現了滇池入湖河流和湖體短時間水質預測、長時間水質模擬、突發(fā)事故水質預測。并將多元環(huán)境數據的模型數據通過遠程可靠傳輸和異構數據庫無縫連接，實現流域水環(huán)境預測預報各類多元數據的可視化共享。
這位負責人說，為了使決策更加科學、規(guī)范和及時，課題組還建成了滇池流域水環(huán)境專家決策支持系統(tǒng)。這個專家決策支持系統(tǒng)整合了已有滇池水環(huán)境和相關基礎信息，集成現有的文獻知識和專家判斷，形成流域水環(huán)境綜合管理模型和方法庫。
專家決策支持系統(tǒng)通過構建滇池流域污染源與水質動態(tài)實時監(jiān)控模塊，實現滇池流域水環(huán)境監(jiān)測數據超標預警設備運行狀況監(jiān)控以及監(jiān)測數據查詢、對比分析、報表制作等功能的統(tǒng)一管理。
通過構建滇池流域入湖通量與污染物總量監(jiān)控模塊，實現河道總量模擬和流域排放監(jiān)控、總量控制；構建滇池流域水環(huán)境預測預報模塊，實現滇池流域水質短期、中長期和突發(fā)預測。
通過構建滇池流域應急決策模塊，實現流域水環(huán)境突發(fā)事件的應急決策、動態(tài)模擬和仿真。
通過構建滇池流域水污染治理項目評估模塊，完成了30個流域規(guī)劃項目的評估，實現規(guī)劃項目執(zhí)行目標考核任務落實情況、監(jiān)督管理、保障措施等五個方面的評估。
通過構建滇池流域專家評估模塊，實現滇池流域水污染治理項目的結果結論、報表分析、項目基礎信息、水質指標計算、總量指標計算、項目完成指標計算、項目投資計算、監(jiān)督保障指標計算和項目信息管理等的評估。滇池流域水環(huán)境專家決策支持系統(tǒng)的建設，實現了流域水環(huán)境的總量管理、預測預報、水污染治理項目評估和應急決策的科學性、系統(tǒng)性和有效性。
■ 在綜合管理技術平臺的研發(fā)和建設上不斷創(chuàng)新
記者了解到，滇池流域水污染防治綜合管理技術平臺包括信息數字化、支持多元化、管理智能化等系統(tǒng)。“十二五”期間，水專項滇池課題構建了以“數據中心——業(yè)務系統(tǒng)——信息發(fā)布”為主要功能的滇池流域水環(huán)境綜合管理技術支撐平臺，實現水環(huán)境管理信息數字化、支持多元化、管理智能化。
據水專項滇池課題負責人介紹，課題組通過數據共享機制，可將環(huán)境數據與水務、氣象、國土、滇管等部門數據庫對接，實現涉滇部門間異構數據的分級管理和交換共享。同時，制定了數據采集、傳輸、存儲、交換、整合的標準和流程，建立部門間數據交換機制，接入水環(huán)境質量數據、水質自動監(jiān)測、飲用水水源地、水污染源、藍藻監(jiān)測和知識模型方法數據，以及水文、氣象、土地利用等涉滇基礎數據，具備異構數據的分級管理和交換共享，形成了滇池流域水環(huán)境數據中心。
同時，課題還建立了流域水環(huán)境大數據的可視化分析管理業(yè)務系統(tǒng)，實現水質監(jiān)控預警、藍藻天地一體化監(jiān)測、流域污染總量管理、水質預測預報、治理項目評估和應急決策支持的等功能，大幅提升了滇池流域水環(huán)境管理的決策判斷能力。
據介紹，滇池流域水質監(jiān)控預警系統(tǒng)負責地表水自動監(jiān)測數據的管理，包括數據采集入庫，數據自動、人工審核，數據綜合查詢，數據圖表分析，統(tǒng)計報表生成，數據報警預警，數據導入導出等主要功能。
滇池流域藍藻天地一體化監(jiān)測平臺主要功能包括手工數據錄入，浮標站數據采集，衛(wèi)星遙感數據入庫，數據綜合查詢，數據圖形對比，數據統(tǒng)計分析，每周簡報生成，藍藻GIS演示等。
滇池流域水環(huán)境信息系統(tǒng)將兩個系統(tǒng)和水質常規(guī)監(jiān)測子系統(tǒng)合并組裝，可實時說清滇池流域水環(huán)境質量、開展滇池藍藻水華監(jiān)測與預警。
記者在采訪中了解到，課題組于2015年2月10日順利通過了云南省水專項辦對課題所建設實施的兩項示范工程的第三方評估。在實際示范應用過程中，滇池流域的水環(huán)境綜合管理技術支撐平臺打破了長期困擾滇池流域水環(huán)境管理的“信息孤島”的現象，實現了流域水環(huán)境信息的實時共享。
平臺將項目其他課題的“滇池流域入湖通量、污染物總量與水質預測預報”等研究成果進行了集成，形成具有動態(tài)實時監(jiān)控、入湖總量模擬、治理項目評估、應急決策管理等的專家支持功能。業(yè)務化運行的平臺每年為昆明市環(huán)保局及涉滇監(jiān)管部門提供150余份等各類報告、報表，并與監(jiān)察部門形成聯(lián)動監(jiān)管機制。該平臺達到了國內同行業(yè)集成創(chuàng)新應用先進水平。其整體的理念、規(guī)范和設計技術在國內首次使用，對今后我國流域水環(huán)境信息綜合管理、決策支持平臺建設具有極大參考指導價值，其中技術和數據方面的標準、規(guī)范為國家相關標準規(guī)范的制定奠定了基礎。
