孫連鵬：如何以管網為核心構建“源-網-廠-河/流域”全過程智慧管控？

時間：2024-12-09 09:51

來源：中國水網? ?

作者：陳偉浩

在佛山水業舉辦的“佛水高質量發展大會暨佛山水業集團60周年活動”上，中山大學環境科學與工程學院院長孫連鵬提出了水環境全過程智慧管控的思路，就是以流域為單元，堅持“一張藍圖繪到底”的理念，對工業園區、生活小區、污水處理廠、各類排水管網及設施、道路、河湖等涉水環節進行全面摸查，統籌規劃，科學實施水環境治理項目，構建“源、廠、網、河”一體化管理機制，實現對水環境全流域、全流程管控，上下聯動，提升排水系統整體運行效能，穩固水環境治理成效。

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孫連鵬

01環境管控成效不穩定，缺乏系統思路及現代化智慧化技術手段

“十三五” 以來，我國水環境逐步向好，2021 年底地表水三類水體以上達 84.9%，“十四五” 期間也有明顯進展，2024 年 8 月數據顯示全國2023 年地表水優良率提升至 89.4%，超出 “十四五” 規劃目標 4.4 個百分點。

“雖然水環境綜合治理取得了顯著成效，但全國水環境質量改善不平衡、不協調的問題依然存在，面源污染防治仍是薄弱環節，黑臭水體消除從根本上難度還比較大，‘三水’統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，包括各種提標改造，導致水環境質量不穩定；二是整體統籌不夠，普遍存在“頭痛醫痛、腳痛醫腳”的情況，缺乏系統治理思路；三是治理技術現代化不夠，智慧化水平有待提高。

02水環境智慧管控的關鍵

“安全與效率是水環境管控的兩大關鍵要素。”孫連鵬強調，安全要求能夠快速識別水環境變化并及時應對，如同人體體檢，即使未出現明顯問題，指標變化也可能預示風險。水環境變化迅速，更需精準識別并降低風險；提高效率實際上也是降低成本，通過各種技術優化減少資源與能源投入，從而減少碳排放。

近些年，國家相繼發布了《全國“十四五”農村供水保障規劃》、《關于大力推進智慧水利建設的指導意見》等一系列政策，其中，智慧化被頻繁提及。孫連鵬認為，智慧化將成為水環境管控未來發展的重大趨勢。

水環境智慧管控的關鍵，一是要明確的機理、大數據（大量的數據和可靠的數據）；二是建立機理模型或/和數據模型，明確數學關系；三是少滯后的控制，全局的優化和協調。

03以管網為核心，構建“源網廠河”全過程智慧管控

”水環境管控的問題大都來自于管網，因為它連接著源頭、污水廠與河流等所有關鍵環節，管控管網就相當于管控了水環境的全過程。”所以孫連鵬提出要以管網為核心，以流域為單元，堅持“一張藍圖繪到底”的理念，對工業園區、生活小區、污水處理廠、各類排水管網及設施、道路、河湖等涉水環節進行全面摸查，統籌規劃，科學實施水環境治理項目，構建“源、廠、網、河”一體化管理機制，實現對水環境全流域、全流程管控，上下聯動，提升排水系統整體運行效能，穩固水環境治理成效。

在智慧管網方面，一是要基于圖像識別的排水管道缺陷智能評估技術，對存量污水管網、納污暗渠開展清淤及CCTV檢測工作，準確、高效、批量式處理海量的存量數據；二是要開展管網健康度的仿真評估技術，實現排水管網健康度定量分析，修正水力模型；三是基于管網健康度的排水管網水力模型構建及模擬技術，模擬及評估不同工況下的管網運行情況，提出管網優化及內澇預警方案。

智慧水廠建設方面，一是要建立機器學習智慧預測模型，探究水質指標的變化關系，實現對常規污染物、新興污染物的在線準確預測；二是分析污水處理廠中各個處理設施之間的關系、水質參數，建立多目標過程智慧管控與預測模型，實現全局角度的處理單元水質智慧控制；三是根據數據挖掘和過程控制的處理、優化中探尋關鍵性影響因素和結論，建立減污降碳評估體系，實現污水處理廠“提質增效、低碳運行” 。

在河流水環境的智慧建設過程中，應使用多元監測的手段來構建水力模型，包括無人船的水質移動監測及污染溯源技術、大數據及模型的污染溯源技術。然后以“一張藍圖繪到底”的理念，將所有的數據放到一個體系里面，做到全數據一個庫，全流域一張圖，從而構建一個“天上+地表+地下”及“固定+移動”的“源-網-廠-河/流域”水環境智慧監管平臺。

最后孫連鵬強調，當前，智慧化工具和技術層出不窮，這背后，幾個關鍵問題尤為突出：首先，數據的準確性是基礎中的基礎，任何偏差都可能導致后續分析的誤導；其次，數據的多少也非常重要，沒有足夠的數據支撐，任何智能算法都難以發揮其應有的效能；最后，也是最為核心的一點，即機理的缺乏。如果我們對于水環境問題的內在機理理解不夠深入，那么即便擁有海量的數據，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境問題，我們必須在確保數據準確性和充足性的同時，不斷深化對問題機理的研究和理解。

編輯：李丹

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