三峽庫區(qū)

 
課題背景

2016年1月5日，習近平總書記在重慶召開推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展座談會,聽取對推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展的意見和建議并發(fā)表重要講話。他強調(diào)，當前和今后相當長一個時期，要把修復長江生態(tài)環(huán)境擺在壓倒性位置，共抓大保護，不搞大開發(fā)。要把實施重大生態(tài)修復工程作為推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展項目的優(yōu)先選項。生態(tài)環(huán)境部也指出：要強化資源整合與共享，制定統(tǒng)一信息管理與共享平臺，集成規(guī)范統(tǒng)一的“大數(shù)據(jù)”，形成“大平臺”“大共享”“大協(xié)作”，構(gòu)建支撐長江“共抓大保護”的科技格局。

“十一五”和“十二五”期間，國家水專項在流域水環(huán)境管理技術(shù)方面實現(xiàn)了共性關(guān)鍵技術(shù)的重點突破，為流域水質(zhì)目標管理提供了有力技術(shù)支撐。但相關(guān)課題多在單一流域開展，從國家層面看，長三角、珠三角、京津冀以及長江經(jīng)濟帶等大區(qū)域水環(huán)境水質(zhì)目標管理技術(shù)體系尚未得到系統(tǒng)集成，流域管理模型及參數(shù)的規(guī)范化、本土化不夠，水質(zhì)目標管理技術(shù)體系的規(guī)范化、標準化和信息化程度還有待提高，水質(zhì)目標管理平臺業(yè)務化應用不足。

“十三五”國家水體污染控制與治理科技重大專項“流域水質(zhì)目標管理技術(shù)集成系統(tǒng)構(gòu)建”課題（編號：2017ZX07301006）緊密圍繞項目總體研究目標，以實現(xiàn)長江經(jīng)濟帶（長江流域）水質(zhì)目標管理技術(shù)集成系統(tǒng)化、規(guī)范化、標準化為宗旨，集成水生態(tài)功能分區(qū)、環(huán)境基準標準、排污許可、水污染防治最佳技術(shù)、水環(huán)境風險防控等技術(shù)成果，應用現(xiàn)代信息技術(shù)，構(gòu)建長江經(jīng)濟帶（長江流域）水質(zhì)目標管理業(yè)務化平臺，有效提升長江經(jīng)濟帶等典型區(qū)域/流域水環(huán)境水質(zhì)目標管理能力。

課題主要包括3個子課題：長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理平臺構(gòu)建與業(yè)務化應用；流域水環(huán)境模型評估驗證關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與驗證系統(tǒng)構(gòu)建；基于水質(zhì)目標管理技術(shù)的洱海流域管理平臺業(yè)務化應用。

本課題負責單位為生態(tài)環(huán)境部南京環(huán)境科學研究所，參加單位有中國水利水電科學研究院、清華大學、生態(tài)環(huán)境部華南環(huán)境科學研究所和中國環(huán)境科學研究院等。

■ 長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理平臺構(gòu)建與業(yè)務化應用

在國家水專項“十一五”和“十二五”相關(guān)項目、課題研究成果基礎(chǔ)上，課題組依據(jù)“分區(qū)、分類、分級、分期”的流域水環(huán)境管理思路，系統(tǒng)評估了長江流域分區(qū)分類的生態(tài)環(huán)境問題；針對長江流域上游生態(tài)脆弱區(qū)和長江中下游沿江區(qū)域重化工業(yè)密集的污染特點，圍繞長江流域污染排放總量大、飲用水水源密布、流動源及碼頭眾多的水環(huán)境污染問題，緊密結(jié)合長江流域水環(huán)境管理的現(xiàn)實需求，開展了水質(zhì)目標管理單項技術(shù)適用性分析，形成了包括水生態(tài)功能分區(qū)技術(shù)、水環(huán)境基準標準技術(shù)、容量總量控制與排污許可管理技術(shù)、水污染防治最佳可行技術(shù)和水環(huán)境風險管理技術(shù)等五大類近百項技術(shù)，構(gòu)建了長江流域水質(zhì)目標管理技術(shù)體系。

在此基礎(chǔ)上，課題全面分析長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理的業(yè)務流程、功能性能與安全需求，基于長江經(jīng)濟帶水生態(tài)功能分區(qū)，兼顧不同類別水質(zhì)目標管理技術(shù)的協(xié)調(diào)性、銜接性和適應性，在遙感、GIS及數(shù)據(jù)挖掘、三維可視化等技術(shù)的支持下，將水質(zhì)目標管理技術(shù)模塊化及數(shù)字化，集成10項關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)構(gòu)建了長江經(jīng)濟帶（長江流域）水質(zhì)目標管理業(yè)務化平臺：

——建成了集長江經(jīng)濟帶（長江流域）58個駐點城市593個控制單元污染源及社會經(jīng)濟，長江干流、105條一級支流和重點湖庫、284個國控斷面的21類3萬多個數(shù)據(jù)文件的綜合管理數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)了跨系統(tǒng)、跨數(shù)據(jù)庫、跨業(yè)務的數(shù)據(jù)匯集及交換共享；

——根據(jù)上、中、下游不同的區(qū)域特征及水質(zhì)目標管理需求，篩選適用于長江經(jīng)濟帶流域/區(qū)域的流域污染負荷模型、河流水質(zhì)模型、湖庫水質(zhì)模型、水環(huán)境容量計算模型，以長江流域干流和一級支流為主，構(gòu)建了干支流一體的一維、分段二維的耦合水環(huán)境數(shù)學模型庫；

——建立了水生態(tài)功能動態(tài)分區(qū)與評估系統(tǒng)，選取長江干流及一級支流的國控監(jiān)測點位，包括國控水質(zhì)斷面（284個）、跨省界水質(zhì)監(jiān)控斷面、重點飲用水水源地取水口斷面，完成了面向長江經(jīng)濟帶（長江流域）593個控制單元水生態(tài)功能分區(qū)水質(zhì)達標動態(tài)評估；

——以國控跨界斷面水質(zhì)達標為約束條件，建立長江經(jīng)濟帶跨界國控斷面多目標達標的水環(huán)境容量、污染物動態(tài)通量計算方法及超標通量核算方法體系，構(gòu)建了長江經(jīng)濟帶（長江流域）容量總量污染通量監(jiān)管系統(tǒng)，實現(xiàn)了對跨界區(qū)COD、氨氮、總磷等主要污染物超標量及跨界通量動態(tài)超標監(jiān)控；

——開展了工業(yè)污染源、集中廢棄物處理場所、面源、�；穫}庫等風險源的風險評估，建成了集突發(fā)水污染事故預警響應、預測模擬、專家會商、應急處置為一體的風險預測預警系統(tǒng)，實現(xiàn)了長江經(jīng)濟帶（長江流域）突發(fā)事故的模擬與風險聯(lián)防聯(lián)控。

平臺以長江經(jīng)濟帶水環(huán)境綜合管理的數(shù)據(jù)流為中心，通過統(tǒng)一開放式接口，實現(xiàn)水質(zhì)目標管理數(shù)據(jù)共享“一張圖”，在水生態(tài)功能分區(qū)動態(tài)管理、數(shù)據(jù)匯交與共享、總量核算及排污許可管理、風險預測預警等方面實現(xiàn)了業(yè)務化運行，能夠有效規(guī)范整合平臺與各子系統(tǒng)成果，實現(xiàn)全景式水質(zhì)達標形勢研判、一體化風險聯(lián)防聯(lián)控，有效提升長江經(jīng)濟帶水環(huán)境綜合管理能力。

三峽庫區(qū)水環(huán)境治理管理系統(tǒng)助力水質(zhì)管理目標實現(xiàn)

2016年1月，在重慶市召開的推動長江經(jīng)濟帶發(fā)展座談會為長江治理開出了治本良方，提出要“共抓大保護、不搞大開發(fā)”，走“生態(tài)優(yōu)先，綠色發(fā)展”之路。

三峽工程作為世界上最大的水利樞紐工程，在防洪、發(fā)電、航運、水資源調(diào)度等方面發(fā)揮了巨大的綜合效益。三峽水庫作為我國重要的戰(zhàn)略淡水資源庫，維系著長江中下游生態(tài)環(huán)境健康和國家供水安全。“十一五”和“十二五”期間，國家水專項在三峽庫區(qū)流域布置了 12個課題，圍繞深大水庫水質(zhì)目標管理，開展了一系列創(chuàng)新研究，構(gòu)建了三峽水庫流域污染負荷解析及環(huán)境風險預測預警模型，定量解析了三峽水庫環(huán)境問題及污染源強特征，提出了三峽水庫污染物總量控制方案和水安全保障對策，完成了次級支流污染負荷削減、消落帶生態(tài)保護與水環(huán)境治理、流域生態(tài)屏障帶建設(shè)及面源控制、小流域磷污染綜合治理、支流水華及控藻等20多項關(guān)鍵技術(shù)的突破及規(guī)模化工程示范，形成了改善水環(huán)境的水庫群聯(lián)合調(diào)度、水生態(tài)環(huán)境感知技術(shù)系統(tǒng)及業(yè)務化運行平臺。

“十三五”期間，由中國水利水電科學研究院水生態(tài)環(huán)境研究所承擔的“基于水質(zhì)目標管理技術(shù)業(yè)務化應用的三峽庫區(qū)流域管理平臺（2017ZX07301006005）”子課題，以三峽庫區(qū)水生態(tài)環(huán)境問題為導向，結(jié)合課題組長期在三峽庫區(qū)系統(tǒng)研究的優(yōu)勢，在充分調(diào)研和收集“十一五”“十二五”國家水專項三峽庫區(qū)流域水質(zhì)管理成果的基礎(chǔ)上，對庫區(qū)水功能分區(qū)、污染總量控制、水生態(tài)變化預測等技術(shù)的科學水平及應用效果開展評估，進一步驗證和優(yōu)化了三峽庫區(qū)環(huán)境管理目標制定的關(guān)鍵支撐技術(shù)，通過整合集成三峽庫區(qū)水質(zhì)模型和其他相關(guān)技術(shù)，提升了自動傳感器的測量精度和穩(wěn)定性，校核了核心模型的參數(shù)，對水生態(tài)環(huán)境安全感知信息化和預測預警平臺進行了升級，水質(zhì)和水生態(tài)預測精度提高了10%，基本實現(xiàn)了平臺的業(yè)務化運行，有力支撐了流域水質(zhì)管理目標技術(shù)在三峽庫區(qū)流域的應用示范。

■ 流域水環(huán)境模型評估驗證關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)與驗證

針對水環(huán)境模型日益廣泛應用于流域水質(zhì)目標管理潛在的決策風險，課題系統(tǒng)開展了流域水環(huán)境模型評估驗證關(guān)鍵技術(shù)與驗證系統(tǒng)研究，促進我國水環(huán)境模型應用的規(guī)范化、標準化和本地化。課題調(diào)研和分析了我國流域水環(huán)境模型應用于流域水質(zhì)目標管理及決策的實際需求，針對模型類型、決策功能等特征，提出結(jié)構(gòu)特征、數(shù)據(jù)質(zhì)量、模擬性能、決策功能等技術(shù)要求；研究流域水環(huán)境模型評估驗證關(guān)鍵技術(shù)，建立技術(shù)清單，開發(fā)關(guān)鍵共性技術(shù)的計算機程序和工具箱；建立標準化的流域水環(huán)境模型評估驗證技術(shù)應用流程，形成相關(guān)技術(shù)指南。

課題在長江典型流域和洱海流域應用模型評估驗證技術(shù)框架，對受試模型的適用對象和條件、參數(shù)可識別性和取值合理性、模擬結(jié)果的不確定性、適宜的決策支持功能等進行功能性認定，提出輸入數(shù)據(jù)、參數(shù)率定、模擬精度等模型應用的技術(shù)要求；評估受試模型對于不同水環(huán)境特征和監(jiān)測數(shù)據(jù)條件的適用性以及相應的模型應用技術(shù)要求，同時提出受試模型對不同水環(huán)境應用的本地化參數(shù)取值建議。

課題研究建立了流域水環(huán)境模型評估驗證的測試案例庫以及受試模型的技術(shù)文檔庫；集成模型評估驗證技術(shù)工具箱、模型測試案例庫、受試模型技術(shù)文檔庫等核心組件，開發(fā)與流域水環(huán)境模型評估驗證技術(shù)指南相匹配的驗證系統(tǒng)，實現(xiàn)模型開發(fā)者、評估技術(shù)人員、管理部門等不同用戶間的動態(tài)交互；通過國內(nèi)外典型水環(huán)境模型的評估驗證，測試和完善驗證系統(tǒng)的功能；編制流域水環(huán)境模型驗證系統(tǒng)使用手冊，已實現(xiàn)業(yè)務化運行。

■ 洱海流域水專項成果評估與水質(zhì)目標管理技術(shù)集成平臺業(yè)務化應用

盡管洱海在水環(huán)境管理方面不斷創(chuàng)新，但仍未形成洱海水質(zhì)目標管理體系。針對目前已有水環(huán)境管理平臺信息傳輸及數(shù)據(jù)共享不全面、水華聯(lián)防聯(lián)控能力不足、已有工程評估管理不到位等問題，課題以洱海流域為典型示范區(qū)之一，開展基于水質(zhì)目標管理技術(shù)業(yè)務化應用的洱海流域管理平臺優(yōu)化升級，為地方科學治湖、精準施策提供技術(shù)支撐。

構(gòu)建技術(shù)體系，強化成果推廣

課題組在現(xiàn)有水質(zhì)目標管理技術(shù)及示范應用分析的基礎(chǔ)上，從經(jīng)濟、環(huán)境、社會三方面對水專項實施效果進行了評估，同時圍繞富營養(yǎng)化初期湖泊水質(zhì)目標管理的技術(shù)需求，按照“水質(zhì)改善、污染源信息化-重點工程優(yōu)化-藍藻水華動態(tài)監(jiān)控”的思路，優(yōu)選適用于洱海的治理及管理技術(shù)進行集成，補充了現(xiàn)有技術(shù)庫及管理手段，為洱海今后的保護治理提供了技術(shù)支持和決策依據(jù)。

實施長效保護，踐行綠色發(fā)展

結(jié)合富營養(yǎng)化初期湖泊特點，課題組圍繞流域功能定位，系統(tǒng)梳理洱海流域目前面臨的主要環(huán)境問題及保護治理需求，科學統(tǒng)籌發(fā)展與保護、區(qū)域與流域、當前與長遠、水環(huán)境與水生態(tài)，從空間管控優(yōu)化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)控、水資源統(tǒng)籌管理、污染源系統(tǒng)控制、生態(tài)修復與保護、流域綜合監(jiān)管等方面，分期、分區(qū)提出水環(huán)境保護具體措施，為洱海流域的綠色發(fā)展和水生態(tài)環(huán)境保護提供助力。

優(yōu)化管理平臺，助力精準管理

課題組在洱海已建平臺的基礎(chǔ)上，針對管理決策缺少定量分析、水華聯(lián)防聯(lián)控能力不足等問題，有效整合水專項取得的相關(guān)成果和監(jiān)測數(shù)據(jù)，開展陸域污染負荷核算、湖泊泥水界面營養(yǎng)鹽遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究、浮游動植物相互關(guān)系研究等，為多手段進行洱海藍藻水華預警提供了關(guān)鍵參數(shù)，支撐了平臺藍藻水華預報預警的的業(yè)務化運行，提升了流域智能監(jiān)管水平。

■ 課題成果技術(shù)帶來多重效益

課題負責人介紹：課題圍繞長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理的技術(shù)需求，研發(fā)了長江經(jīng)濟帶水生態(tài)功能分區(qū)、水環(huán)境基準標準、排污許可管理、水污染防治最佳可行技術(shù)，構(gòu)建了水環(huán)境風險預測預警等管理系統(tǒng)，建立了系統(tǒng)化、數(shù)字化、標準化的長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理平臺。課題重點解決了三大關(guān)鍵技術(shù)問題：適用于長江經(jīng)濟帶特征和差異化需求的水質(zhì)目標管理技術(shù)組合與成套化模式配套技術(shù)；涵蓋流域面源模型、河流與湖庫水環(huán)境模型等的流域水環(huán)境模型評估驗證系統(tǒng)；基于“互聯(lián)網(wǎng)+”與大數(shù)據(jù)耦合的區(qū)域/流域水質(zhì)目標管理平臺構(gòu)建等關(guān)鍵技術(shù)。

課題以典型區(qū)域/流域水質(zhì)目標管理技術(shù)體系集成與平臺建設(shè)為核心成果，主要構(gòu)建了3個平臺：長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理業(yè)務化平臺；流域水環(huán)境模型驗證系統(tǒng)；通過對洱海流域現(xiàn)有平臺的優(yōu)化升級，形成基于流域水質(zhì)目標管理技術(shù)應用的業(yè)務化平臺。

課題通過集成十大流域六大水環(huán)境管理技術(shù)，直接為各流域水環(huán)境污染提供全面的關(guān)鍵技術(shù)支撐，有利于引導建設(shè)資金的合理使用；課題構(gòu)建的長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理業(yè)務化平臺，將有效促進長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理技術(shù)體系的系統(tǒng)化、科學化、法制化、精細化和信息化，推進長江經(jīng)濟帶跨部門、跨區(qū)域、跨流域監(jiān)管與應急協(xié)調(diào)聯(lián)動機制建設(shè)，實現(xiàn)省際環(huán)境風險與應急大數(shù)據(jù)的共享與綜合應用。

課題相關(guān)研究成果的推廣意義重大，各類成果可應用于國內(nèi)其他水系的污染綜合防治及水質(zhì)管理，有利推動水污染綜合防治和水質(zhì)目標管理的科技進步，降低水質(zhì)目標管理成本。

通過課題實施，對“十一五”和“十二五”期間建立的多個流域水環(huán)境管理平臺進行了優(yōu)化和升級，并通過構(gòu)建長江經(jīng)濟帶水質(zhì)目標管理業(yè)務化平臺，大大提升沿江各省市水污染防治行政執(zhí)法能力、整體監(jiān)管能力和水污染事故應急能力，促進流域水環(huán)境質(zhì)量改善，推動環(huán)境保護工作的歷史性轉(zhuǎn)變。

課題促進了區(qū)域水污染物削減，水生態(tài)環(huán)境向良好趨勢轉(zhuǎn)變，生物多樣性得到恢復。課題提高了“十三五”期間流域水污染治理與水環(huán)境改善的綜合效果，帶動邊境地區(qū)社會、經(jīng)濟、環(huán)境的可協(xié)調(diào)發(fā)展。課題建立了適合區(qū)域/流域特色的水質(zhì)目標管理關(guān)鍵技術(shù)體系，為構(gòu)建水污染控制和水環(huán)境管理技術(shù)體系奠定了科學基礎(chǔ)。

崔爽

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