梁山县“一河两湖”水环境精细化监管平台
案例摘要
为深入贯彻落实习近平生态文明思想，践行绿水青山就是金山银山理念，全面推进美丽中国建设，梁山县积极探索生态环境监测数智化转型，推动监测能力与监测质量双提升，加快建设现代化水生态环境监测体系。梁山县实施了“一河两湖”水环境精细化监管平台项目，打造先进的、智慧化的数字窗口，通过强化科技赋能全面提高跨流域精细化管理水平，为水生态环境质量提升保驾护航。
平台主要包括水环境监测网络、智能预警报警系统、水污染精准溯源体系、多部门联防联控机制。
1.通过搭建高密度水环境监测网络，全面支撑县域重要断面实时监测，并结合卫星遥感、环境气象等多源数据，构建全天时、全天候、大范围、多动态的立体监测；
2.基于多源融合数据，对水体污染物浓度进行实时跟踪汇总，自动分析、识别异常污染行为，提供实时水质异常信息报警；
3.基于综合监测、异常报警、“水基因”信息，对水质突发异常情况进行综合溯源，快速锁定污染源；
4.建立跨区域、跨部门的联防联控管理体系，实现“责任分解、区域联动、部门协同”监管模式创新与转变。
实施背景
梁山县作为济宁市唯一沿黄县(市、区),地处黄河流域生态保护和高质量发展国家战略、大运河文化带建设国家战略交汇枢纽，南水北调东线战略性工程(南四湖一东平湖)跨境而过，地理位置优越；县域内河湖纵横、河网密布，水环境安全尤为重要。
此前，梁山县水生态环境监测以传统人工监测手段为主，时效性、连续性监测能力不足，水质波动预警能力较差，无法全面反映河湖水质变化状况。为满足现代化水生态环境监测体系建设要求，构建水质监测、预警、溯源、监管、指挥体系，梁山县建设“一河两湖”水环境精细化监管平台项目。
实施目标
通过利用大数据、人工智能等先进技术手段，融合卫星遥感信息数据、高分辨率气象信息、水质微站数据、无人监测船、移动监测设备等，实现高精度的水环境质量连续监测,支撑精细化监察、排污口排查等工作，打造流域水环境监管试点项目。
1.落实黄河流域“国家战略”,保障黄河干流总氮持续改善。
2.确保国控断面水质安全，保障“一泓清水永续北上”。
3.实现全域27处断面、24处闸口在线监管，全天候、全天时掌握水质、水情变化。
建设内容
1.织密水环境监测网络，补齐监测短板
①固定自动监测站点，构建高密度水环境监测网络。在重要河流湖泊断面布设27处监测设备，监测指标包括常规水质五参数、氨氮、化学需氧量、水基因图谱，监测周期达小时级，实现对水质变化的实时、准确监测，提高水环境质量的监控能力。
②便携式移动溯源监测设备，增强水质快速分析响应能力。利用智能传感器技术，实现对水质五参数、氨氮、化学需氧量等多参数浓度的实时监测，并支持水基因图谱处理与水基因溯源。面向便携应用场景下的水质监测需求，能够弥补固定监测手段的不足，大幅提升巡检效率及移动指挥能力。
③智能监管无人驾驶环保巡逻船，实现全时段自动巡航。以无人船、摄像系统为基础，集成定位、导航与控制设备，搭载多种监测设备，以遥控或自主的工作方式对河流湖泊进行自动监测作业。无人船监测可以做到覆盖整个水面，采集水域信息、自动绘制水质分布图，一旦发现水质数据超标区域，可实现实时报警，回传定位和监测数据，提升安全预警能力，为后续溯源和整改整治提供数据支撑。面对突发情况时，无人船航测可快速追踪污染源位置，协助制定应急方案。实现河道隐蔽角落、人力无法到达区域河道水环境巡查，是对人工巡查的有力补充。
④闸口视频监控，助力城市防汛及河湖应急管控。实时监控京杭运河沿线重点闸口开启情况，支撑分析支流水体对京杭运河水质影响，有效保障京杭运河水质。同时，为城市防汛泄洪、突发水环境应急管控提供瞬时信息，易于水流量调控。
2.智能预警报警，提高应急响应能力
数智监测中心基于污染源数据、高密度水质监测网络数据，对污染物浓度进行实时汇总跟踪，自动识别重点污染区，跟踪并分析异常污染特征，掌握水质变化规律，及时监测、发现和响应污染问题。并结合水动力模型及污染扩散模型，实现快速模拟污染物迁移扩散过程，进而辅助实现水环境污染事件的预警目的。
3.水污染精准溯源，快速锁定处置污染源
构建梁山县排口“一口一档”,收集记录污染源、排口基础资料及水质数据，建立污染源数字化台账，实现河流一排污口一污染源信息的关联建设。采集梁山县212个排口、6大污水行业和31个重要断面水体标本，采用数字衍生技术将水质数据转化为具有行业特点或区域特点的“水基因”图谱，建立本地“水基因”图谱库。搭载“水基因”溯源监测设备的水质监测站及便携式移动溯源监测设备检测水质“水基因”并自动比对“水基因”图谱库，相关汇水区内一旦发生污染超标情况，可直接“按图索骥”,快速查找污染源，锁定污染成因。
4.多部门联防联控，精准调度水环境执法
监测中心基于软件平台的联防联控机制，巡查人员现场发现异常污染情况，通过移动端APP将相关情况直接反馈至责任单位。接到通知后，相关人员及时处理，整改完成后，通过手机APP反馈现场整改情况，移动端搭配智慧监管平台，实现了“发现—转办—整改—反馈—核查”的闭环监管。
实施效果
监管平台有效拓展了水环境监测在高时空覆盖、高频率监测、精准溯源等方面的应用，借助“水基因”+“天地一体”大数据，全面提升了黄河流域、南四湖流域、东平湖流域水环境监管能力。项目运行后，全力保障了河湖水质安全；2023—2024年，黄河总氮持续改善；2023年，国控断面水质达到地表Ⅱ类水标准，水质改善全省第9;2024年，国控断面再次实现月月达标；因水质改善，梁山县成功入选省政府“2023年度生态环境领域真抓实干成效明显督查激励县”;同时，助力京杭大运河(梁山港至通航闸段)成功入选山东省第一批省级美丽河湖优秀案例。项目及相关成果获央广网、中国环境报、济宁电视台等专题报道，并获得2024年“数据要素×”大赛山东分赛济宁选拔赛一“绿色低碳”赛道一等奖。
从经济上，平台借助卫星扫描、大数据等信息化监管手段对多流域水环境进行实时监管，减轻了监管现场定期调查的压力，从人力、物力等方面降低了环境监测、监管、执法成本。社会方面，平台进一步织密全县水环境监测网络，提升了水环境监测、溯源能力，为全县生态文明建设提供了强有力支撑，探索出“美丽中国”建设梁山路径。
图1总体架构图(注：项目总体架构以基础数据服务、技术支撑服务、平台展示服务三个层面来为整体项目提供数据、技术、平台三大支撑，实现通过科技化的支撑手段为水环境污染防治精细化管控提供水环境大数据支撑、水环境问题科学指导、保水人员统筹调度、水环境分析评估的全方位管控支撑)
图2梁山县本地“水基因”库(注：采用数字衍生技术将水质数据转化为具有行业特点或区域特点的“水基因”图谱，建立本地“水基因”图谱库)