流水不腐 清波常在 国家水专项助力无锡滨湖城市河网水环境提升
慧聪水工业网 太湖滨湖城市地处长江中下游，属于典型的平原河网区，区域经济发达、人口稠密。其中，江苏省无锡市蠡湖周边城市河网区的现状是水系闸坝阻隔，连通性差；地势平坦，水体流动性弱；工程众多，缺乏统筹调度；城镇化率高，污染负荷强，特别是外源高藻胁迫特点显著，清水难以入城，河网多有Ⅴ类和劣Ⅴ类水体，城市河网水环境面临严峻挑战，与无锡市作为太湖之滨的明珠城市形象不符。
滨湖城市河网水环境综合调控系统平台主要功能模块
针对滨湖城市河网水环境问题，水体污染控制与治理科技重大专项设置了“梅梁湾滨湖城市水体水环境深度改善和生态功能提升技术与工程示范”项目之课题二“基于滨湖城市河网水质改善的水环境综合调控技术与工程示范课题”（2017ZX07203-002），由水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院牵头，联合南京大学、河海大学、中国科学院南京地理与湖泊研究所、上海勘测设计研究院等多家单位，为无锡滨湖城市河网水环境提升提供科技支撑。
以全链条研究思路为指引，制定目标导向的技术路线
课题在无锡市蠡湖周边城市河网区设定了综合示范区，北以梁溪河为界，东至京杭大运河，南至曹王泾，西至五里湖的全部范围，面积约36.45平方公里，区域内主要河道有16条，闸泵站20余座。项目以水环境提升、水生态系统构建为目标，坚持系统治理理念，围绕控源截污、水系连通、动力调控、生态修复、长效保障等关键环节，分别从基础理论、关键技术、决策平台层面开展研究工作。
区域河道受蓝藻胁迫、环湖闸坝阻隔、内部封闭性生态治理以及工程施工等影响，水系破碎，难以形成互联互通的生态补水格局。示范工程采用“问题诊断—技术研发—现场验证—集成示范”全链条研究思路，突破了水动力调控指标阈值技术，研发了耦合模型—决策系统—信息化工程数据智能互馈动态计算、在线预报预警滚动计算接口配置和决策优选的水环境综合调控技术，确定了河网水动力调控阈值，识别计算了城市河网区面源污染及负荷量，基于江苏省太湖地区整体水文—水动力模型，构建与示范区嵌套的精细化河网模型，在现场观测试验验证的基础上，分析梁溪河—骂蠡港—金城湾公园—大运河沿线及周边河湖的水动力及水质特征，制定闸泵联合优化调度方案，近远期相结合，构建了蓝藻期与非蓝藻期水环境调控、应急调度预案集。
课题基于B/S架构，构建滨湖城市河网水动力、水质、视频监控的信息化监测站网体系，统一数据传输与交互协议，与系统实时对接，利用决策调度预案集与决策优选算法，最终以芦村河出口考核断面TN、TP浓度降低20%以上为治理目标，开发滨湖城市河网水环境综合调控系统平台，并部署在线业务化运行。
制定近远期生态补水方案，全面改善河网水动力
示范项目因地制宜，在对水源、引水水量分析的基础上，通过调查示范区内主干河道的水质状况、周边点面污染来源解析等信息，模拟分析区域内河道槽蓄量与水环境容量，基于大量现场原型观测与室内试验研究，确定了动力调控阈值与河网适宜的生态基流。基于流域、区域闸泵联合调度视角，有效调控梅梁湖泵站、仙蠡桥南枢纽、张巷浜节制闸、骂蠡港节制闸、曹王泾节制闸、芦新桥闸站、芦村河闸站、五里湖地涵等水利工程群，精准抬升梁溪河水位、有效控制金城湾公园水位，形成梁溪河—金城湾—大运河的三级水位运行体系，保障了河网“小桥流水”的有序流动状态。
“找水源”。示范区北以梁溪河为界，东至京杭运河，南达曹王泾，西到五里湖。其中梁溪河水来自太湖，水量充足、水质优良，但夏秋季受太湖蓝藻影响无法引流；京杭运河作为区域通航河道，水量充足，但水体长期浑浊且水质不稳定；曹王泾沿线生活区密布且处于示范区下游，水质相对较差；五里湖水质较优，但有严格的景观水位控制，在目前的封闭治理状态下主要依靠雨水补给，水量有限，经过计算夏季弃水水量有较高保证率，因此梁溪河与五里湖弃水可考虑作为示范区生态补水水源。
“定路线”。由于梁溪河受蓝藻胁迫影响，不能长期引水，因此需分别制定非蓝藻期及蓝藻期的生态补水路线。非蓝藻期梁溪河、五里湖均可作为生态补水水源，骂蠡港以东片水系的金城湾公园为核心区，形成梁溪河—骂蠡港—金城湾公园—芦村河—曹王泾的生态补水路线。骂蠡港以西分为两个独立片区，其中上片的西新河、小渲河、线泾浜、庙东浜均独自运行，适度建设河道生态处理措施；下片形成五里湖—陆典桥浜—蠡溪河—河北洚—骂蠡港的生态补水路线。蓝藻期仅五里湖作为水源地，形成五里湖—金城湾公园—芦村河、五里湖—陆典桥浜—蠡溪河—河北洚—骂蠡港两条补水路线。远期，通过区域水利工程联合调度、骂蠡港口源头灭藻净化，实现河湖全年有效连通，实现蓝藻期骂蠡港与金城湾公园有效连通。另外，通过新建两座溢流堰，利用河网闸泵工程动力调控，营造金城湾公园水体夜蓄昼排、动态蓄泄的运行状态，同时打造跌水景观，增加水体停留时间，满足草型湖泊生态净水需求，惠及芦村河、曹王泾等周边河网，通过生态修复措施，打造清水流动的生态绿色公园，实现河湖共治。
“看效果”。根据制定的生态补水方案，开展现场同步原型试验。试验前芦村河属于黑臭水体，骂蠡港、曹王泾、金城湾公园水质都是劣Ⅴ类，经过连续三天的综合调控，试验后芦村河水质达到Ⅴ类，骂蠡港、曹王泾、金城湾公园在不考虑总氮的情况下水质均达到Ⅲ类。特别是在芦村河南湖大道附近人来人往，曾经，河水臭味熏天让附近居民苦不堪言，经过河道时往往掩鼻加快脚步。那时，芦村河属于黑臭河道，氨氮浓度甚至超过5mg/L，溶解氧浓度长期低于2mg/L。示范工程正常运行后，以水系连通、动力调控的生态补水为核心，综合实施了控源截污、河道清淤、生态工程、活水工程以及信息化长效保障相关配套工程。第三方监测数据与评估结果表明，示范工程实施后河网平均总磷、总氮分别降低了33.8%、30.2%，芦村河核心示范区总磷、总氮分别降低了27.4%、28.3%，区域溶解氧浓度长期维持在4mg/l以上，透明度提升了21.3%，水质改善效果显著，推动河湖向健康状态过渡。
构建综合调控平台，实现水环境长效管控
滨湖城市河网水环境综合调控系统将物联感知—预报预警—动态模拟—决策优选的全过程适时干预技术有效融合，基于B/S架构，以实时监测与预报结果为驱动，以水文—水动力—水质一体化模型为核心，以工程调控为手段，以运行效果为目标，集成了水环境综合调控预案集，并开发实时监测、调控方案、预报预警、预案管理四个核心功能模块。系统已在阿里云部署运行，自动发布水环境综合调控预案，作为城市河网水环境提升的智能管理平台，可为水利、生态环境等相关部门提供预报和调度服务。
实时监测：以水利分区为单元，在区域内布控了水文、水动力、水质、视频、工程运行等物联感知监控站网，实时采集并以图表形式展现全要素监控信息。在线提供区域降雨量，河网水位、水质（氨氮、总磷、总氮、溶解氧、浊度、电导率等），视频（水利工程运行状态，水尺、蓝藻、闸门开度识别），水利工程（闸门、泵站、涵洞）运行过程等数据的查询与下载。建立了实时监测数据与模型数据的交互机制，为模型计算提供数据支撑。
调控方案：基于水环境综合调控决策预案集与调控阈值，当区域河网发生水位异常、水质恶化时，系统以感知与模型联合驱动，自动启动模型计算，并触发调度方案优选程序，推送最优调控方案。调度人员可根据系统推选的不同调度方案，查询与对比河网水动力、水质效果，并执行调度。
预报预警：系统与实时雨情、水情、工情数据对接，在线滚动预报未来24小时城市河网区内任意关注点位的水位、流量、水质变化过程，发布预警信息。
预案管理：系统集成了滨湖城市河网区蓝藻期、非蓝藻期、应急期水环境综合调控预案集，共包括18组预案，可以查询、管理、更新调度预案信息。
统计报表：系统可以柱状图、曲线图等形式展示预案执行情况、预案优选成功率、系统运行时间/用户使用信息、监测数据统计报表、预案结果分析等数据统计对比信息，为直观掌握一段时间内工程的运行状况提供数据支持。同时可以图表或者报表的形式输出统计分析结果。
系统管理：对整个系统进行后台管理时，可以添加站点、添加方案、调整用户权限。系统具有数据、模型、预案集的更新迭代能力，可以通过系统查询、管理、年度更新调度预案信息和模型信息。
滨湖城市河网水环境综合调控系统平台可在线自动发布水环境综合调控预案，水位调控精度可以达到厘米级，调控预案优化选择成功率达到90%以上，科学精准调控为区域清水再生、水质全面改善与生态恢复提供了科技支撑，为地方水利部门科学调度提供了决策工具，最终实现示范区稳定运行后，出口断面月平均TN、TP浓度降低20%以上的治理目标。
