智慧治水在“智慧城市”和“智慧地球”理念的引導下應運而生，它不僅承載著中國信息化社會發展中“綠色管理、環境治理、生態文明”的歷史使命，還對改善人們生產和生活的智慧環境，提升水環境的治理水平，推進智慧城市向“低碳、綠色、和諧”和可持續的方向發展起著至關重要的作用。依據習近平總書記重要講話中“綠水青山就是金山銀山”及“網絡強國”的戰略思想，我國大部分地區開始積極踐行社會經濟信息化發展理念，全面推動以信息化、網絡化和智能化為主的智慧治水模式。

“水清岸綠，魚翔淺底”是人民群眾對水環境的美好暢想。但是我國當前水環境治理還存在著許多的問題，如城市污水治理不徹底，水環境污染難以控制；農村黑臭水體仍未明顯改善，河道內水質仍較差；水環境質量檢測處理能力低、當前污水處理的水平不足；排放強度仍然較大等。這些問題嚴重影響著我國的生態環境。而要進一步改善水環境治理現狀，實現從“治水”到“智水”，運用大數據、云計算等現代科技手段建立智慧水環境信息系統是必由之徑。

大數據手段在水環境生態治理中的優勢

環境數據龐大而冗雜，不同的數據從不同層面反映不同的水環境質量情況。除了一些與環境直接掛鉤的數據，還有一類為了改善水環境質量而進行污染控制的一類數據，例如環境管理業務的數據。而來自于互聯網的大量數據則進一步充實了水環境治理中的數據地圖。這些類別迥異的數據在完備的環境大數據背景下通過空間坐標和時間坐標的紐帶相互連接起來，并可以對各類數據進行各類關系的深度挖掘，再通過大數據技術分析，從中提取用以參考的可貴信息。

從水環境檢測的角度來看，大數據應用的優勢主要在于四個方面：

其一，可以有效提升水生態環境綜合的預警能力，在環境監測的基礎上為生態環境變化、自然災害以及環境應急提出預警；

其二，有利于環境管理部門強化水環境保護的科學決策水平，運用監測數據幫助政府部門執法，提高環境監管能力；

其三，提高環境健康風險評估能力，環境風險與健康之間的關系可以通過換季大數據的可視化進行展現；

其四，提升對公眾的環境服務能力，大數據可以把環境監測數據廣泛推向公眾，并利用物聯網、云計算等先進技術為公眾提供一個良好互動的環境監測平臺。

水環境由于時空尺度龐雜、污染物與污染介質交互效應復雜、涉及利益相關主體決策不確定性高等特點，因此需要通過云計算、多元數據同化、多尺度數據耦合、時空分配和化學物種分配等大數據技術手段對各種環境污染和其相關的數據進行多因素融合分析，及時準確地發現各種污染的根源，分析不同污染物的影響和演變規律，了解各種主要污染物的“前世今生”，全面地獲得污染物的變化規律和傳輸過程，通過這些信息來區分環境污染的輕重緩急，統籌規劃治理方案，分步推進污染治理，既要綜合治理也要重點突破。

大數據技術在水環境生態治理中的實際應用

自“十三五”以來，隨著《生態環境大數據建設總體方案》的實施，我國生態環境大數據逐步走上了快速發展的道路，賦能生態環境綜合決策科學化、生態環境監管精準化、生態環境公共服務便民化。相關部門紛紛啟動大數據建設工作，圍繞生態環境管理制度、監測設備、數據處理分析、平臺管理、業務應用等方面開展不同層面的研究和應用。

例如，國家水專項“國家水環境監測監控及流域水環境大數據平臺構建關鍵技術研究”項目，就針對國內水生態檢測技術、水環境監測網絡和水環境大數據分析等方面存在的問題，研發了水生態環境檢測技術和裝備，攻克了水生態環境監測智能評估與質量預測預警技術，構建了以大數據挖掘技術為核心的水環境管理大數據平臺。在此基礎上，國家流域水環境管理大數據平臺正在構建形成中。

各地水環境大數據治理平臺也在陸續上線發揮作用中。例如，江西省自2021年起實施水環境決策支持及管理系統大數據平臺建設，構建“大數據+治水”，不斷推動水生態環境領域治理體系和治理能力現代化，至今已經實現了全省水生態環境管理一張圖、一個清單、一套報表、一個閉環管理。通過動態匯聚全省346個水質考核斷面手工監測、自動監測數據，實時監控展示全省水環境質量變化情況，實現水環境管理“一張圖”；通過污染源與水質斷面的內在關聯，可顯示污染物從產生、排放、入河的全鏈條管理，實現污染源管理“一個清單”；通過系統統計分析，可生成水環境質量預警、水環境容量分析等，實現數據分析“一套報表”；根據水質斷面超標情況，通過下達任務督辦單，系統形成從任務開始到處置結束全流程督辦，實現任務督辦“一個閉環管理”。

該系統還運用大數據關聯技術，建立了水質超標溯源模型，對存在超標的斷面進行后臺分析，通過計算關聯超標斷面上游的企業廢水在線監控數據，篩選分析各企業對自動站超標的貢獻率，快速發現問題，推動精準執法、精準治污，全面助力全省水環境質量監管實現數據化、科技化、智能化。

多年來，清研集團深耕智慧城市信息化市場，充分融合物聯網、云計算、人工智能、大數據挖掘等技術手段，結合清研城市管理研究團隊研究咨詢實戰經驗，將信息、技術、設備與管理需求有機結合，積極助推城市水環境治理領域的數字化、智能化轉型。

例如，清研深入參與首都河湖水生態環境檢查監測，通過自主研發河湖檢查系統，與北京市河長制湖長制管理信息系統有效對接，全方位研究、評估全市河湖環境變化規律，并提出改善河湖環境的意見建議，在智能水環境治理實踐中作出貢獻，積累經驗，給出了自己的精細化“智水”方案。

基于大數據技術的水環境治理不足與展望

雖然大數據為解決各種水生態環境問題提供了新的機遇，然而水生態環境大數據的大規模應用才剛剛起步，方興未艾。水生態環境大數據的真正實施在數據開放和共享、大數據處理技術、資金投入、專業人才、應用創新和數據管理等方面還面臨著諸多挑戰。

1、數據共享方面

生態環境大數據需要整合和集成多部門多來源的數據，包括政府、企業和個人。不同類型的水環境相關數據相互連接、碰撞和共享才能釋放大數據的價值。因此，想要挖掘隱藏在生態環境大數據背后的潛在價值，實現數據共享是關鍵，也是解決生態環境問題的前提和基礎，然而，實現數據共享還面臨巨大挑戰，我國生態環境方面的數據涉及多領域、多部門，這些部門大都有著自己的數據平臺而不互通，數據孤島現象并不少見。同時大部分數據也只是公開，而非開放，許多數據躺在檔案柜中無人問津也難以利用。

2、技術創新和人才方面

企業和政府還需要在一定程度上摒棄“拿來主義”態度，在水環境大數據中具體應用到的計算機技術與算法方面需要加強自身的深入理解，培養自己的人才和技術儲備，尤其是需要培育懂得生態環境、土壤水文等專業領域知識并且理解計算機、統計學乃至人工智能等技術的復合型人才人員。

3、網絡和數據安全方面

水環境大數據乃至于整各生態環境大數據領域都存在著一定的安全隱患。大數據在水生態治理中的運用中，采集、傳輸、存儲、挖掘、分析和應用的過程中都面臨外部網絡攻擊和人為操作不當造成數據信息泄露的風險，尤其是在野外水域生態環境監測的海量數據如果涉密，為不法分子獲取后果不堪設想。因此, 我國未來應加強生態環境大數據安全技術研發、生態環境大數據信息安全體系的建設和管理等。

總而言之，大數據水環境生態治理起步不久，還需要更多“智水”的實踐與思考。需要加強統籌部署，不要為了建設而建設，結合需求去解決問題；從行業層面和城市范疇統一智慧水環境標準，消除“數據孤島”、實現信息共享。

撰稿 | 溫曉波 徐丹 清研集團智慧生態環境研究部研究員

編輯 | 陳澤璽

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