孙连鹏：如何以管网为核心构建“源-网-厂-河/流域”全过程智慧管控？

在佛山水业举办的“佛水高质量发展大会暨佛山水业集团60周年活动”上，中山大学环境科学与工程学院院长孙连鹏提出了水环境全过程智慧管控的思路，就是以流域为单元，坚持“一张蓝图绘到底”的理念，对工业园区、生活小区、污水处理厂、各类排水管网及设施、道路、河湖等涉水环节进行全面摸查，统筹规划，科学实施水环境治理项目，构建“源、厂、网、河”一体化管理机制，实现对水环境全流域、全流程管控，上下联动，提升排水系统整体运行效能，稳固水环境治理成效。

01 环境管控成效不稳定，缺乏系统思路及现代化智慧化技术手段

“十三五” 以来，我国水环境逐步向好，2021 年底地表水三类水体以上达 84.9%，“十四五” 期间也有明显进展，2024 年 8 月数据显示全国2023 年地表水优良率提升至 89.4%，超出 “十四五” 规划目标 4.4 个百分点。

“虽然水环境综合治理取得了显著成效，但全国水环境质量改善不平衡、不协调的问题依然存在，面源污染防治仍是薄弱环节，黑臭水体消除从根本上难度还比较大，‘三水’统筹治理还处于起步阶段。”孙连鹏介绍。

具体而言，一是对源头治理不够重视，尤其偏重末端治理，包括各种提标改造，导致水环境质量不稳定；二是整体统筹不够，普遍存在“头痛医痛、脚痛医脚”的情况，缺乏系统治理思路；三是治理技术现代化不够，智慧化水平有待提高。

02 水环境智慧管控的关键

“安全与效率是水环境管控的两大关键要素。”孙连鹏强调，安全要求能够快速识别水环境变化并及时应对，如同人体体检，即使未出现明显问题，指标变化也可能预示风险。水环境变化迅速，更需精准识别并降低风险；提高效率实际上也是降低成本，通过各种技术优化减少资源与能源投入，从而减少碳排放。

近些年，国家相继发布了《全国“十四五”农村供水保障规划》、《关于大力推进智慧水利建设的指导意见》等一系列政策，其中，智慧化被频繁提及。孙连鹏认为，智慧化将成为水环境管控未来发展的重大趋势。

水环境智慧管控的关键，一是要明确的机理、大数据(大量的数据和可靠的数据)；二是建立机理模型或/和数据模型，明确数学关系；三是少滞后的控制，全局的优化和协调。

03 以管网为核心，构建“源网厂河”全过程智慧管控

”水环境管控的问题大都来自于管网，因为它连接着源头、污水厂与河流等所有关键环节，管控管网就相当于管控了水环境的全过程。”所以孙连鹏提出要以管网为核心，以流域为单元，坚持“一张蓝图绘到底”的理念，对工业园区、生活小区、污水处理厂、各类排水管网及设施、道路、河湖等涉水环节进行全面摸查，统筹规划，科学实施水环境治理项目，构建“源、厂、网、河”一体化管理机制，实现对水环境全流域、全流程管控，上下联动，提升排水系统整体运行效能，稳固水环境治理成效。

在智慧管网方面，一是要基于图像识别的排水管道缺陷智能评估技术，对存量污水管网、纳污暗渠开展清淤及CCTV检测工作，准确、高效、批量式处理海量的存量数据；二是要开展管网健康度的仿真评估技术，实现排水管网健康度定量分析，修正水力模型 ；三是基于管网健康度的排水管网水力模型构建及模拟技术，模拟及评估不同工况下的管网运行情况，提出管网优化及内涝预警方案。

智慧水厂建设方面，一是要建立机器学习智慧预测模型，探究水质指标的变化关系，实现对常规污染物、新兴污染物的在线准确预测；二是分析污水处理厂中各个处理设施之间的关系、水质参数，建立多目标过程智慧管控与预测模型，实现全局角度的处理单元水质智慧控制；三是根据数据挖掘和过程控制的处理、优化中探寻关键性影响因素和结论，建立减污降碳评估体系，实现污水处理厂“提质增效、低碳运行” 。

在河流水环境的智慧建设过程中，应使用多元监测的手段来构建水力模型，包括无人船的水质移动监测及污染溯源技术、大数据及模型的污染溯源技术。然后以“一张蓝图绘到底”的理念，将所有的数据放到一个体系里面，做到全数据一个库，全流域一张图，从而构建一个“天上+地表+地下”及“固定+移动”的“源-网-厂-河/流域”水环境智慧监管平台。

最后孙连鹏强调，当前，智慧化工具和技术层出不穷，这背后，几个关键问题尤为突出：首先，数据的准确性是基础中的基础，任何偏差都可能导致后续分析的误导；其次，数据的多少也非常重要，没有足够的数据支撑，任何智能算法都难以发挥其应有的效能；最后，也是最为核心的一点，即机理的缺乏。如果我们对于水环境问题的内在机理理解不够深入，那么即便拥有海量的数据，也难以通过智慧化的手段来有效解决这些问题。因此，要想真正智慧化地解决水环境问题，我们必须在确保数据准确性和充足性的同时，不断深化对问题机理的研究和理解。

原标题：孙连鹏：如何以管网为核心构建“源-网-厂-河/流域”全过程智慧管控？