吳宸暉，姜翠玲，鞠茂森

（1.河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，南京210098；2.河海大學(xué)河長制研究與培訓(xùn)中心，南京210098）

自2016年國家全面推行河長制實施三年多以來，已經(jīng)取得了非常顯著的階段性成果，已處于穩(wěn)定實施階段［1］，我國水治理指數(shù)持續(xù)提升［2］，河湖水環(huán)境得到明顯改善。但也要看到，河湖長制在實踐運(yùn)行中體制、機(jī)制與技術(shù)三者匹配程度較低［3］，治理信息層面仍存在著碎片化困境［4］，現(xiàn)有考核機(jī)制流于形式［5］，又由于河湖的水環(huán)境污染［6］、岸線侵占［7］、水生態(tài)退化［8］等許多問題具有長期性和累積性，因此河湖治理和管理保護(hù)中還存在不少薄弱環(huán)節(jié)，尤其是在水生態(tài)環(huán)境保護(hù)和修復(fù)方面，難以擺脫“局部改善、整體惡化”的被動局面［9］，實質(zhì)是治水模式的問題［10］，與河長制湖長制的要求還有很大差距，任重道遠(yuǎn)。目前，對河長制水生態(tài)環(huán)境修復(fù)問題的研究還處于起步探索階段，我國尚無統(tǒng)一的區(qū)域或流域水生態(tài)環(huán)境監(jiān)控管理平臺，缺少對河長制水生態(tài)修復(fù)問題及處理的統(tǒng)一監(jiān)管，在一定程度上制約了河長制的高效推行，難以適應(yīng)和滿足新時期生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作需求。因此，加強(qiáng)水生態(tài)修復(fù)監(jiān)控管理平臺的研究和建設(shè)是河湖管理以及生態(tài)修復(fù)實施成效評估的關(guān)鍵。

1 加強(qiáng)水生態(tài)環(huán)境修復(fù)監(jiān)控管理研究的必要性

河長制的六大任務(wù)包括水資源保護(hù)、水域岸線管理、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復(fù)、執(zhí)法監(jiān)督六個方面［11］。河湖水環(huán)境治理和水生態(tài)修復(fù)是河長制的基本要求和長期任務(wù)。河湖水環(huán)境問題，表現(xiàn)在水體，根源在區(qū)域，包括從污染物的產(chǎn)生、遷移轉(zhuǎn)化、匯入水體、自我凈化、水環(huán)境改善、水生態(tài)修復(fù)等整個過程，涉及水體、土壤、植物、大氣、底泥、水生生物等媒介，是一個多元復(fù)雜的系統(tǒng)。國際生態(tài)修復(fù)學(xué)會（SER）于2004年最新定義，生態(tài)修復(fù)是協(xié)助已遭受退化、損傷或破壞的生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的過程［12］，該定義明確了生態(tài)修復(fù)是對生態(tài)的整體性、系統(tǒng)性的恢復(fù)，河湖水環(huán)境改善、水生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)是多要素綜合作用、逐漸轉(zhuǎn)化優(yōu)化的結(jié)果，是河湖全生命周期的管理過程。

水環(huán)境治理和水生態(tài)修復(fù)涉及的范圍廣、投入高、見效慢。想要從根本上解決河湖問題，必須在嚴(yán)格貫徹執(zhí)行河長制基本原則的基礎(chǔ)上，從大尺度流域考慮整體生態(tài)修復(fù)［13］，加強(qiáng)水污染防治、水環(huán)境治理和水生態(tài)修復(fù)，流域生態(tài)修復(fù)項目前后長期的數(shù)據(jù)收集工作至關(guān)重要［14］，強(qiáng)監(jiān)管又是維護(hù)河湖健康的現(xiàn)實需要［15，16］，故政府管理部門必須打破部門和地域的分割［17］，建立一個綜合管理平臺，實時監(jiān)控河湖水域及岸線狀態(tài)、區(qū)域污染狀況、河湖水環(huán)境變化動態(tài)、生態(tài)系統(tǒng)演變趨勢等，嚴(yán)判生態(tài)環(huán)境治理的成效和合規(guī)性，預(yù)測水生態(tài)環(huán)境突發(fā)事故，充分發(fā)揮監(jiān)督管理作用，防范生態(tài)環(huán)境責(zé)任風(fēng)險［18］。

目前，各地組織開發(fā)了河長制管理信息系統(tǒng)，但大多數(shù)還是停留在一般信息的收集和發(fā)布［19］、簡單的巡河和任務(wù)派單［20］，在水生態(tài)環(huán)境知識業(yè)務(wù)協(xié)同和信息資源開發(fā)利用方面水平低，綜合支撐和公眾服務(wù)能力弱［21］，對河湖的全生命周期管理能力弱，雖然已有不少學(xué)者運(yùn)用大數(shù)據(jù)促進(jìn)生態(tài)環(huán)境改革［22-27］，有學(xué)者基于云服務(wù)設(shè)計河湖長制綜合信息管理平臺［28］，有學(xué)者應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)于河長制工作中［29］，有學(xué)者基于區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于河長制水質(zhì)信息管理領(lǐng)域［30］，有學(xué)者基于TOPSIS模型構(gòu)建定量化的河長制績效評價模式［31］，有學(xué)者基于大數(shù)據(jù)生命周期方法提出了城市平臺環(huán)境開放數(shù)據(jù)評價框架［32］，也有不少城市已經(jīng)開發(fā)了生態(tài)環(huán)境監(jiān)控預(yù)警平臺［33，34］，但在河長制背景下生態(tài)環(huán)境修復(fù)的執(zhí)行面臨著復(fù)雜性和約束性，多數(shù)平臺不涉及河長制的相關(guān)要求，且涵蓋功能不全，難以實際應(yīng)用。為了提高河長制的管理效率，促進(jìn)河湖水環(huán)境治理能力的全面提升，同時響應(yīng)國家“山水林田湖草”生態(tài)環(huán)境修復(fù)與建設(shè)、大數(shù)據(jù)管理及應(yīng)用的指導(dǎo)要求，借鑒國外一些成熟的生態(tài)環(huán)境修復(fù)大數(shù)據(jù)管理經(jīng)驗［35-38］，結(jié)合河長制應(yīng)用管理需求，構(gòu)建我國河長制水生態(tài)環(huán)境修復(fù)監(jiān)控管理平臺意義重大，以科學(xué)地應(yīng)對水生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作中所遇到的瓶頸與挑戰(zhàn)。該平臺可以實現(xiàn)河湖監(jiān)管工作的高效性、便捷性、溯源性、全面性、實效性、合規(guī)性，為河長制管理模式的推行和落實保駕護(hù)航，從而推動河湖生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)，全面改善河湖水生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

2 河長制水生態(tài)環(huán)境修復(fù)的關(guān)注點及其監(jiān)控管理平臺的內(nèi)容

河湖水環(huán)境治理和生態(tài)修復(fù)是一項復(fù)雜而長期的系統(tǒng)工程，也是一個包括流域的原始監(jiān)測數(shù)據(jù)、治理和修復(fù)的技術(shù)數(shù)據(jù)、工程數(shù)據(jù)、財務(wù)數(shù)據(jù)、合規(guī)數(shù)據(jù)等相互影響的動態(tài)過程，河長湖長、有關(guān)政府部門、設(shè)計施工單位、河湖管護(hù)企業(yè)等都是參與主體。在這個過程中，河湖治理修復(fù)的監(jiān)管人、責(zé)任人和投資人最為關(guān)注以下幾個方面：①如何在投入巨資后，真正達(dá)成合規(guī)性及符合技術(shù)的治理修復(fù)效果，從而有效降低承擔(dān)的環(huán)境安全責(zé)任；②如何保證治理修復(fù)項目能按時保質(zhì)完成，有效控制財務(wù)風(fēng)險；③如何降低治理修復(fù)成本；④明確未來仍然持續(xù)存在的環(huán)境責(zé)任。

要做到水生態(tài)環(huán)境治理修復(fù)的過程及成本風(fēng)險可控，需要基于大數(shù)據(jù)，搭建一個河湖環(huán)境保護(hù)和生態(tài)修復(fù)綜合治理的河長平臺。該平臺應(yīng)以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，以流程為核心，以財務(wù)風(fēng)險控制為目標(biāo)，尋求最佳綜合治理修復(fù)方案。從流域基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集到數(shù)據(jù)分析評價、生態(tài)修復(fù)工程實施、生態(tài)環(huán)境變化預(yù)測到財務(wù)管理，在每個治理修復(fù)環(huán)節(jié)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、流程自動化和標(biāo)準(zhǔn)化，決策有據(jù)、風(fēng)險可控，從而最大限度降低項目實施的盲目性，提高科學(xué)性和成功率。平臺的內(nèi)容至少需要以下幾個方面的信息。

2.1 流域（河湖）生態(tài)環(huán)境背景調(diào)查

收集河湖所在區(qū)域（或流域）各種生態(tài)環(huán)境監(jiān)測資料，包括污染源（點源和面源）、地表水環(huán)境、地下水環(huán)境、土壤環(huán)境、大氣環(huán)境、生物（陸生動物植物、水生動物植物）、水土流失、人群健康、敏感目標(biāo)、珍稀生物、保護(hù)區(qū)等監(jiān)測數(shù)據(jù)、評價結(jié)果、已采取的治理和修復(fù)措施、技術(shù)方案、經(jīng)費(fèi)預(yù)算等，作為水生態(tài)環(huán)境生命周期管理的背景值。平臺可以實現(xiàn)對歷史和現(xiàn)狀各種生態(tài)環(huán)境監(jiān)測點、監(jiān)測數(shù)據(jù)的詳細(xì)記錄和追蹤溯源，為后期水環(huán)境改善、水生態(tài)演變趨勢的評估提供背景參考。但生態(tài)修復(fù)過程往往由政府、企業(yè)、研究機(jī)構(gòu)等多方共同參與，涉及大量且不同格式的數(shù)據(jù)源［39］，平臺能從項目最初的規(guī)劃階段到最終交付階段的全過程中，所有涉及的數(shù)據(jù)都能在系統(tǒng)中被系統(tǒng)化和優(yōu)化存儲，使項目管理者能夠有效地監(jiān)控風(fēng)險和跟進(jìn)項目進(jìn)度及表現(xiàn)，同時確保過程合乎標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)進(jìn)行。

2.2 流域生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀監(jiān)測和評價

整合現(xiàn)有的和規(guī)劃增加的監(jiān)測系統(tǒng)，將監(jiān)測斷面、監(jiān)測點、實驗室和自動監(jiān)測數(shù)據(jù)和平臺進(jìn)行對接。對區(qū)域（或流域）正在實施或計劃實施的水資源保護(hù)、岸線管控、水污染防治、水環(huán)境治理、水生態(tài)修復(fù)進(jìn)行全過程的跟蹤監(jiān)測。具體要素包括：

（1）河湖狀況：位置、面積、支流、水利工程、水功能等。

（2）水文水質(zhì)監(jiān)測：流速、流量、水溫、泥沙、氨氮、總磷等。

（3）水生態(tài)監(jiān)測：浮游動植物、魚類和珍稀水生動植物、底棲生物等。

（4）陸地生態(tài)監(jiān)測：森林資源、陸生植物、陸生動物等。

（5）污染源監(jiān)測：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活、船舶、重點排污口等。

（6）濕地生態(tài)監(jiān)測：河湖濱岸帶、河口生態(tài)環(huán)境等。

（7）典型區(qū)生態(tài)環(huán)境監(jiān)測：飲用水水源地、生態(tài)保護(hù)區(qū)、典型城鎮(zhèn)、典型小流域等。

平臺對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行加工、優(yōu)化存儲，并根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，評估區(qū)域（或流域）存在的生態(tài)環(huán)境問題，分析評價產(chǎn)生的原因和主要影響因子。

2.3 生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)的選擇

生態(tài)環(huán)境修復(fù)是一個長期、多變的過程，由于氣候、水情、地質(zhì)地貌等條件的不同，需制定生態(tài)環(huán)境修復(fù)項目的可行性研究方案，因地制宜選擇合適的生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)，必要時結(jié)合多專業(yè)的多種修復(fù)技術(shù)，要理論與實踐相結(jié)合，對不同性質(zhì)的區(qū)域（或流域）采取有針對性的修復(fù)技術(shù)手段。平臺針對需要預(yù)測的指標(biāo)，將相應(yīng)數(shù)據(jù)輸入至對應(yīng)模型，模擬預(yù)測各種修復(fù)方案實施后的預(yù)期效果。

在不斷積累成功的修復(fù)案例后，平臺本身也是在不斷自我學(xué)習(xí)的過程，以為未來不同區(qū)域但相似的問題多一種技術(shù)上的選擇。

2.4 技術(shù)效果評估和合規(guī)性檢驗

各類修復(fù)技術(shù)模擬結(jié)果需根據(jù)水功能區(qū)目標(biāo)，依據(jù)相關(guān)的國家、行業(yè)、地方標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)監(jiān)測指標(biāo)采取相應(yīng)的評價方法，篩選切實可行的方案，在保證修復(fù)效果的前提下盡可能降低承擔(dān)的環(huán)境安全責(zé)任，最終選擇最優(yōu)的修復(fù)（組合）技術(shù)，并為每一項修復(fù)活動制定最終的設(shè)計規(guī)范，包括實施的計劃、營運(yùn)、維護(hù)、監(jiān)控、采樣、績效評估、報告等。

（1）利用國家、行業(yè)、地方的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行定量分析，如地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)、漁業(yè)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)、城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)等。

（2）利用國家、行業(yè)、地方的法規(guī)、政策、技術(shù)規(guī)范、指南、導(dǎo)則等進(jìn)行定性判斷（合規(guī)還是不合規(guī)），如環(huán)境保護(hù)法、水污染防治法、水污染防治行動計劃、環(huán)境影響評價技術(shù)導(dǎo)則、建設(shè)項目環(huán)境風(fēng)險評價技術(shù)導(dǎo)則等。

在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域，我國有各種國家、行業(yè)、地方的標(biāo)準(zhǔn)、政策、法規(guī)、導(dǎo)則等，并且我國的標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)等正在以很快的速度發(fā)生變化。我國自2014年以來陸續(xù)修訂了環(huán)境保護(hù)法、環(huán)境影響評價法、水污染防治法、大氣污染防治法、地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)等，40 多項生態(tài)文明建設(shè)和環(huán)境保護(hù)具體改革方案審議通過，另外，對破壞生態(tài)環(huán)境的執(zhí)法監(jiān)管將越來越嚴(yán)格，非法排污、捕撈、養(yǎng)殖、采砂、圍墾、侵占水域岸線等的實體訴訟和生態(tài)補(bǔ)償可能性增加。平臺將擁有項目、數(shù)據(jù)、文件和決策的完整文檔，是應(yīng)對即將到來的更嚴(yán)格的法規(guī)、制度、標(biāo)準(zhǔn)、生態(tài)補(bǔ)償?shù)缺O(jiān)管政策的根據(jù)。

2.5 風(fēng)險分析及預(yù)警預(yù)報

隨著項目營運(yùn)所造成的生態(tài)環(huán)境問題而對責(zé)任人或監(jiān)管者產(chǎn)生的風(fēng)險，被稱作環(huán)境業(yè)務(wù)風(fēng)險，包括環(huán)境風(fēng)險、人類和生態(tài)健康風(fēng)險、監(jiān)管風(fēng)險、財務(wù)風(fēng)險等。風(fēng)險評估首先需要識別風(fēng)險因子，確定風(fēng)險控制閾值，實施風(fēng)險預(yù)警預(yù)報，采取環(huán)保和生態(tài)修復(fù)措施，降低項目的環(huán)境風(fēng)險。在區(qū)域水污染防治、生態(tài)環(huán)境修復(fù)過程中，對水體、大氣、聲污染、生物、土地、人體健康以及能源資源消耗方面開展環(huán)境風(fēng)險因素識別，依據(jù)污染來源、產(chǎn)生量、影響程度、環(huán)保法律法規(guī)以及能源資源消耗量與節(jié)約程度等篩選出重要環(huán)境風(fēng)險因素，制定各項環(huán)境風(fēng)險的管理策略。

2.6 財務(wù)流程和策略

平臺應(yīng)能對河湖生態(tài)環(huán)境管理和修復(fù)項目提供完整的財務(wù)流程管理，結(jié)合政府機(jī)構(gòu)及企業(yè)現(xiàn)有的資源計劃系統(tǒng)（ERP），系統(tǒng)有效地測算和控制與生態(tài)環(huán)境修復(fù)相關(guān)的復(fù)雜的政府機(jī)構(gòu)及企業(yè)財務(wù)數(shù)據(jù)、交易信息和業(yè)務(wù)工作流程等，以實現(xiàn)預(yù)算和經(jīng)費(fèi)管理，形成對生態(tài)環(huán)境修復(fù)和生態(tài)建設(shè)項目資金的合理分配及使用，在保證修復(fù)效果的前提下盡可能降低治理修復(fù)成本。生態(tài)修復(fù)的財務(wù)流程包括環(huán)境準(zhǔn)備金信息、長期財務(wù)規(guī)劃、分期財務(wù)規(guī)劃、財務(wù)年度規(guī)劃、績效信息、生態(tài)修復(fù)工程的工作授權(quán)、生態(tài)修復(fù)儀器設(shè)備的采購、支付、人員、采購訂單、更改訂單等。將財務(wù)、生態(tài)環(huán)境及合規(guī)性的數(shù)據(jù)整合在一起，實現(xiàn)追蹤、監(jiān)控、管理、評估和預(yù)測報告等相關(guān)工作，這些數(shù)據(jù)將在營運(yùn)中可視化呈現(xiàn)，為河長等相關(guān)管理者提供全面的修復(fù)開支管理方案及詳細(xì)的項目控制方案。

3 河長制水生態(tài)環(huán)境修復(fù)監(jiān)控管理平臺框架

在借鑒國內(nèi)外有關(guān)生態(tài)環(huán)境修復(fù)研究的基礎(chǔ)上，提出了河長制水生態(tài)環(huán)境修復(fù)監(jiān)控管理平臺框架（圖1）。該平臺可以實現(xiàn)對采集的所有空間數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、多媒體數(shù)據(jù)、水文數(shù)據(jù)、生態(tài)環(huán)境數(shù)據(jù)等進(jìn)行自動化管理，確保各項數(shù)據(jù)信息的準(zhǔn)確性、一致性和價值性，后根據(jù)大數(shù)據(jù)應(yīng)用情境與決策需求，選擇合適的數(shù)據(jù)分析技術(shù)，主要應(yīng)用情境包括領(lǐng)導(dǎo)門戶、公眾門戶、教育展示中心、行政管理中心、數(shù)據(jù)共享中心、監(jiān)測預(yù)警中心、應(yīng)急指揮中心、治理修復(fù)中心等，其中例如針對監(jiān)測預(yù)警中心可內(nèi)嵌MIKE21工程軟件包，其中的水動力學(xué)模塊、水質(zhì)和環(huán)境評價模塊、泥沙傳輸模塊等可用于模擬河流、湖泊的水流、泥沙及環(huán)境，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘等一系列流程處理，自動形成預(yù)警預(yù)報信息及各類商務(wù)智能報告，河長、河長辦等管理用戶可通過河長制水生態(tài)環(huán)境修復(fù)監(jiān)控管理平臺與地理信息系統(tǒng)（GIS）結(jié)合，集電子地圖和各種要素數(shù)據(jù)于一體以統(tǒng)攬全局，實現(xiàn)對生態(tài)環(huán)境和修復(fù)項目可視化的實時監(jiān)察、統(tǒng)計分析和績效評估，或通過手機(jī)終端和門戶網(wǎng)站與平臺互動，完成環(huán)境數(shù)據(jù)及業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)輸入輸出，而標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、信息安全、運(yùn)行維護(hù)三大體系貫穿整個水生態(tài)環(huán)境監(jiān)控管理過程，是不可或缺的組成部分。該平臺的應(yīng)用能使各部門節(jié)約成本、提高效率、防控生態(tài)環(huán)境和財務(wù)風(fēng)險，實現(xiàn)水環(huán)境治理和水生態(tài)修復(fù)全生命周期管理、生態(tài)環(huán)境責(zé)任的實時和量化管理、生態(tài)環(huán)境風(fēng)險的預(yù)測與管控、生態(tài)環(huán)境財務(wù)的預(yù)決算管理等功能，從而制定最佳的水生態(tài)環(huán)境修復(fù)方案。

圖1 河長制水生態(tài)環(huán)境修復(fù)監(jiān)控管理平臺框架Fig.1 The framework of monitoring and management platform for water eco-environment restoration of the River Chief System

4 結(jié) 語

河長制在全國推廣以來取得了重要的階段性成果，河湖水生態(tài)環(huán)境得到了明顯的改善，但也要看到，水生態(tài)環(huán)境修復(fù)是一項長期任務(wù)，更是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工程，我國水生態(tài)環(huán)境修復(fù)所面臨的任務(wù)依然十分艱巨。河長制水生態(tài)環(huán)境修復(fù)監(jiān)控管理平臺的應(yīng)用能優(yōu)化存儲大量且不同格式的數(shù)據(jù)源，支撐和實現(xiàn)全生命周期的監(jiān)測、跟蹤和管理需求，能模擬預(yù)測針對不同區(qū)域所采取的各類修復(fù)技術(shù)的有效性和經(jīng)濟(jì)性，從而選擇最佳修復(fù)方案，規(guī)范化的流程管理在高效完成水生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作的基礎(chǔ)上，大大提高了河長、河長辦等相關(guān)管理者的決策及時性、靈活性和科學(xué)性，并有效降低了水生態(tài)環(huán)境修復(fù)的技術(shù)和商業(yè)風(fēng)險。