秦 梅

（廣州市番禺建設管理有限公司，廣東 廣州 511400）

1 國內(nèi)城市存在的水環(huán)境問題概況

水對生命的延續(xù)至關重要，是生產(chǎn)的重要資源，影響和制約著城市的發(fā)展。我國地表、地下存有豐富的水資源，但能夠既經(jīng)濟又滿足用水需求的可利用水不到1%［1］。人類社會發(fā)展過程中對城市水環(huán)境造成了不同程度的破壞，主要有以下方面：

（1）城市繁忙的生活生產(chǎn)產(chǎn)生的污染物未經(jīng)有效收集處理排入河涌湖泊等水體，造成水體污染、產(chǎn)生黑臭現(xiàn)象。

（2）填湖造地、河涌覆蓋等不科學的土地開發(fā)方式改變了城市部分區(qū)域的水文條件，降低了河道湖塘的蓄洪能力，全球變暖導致極端氣候增加，城市內(nèi)澇頻發(fā)。2021年，鄭州“7·20”特大暴雨災害造成380人失蹤死亡，直接經(jīng)濟損失達409億元［2］。

（3）建設、開采等工業(yè)活動造成城市及周邊區(qū)域的水土流失，地下工程對地下水的抽吸處理造成地下水位下降，產(chǎn)生地貌沉降。

水環(huán)境破壞不僅影響城市生態(tài)和人體健康，也造成水質性水資源短缺。全球約80%的人口面臨著不同程度的水資源安全問題［3］。在水系發(fā)達的廣東省，近年也耗資近百億推進珠江三角洲水資源配置工程、環(huán)北部灣（粵西）水資源配置工程（湛江市區(qū)引調(diào)水工程段）等水利項目以解決水資源利用問題［4-5］。水環(huán)境問題不僅關系著人類的生存生活，也是經(jīng)濟良性發(fā)展的必要條件。

2015年，國務院印發(fā)了《國務院關于印發(fā)水污染防治行動計劃的通知》（國發(fā)〔2015〕17號）（簡稱“水十條”），作為中國近年治水的行動綱領，深刻改變國家水治理格局。2015年至今，某市逐步開展水污染治理工程，早期主要以合流制截污的方式阻止污染物進入河涌，但在降雨量暴增時，存在雨污混合水直接排入接納水體的問題。因此后續(xù)工作需著重建設分流制排水系統(tǒng)并改造老城區(qū)現(xiàn)狀合流管，在建成區(qū)進行精細化的雨污分流，將生活污水運往污水處理廠，雨水就近排入河涌。在管網(wǎng)建設的同時，該市也采用了引水增容、底泥疏浚、生態(tài)修復等措施來加快河網(wǎng)水體交換速度、減少污染水團在河涌內(nèi)滯留時間、清除淤泥以消除大量污染物，修建生態(tài)護坡加強河水自凈能力等措施來改善水環(huán)境。經(jīng)過近8年的水環(huán)境治理，市內(nèi)的一類河涌水質得到明顯改善，但部分上游被覆蓋成暗渠，沿岸雨污管網(wǎng)介入方式復雜的河涌還是會在氣溫升高或者低水位時期有明顯的色度異常及臭味。

2 城市水環(huán)境治理過程中存在的問題

根據(jù)某市近年的治水經(jīng)驗，城市水環(huán)境治理時以下問題較為突出。

（1）地下管網(wǎng)數(shù)據(jù)失真。對排水管網(wǎng)進行改造，必須先摸查管網(wǎng)系統(tǒng)，摸清管網(wǎng)錯接、漏接底數(shù)。排水管道大部分為隱蔽工程，除了CCTV探頭、浮球探測、物探技術外，還依據(jù)以往的建設工程資料進行核查。但過往的建設工程資料沒有被高效高質的保存，缺乏齊全的工程變更資料，經(jīng)常出現(xiàn)竣工圖與實際管網(wǎng)不符的情況，甚至出現(xiàn)施工圖替代竣工圖的情況，錯誤的歷史資料給排水管網(wǎng)基礎數(shù)據(jù)梳理造成困擾，導致設計方案有效性降低。

（2）城市排水規(guī)劃指導性不高。城市排水管網(wǎng)通常在兩種建設項目中進行敷設、改造。一是水務部門的水環(huán)境治理專項整治工程，二是交通部門的交通建設項目或住建部門的片區(qū)開發(fā)項目的配套管網(wǎng)工程。后者一般依據(jù)片區(qū)排水規(guī)劃進行設計后報規(guī)劃、水務部門審核。由于不同主管部門間存在“信息孤島”且對項目的建設目標不同，不同類型的項目之間銜接不足，會發(fā)生排水規(guī)劃未根據(jù)最新排水管網(wǎng)建設進行調(diào)整，出現(xiàn)了反復建設、投資浪費的情況，而排水系統(tǒng)的癥結問題仍未得到有效解決。

（3）建設項目規(guī)劃條件不符。土地規(guī)劃、控制性規(guī)劃調(diào)整優(yōu)化時未收集完全擬建、在建項目的信息，建設項目推進時有發(fā)生因規(guī)劃條件不符而延誤或中斷建設進度的情況。由于規(guī)劃調(diào)整難度大、手續(xù)繁瑣、耗時久，規(guī)劃不符的建設項目通常需改變方案后才能實施，對項目實施效果影響較大。

（4）建設項目信息流傳遞不及時，資料存儲不完善、不清晰。由于難以準確獲取現(xiàn)狀管網(wǎng)信息，水環(huán)境治理項目通常會產(chǎn)生大量變更。水環(huán)境治理項目任務重、時間緊，以傳統(tǒng)紙質資料為載體的信息傳遞模式會制約建設進度，資料未能及時歸檔整理，使得項目完工后久久不能結算，竣工圖也存在失真的情況。

綜上，城市水環(huán)境治理建設項目面臨現(xiàn)狀數(shù)據(jù)資源可靠性較差、管理粗放、復用性差等問題，智慧化程度有待提升。若能充分利用城市土地數(shù)據(jù)、地下管線數(shù)據(jù)與城市水文數(shù)據(jù)，在水環(huán)境治理項目設計階段充分分析與已有現(xiàn)狀數(shù)據(jù)的相互影響，并將建設項目全過程的數(shù)據(jù)同步記錄在時空數(shù)據(jù)庫中，提高水環(huán)境治理項目的落地效率，降低試錯成本，對建成項目的運營維護也能提供有效保障。

3 國內(nèi)水環(huán)境項目的數(shù)字化發(fā)展現(xiàn)狀

黨的十九大報告要求建設科技強國、網(wǎng)絡強國、交通強國、數(shù)字中國和智慧社會。近年來，“一網(wǎng)統(tǒng)管”城市運行建設在全國各大城市陸續(xù)展開，其中上海、杭州、深圳、廣州、武漢、南京等城市已進入實際建設階段，“智慧水務”是其中重要的建設主題之一。在廣州市，基于數(shù)字廣州基礎平臺、時空云平臺、城市信息模型（CIM）平臺等公共基礎數(shù)據(jù)，構建河長制、水利、排水、水資源、供水、節(jié)水、海綿城市、黑臭水體、水務工程九大板塊的專題展示，通過圖層加載水系、流域、水質考核斷面、水利、排水構建筑物、設備等空間信息，同時支持在線雨水監(jiān)測數(shù)據(jù)的接入。在杭州市，以水質和防汛為核心，依托視頻監(jiān)控、液位監(jiān)測、水位監(jiān)測等412個在線感知設備，構建“靜態(tài)展現(xiàn)、動態(tài)監(jiān)測、常態(tài)跟蹤”的“河道水系一張圖”智慧河網(wǎng)展示場景，形成配水防汛的智慧化水務管理系統(tǒng)，通過在線巡查發(fā)現(xiàn)道路積水點，使用管網(wǎng)定位迅速查明原因及堵點，以最快速度處置解決城市內(nèi)澇積水問題。

但以上的數(shù)字化建設均以城市防汛、排水運營管養(yǎng)為主，未將水環(huán)境治理建設項目融入其中，在數(shù)據(jù)利用上，項目建設和運營維護存在割裂，未充分挖掘數(shù)據(jù)價值。

4 水環(huán)境治理建設項目數(shù)字化管理系統(tǒng)的搭建

基于以上分析，城市水環(huán)境治理的建設項目數(shù)字化管理系統(tǒng)需要具備兩項基本功能：城市多圖層的地理信息空間數(shù)據(jù)和對建設項目信息的全過程追蹤。

（1）除了氣候、地形、河涌、湖泊、地下水系等自然因素外，影響城市水環(huán)境的主要因素還包括地下雨污管網(wǎng)、污水處理廠等人工水處理系統(tǒng)，以及不同的土地利用方式導致的城市下墊面滲透率、地表徑流系數(shù)的改變。對此，我們應以城市地形地貌、地質、土地利用現(xiàn)狀等地理信息為基礎，深化城市的水系模型，建立市域水系與上下游河流拓撲關系和湖泊池堰的連接關系；建造雨污管網(wǎng)、泵站、水閘、截流設施等水工建構筑物模型，并在模型上掛接類型、規(guī)格、材料、管徑、標高、水位、流量等基本信息。

（2）使用物聯(lián)網(wǎng)技術將監(jiān)測的管網(wǎng)液位、流量、河涌水位信息實時傳輸至以城市水環(huán)境分析為主題的地理信息系統(tǒng)，結合降雨資訊，利用水文分析工具模擬內(nèi)澇點、積水點，并根據(jù)現(xiàn)實情況進行修正。

（3）在城市水環(huán)境分析地理信息系統(tǒng)基礎上，以彈性的方式對建設項目進行信息管理。簡單、造價較低的項目，以建設項目紅線定位項目位置、范圍，搭建建設項目全過程管理要素，對于需進行BIM建模的大型重點項目，也可將BIM模型嵌入地理信息庫。系統(tǒng)功能模塊應涵蓋勘察設計、報批報建、合約造價、工程變更、進度控制、安全質量檢查等。

（4）平臺的數(shù)據(jù)、信息從建設項目各參建單位的事務辦理中產(chǎn)生。應盡可能將業(yè)務在線進行以獲取一手數(shù)據(jù)，以此為源頭自動統(tǒng)計到相關項目、業(yè)務模塊，實時展示?？辈旃ぷ鲬c記錄地質信息、現(xiàn)狀管網(wǎng)信息，在設計、報批、報建工作中及時記錄地塊規(guī)劃條件和土地利用變化信息，通過工程變更的線上辦理，全過程記錄設計方案的改變，可隨時在移動端進行安全、質量檢查，并以拍攝視頻的方式對隱蔽工程驗收信息進行存儲備案。

（5）系統(tǒng)功能應使用水文環(huán)境分析、管網(wǎng)實時監(jiān)測、建設項目關鍵要素數(shù)據(jù)展示、項目考核基本功能，提取水文、管網(wǎng)、建設項目投資、進度等數(shù)據(jù)，并匯總在“駕駛艙”大屏上供管理者決策時使用。因交通、市政、房建等建設項目可能會改變地表徑流系數(shù)及地下管網(wǎng)，因此管理系統(tǒng)業(yè)務功能設計應兼容不同類型的建設項目，建立數(shù)據(jù)協(xié)同標準及OpenAPI接口，提供多源的數(shù)據(jù)轉換能力。

（6）在系統(tǒng)上建立空間數(shù)據(jù)庫、水工設備庫、項目圖紙庫、變更資料庫、施工現(xiàn)場庫、竣工檔案庫記錄空間數(shù)據(jù)和建設項目數(shù)據(jù)，不斷累積數(shù)據(jù)資源（見圖1）。

圖1 城市水環(huán)境治理建設項目數(shù)字化系統(tǒng)

5 結束語

建立基于水環(huán)境數(shù)據(jù)為主體的地理信息系統(tǒng)的建設項目管理數(shù)字化系統(tǒng)，不僅能加速信息的傳遞，保障信息的存儲質量，也連接了空間層面和項目推進時間層面，將項目的信息第一時間反饋至空間數(shù)據(jù)上，對于現(xiàn)狀環(huán)境的分析，規(guī)劃數(shù)據(jù)的利用效率都有所提升，為有效協(xié)同錯綜復雜的市政項目提供數(shù)據(jù)基礎，減少工程建設粗放式管理實施過程中造成的交通擁堵、污染、水浸等問題。建設項目的全過程記錄對于城市排水等地下管線隱蔽工程的摸查提供了清晰透明的數(shù)據(jù)，有利于建設工程的竣工驗收和結算。同時，利用地理信息系統(tǒng)識別水環(huán)境中的風險因素，集成各類預案和經(jīng)驗，提高城市水浸預警的時效性與防汛效果。