在新型城镇化建设进程中,海绵城市建设聚焦 “自然积存、自然渗透、自然净化” 的雨水管理目标,水环境治理致力于改善水体质量、修复水生态系统,二者均是城市生态安全的核心支撑。而智慧水务解决方案以大数据、物联网、AI 等技术为纽带,打破海绵城市与水环境治理的 “条块分割” 格局,通过数据共享、智能调度、全流程协同,实现三者从 “单点推进” 到 “系统联动” 的深度融合,为城市水资源可持续利用与水生态安全筑牢技术屏障。
一、协同联动的核心逻辑:破解三大核心矛盾
智慧水务解决方案与海绵城市建设、水环境治理的协同,本质是通过技术赋能解决三者独立推进中存在的 “数据不通、调度被动、效果难量化” 三大矛盾,构建 “源头减排 - 过程调控 - 末端治理” 的全链条治理体系。
(一)打破数据孤岛,实现信息互通共享
海绵城市建设涉及透水铺装、调蓄池、生态湿地等设施的运行数据,水环境治理需实时掌握水质、污染源、河道生态等信息,传统模式下二者数据分散存储于不同部门,缺乏统一标准与共享机制。智慧水务解决方案搭建统一数据中台,整合海绵设施运行数据(如调蓄池水位、透水铺装渗透量)、水环境监测数据(如 COD、氨氮浓度、河道流量)、气象数据(降雨量、降雨时长)、管网数据(液位、流量、漏损情况),通过标准化数据接口实现跨部门、跨系统的数据互通。例如,将海绵城市调蓄池的实时蓄水量数据接入智慧水务平台,与河道水位、污水处理厂进水负荷联动分析,为水环境治理中的水量调度提供精准依据,避免因数据割裂导致的决策偏差。
(二)推动被动应对,转向主动智能调度
传统海绵城市设施运行依赖人工巡检,水环境治理多为 “超标后处置” 的被动模式,难以应对极端天气与复杂污染场景。智慧水务解决方案通过 AI 算法与数字孪生技术,实现三者的主动协同调度。基于历史降雨数据、海绵设施承载能力、水环境质量目标,构建多维度预测模型,提前预判降雨对城市内涝与水质的影响。例如,暴雨来临前,智慧平台通过气象数据预测降雨量,自动调度海绵城市调蓄池提前腾空库容,同时联动排水管网泵站调整运行参数,提升雨水排放效率;降雨过程中,实时监测海绵设施渗透量与河道水质变化,若发现初期雨水污染物浓度超标,立即启动截流泵将污水导入污水处理厂,避免污染河道水体,实现 “雨前预判、雨中调控、雨后复盘” 的全流程主动防控。
(三)量化治理成效,优化资源配置效率
海绵城市建设与水环境治理的成效评估缺乏统一量化标准,传统模式下难以精准衡量设施运行效果与治理投入的性价比。智慧水务解决方案建立全流程监测与评估体系,通过在海绵设施、河道断面、管网节点布设传感器,实时采集相关数据,量化分析海绵设施的雨水调蓄率、污染物削减率,以及水环境治理的水质改善程度。例如,通过监测生态湿地进出水水质,计算湿地对氮磷等污染物的去除效率,评估海绵设施对水环境治理的支撑作用;结合管网流量与水质数据,分析不同区域的污染贡献度,优化水环境治理的资金与资源投入方向,避免盲目建设与重复改造,实现资源高效配置。
二、协同联动的三大实践路径
智慧水务解决方案从 “源头协同、过程联动、末端共治” 三个维度,构建海绵城市建设与水环境治理的协同机制,确保三者目标一致、行动同步。
(一)源头协同:海绵城市源头减排与污染防控精准对接
海绵城市建设的核心是源头削减雨水径流与污染物,智慧水务解决方案通过精准监测与智能调控,强化源头减排与水环境治理的协同效应。在城市新建区域,智慧水务平台提前介入规划,结合地形地貌与水环境质量目标,优化海绵设施布局:例如,通过数字孪生技术模拟不同透水铺装覆盖率、调蓄池容量对雨水径流与污染物削减的影响,为海绵城市建设提供科学规划依据;同时,在海绵设施周边布设水质与流量传感器,实时监测初期雨水的污染物浓度与径流系数,若发现某区域初期雨水污染严重,智慧平台自动调整该区域海绵设施的运行模式,如延长雨水在生态滞留池的停留时间,提升污染物净化效果,减少对下游水体的污染压力。
在老旧城区改造中,智慧水务解决方案联动海绵城市微改造与水环境治理痛点。针对老城区雨污混流、管网老化问题,通过管网检测机器人排查漏损与混流节点,结合海绵城市 “源头分流 + 末端截流” 模式,制定差异化改造方案:例如,在居民小区推广小型化海绵设施(如屋顶绿化、雨水花园),减少雨水径流;同时,智慧平台实时监测改造区域的管网流量与水质,若发现雨污混流现象,立即推送预警信息,调度运维人员及时处置,确保源头减排与管网治理同步见效,从根本上降低水环境治理压力。
(二)过程联动:海绵设施调度与水环境质量动态适配
海绵城市的调蓄池、生态湿地、河道生态缓冲带等设施,既是雨水调控载体,也是水环境净化的关键环节。智慧水务解决方案通过实时监测与智能调度,实现海绵设施运行与水环境质量的动态适配。在正常工况下,智慧平台根据河道水质数据与海绵设施运行状态,优化设施调度:例如,当河道水质良好时,调蓄池收集的雨水经简单净化后可直接排入河道,补充生态基流;当河道水质出现波动时,智慧平台自动调整生态湿地的进水流量与停留时间,通过湿地植被、微生物的净化作用降低污染物浓度,避免雨水排放对河道水质造成冲击。
极端降雨场景下,智慧水务解决方案构建 “海绵设施 + 排水管网 + 水环境应急” 的协同联动机制。通过气象预警数据提前预判降雨强度,智慧平台调度海绵城市调蓄池、下沉式绿地等设施提前腾空,最大化提升雨水滞蓄能力;同时,实时监测河道水位与水质变化,若预判到内涝风险与水质恶化双重压力,立即启动应急响应:一方面,调度排水泵站加大抽排力度,避免城市内涝;另一方面,关闭海绵设施向河道的排水阀门,将收集的雨水导入污水处理厂处理后再排放,防止雨水携带的大量污染物导致河道水质恶化,实现防汛排涝与水环境治理的双重目标。
(三)末端共治:污水处理与水生态修复闭环协同
水环境治理的末端环节聚焦污水处理与水生态修复,智慧水务解决方案联动海绵城市末端设施与污水处理系统,构建闭环治理体系。在污水处理厂运行中,智慧平台整合海绵城市调蓄池的出水数据(流量、水质)与污水处理厂的进水负荷数据,智能调整处理工艺:例如,当海绵调蓄池集中排水导致污水处理厂进水流量突增时,智慧平台自动调整曝气池的曝气量、药剂投加量,确保出水水质达标;同时,将污水处理厂的再生水数据与海绵城市绿化灌溉、河道生态补水需求联动,实现再生水资源的循环利用,既缓解城市供水压力,又为河道生态修复提供稳定水源。
在水生态修复过程中,智慧水务解决方案联动海绵城市河道生态缓冲带与水环境治理工程。通过在河道沿线布设水质、水生生物传感器,实时监测水体溶解氧、氮磷浓度、水生生物多样性等指标,评估水生态修复效果;同时,智慧平台根据监测数据调整海绵设施的运行模式,例如,当监测到河道水体富营养化风险上升时,增加生态缓冲带的进水流量,通过植被拦截与土壤吸附削减氮磷污染物;当水体溶解氧不足时,调度海绵调蓄池释放经过净化的雨水,补充河道生态基流,改善水生生物生存环境,实现海绵设施运行与水生态修复的良性互动。
三、协同联动的保障机制:技术、管理与政策三重支撑
智慧水务解决方案与海绵城市建设、水环境治理的深度协同,需构建技术标准、管理机制与政策支持的三重保障体系,确保联动效应持续发挥。
(一)技术标准保障:统一数据口径与技术规范
建立统一的数据采集、传输与分析标准,明确海绵设施、水环境监测设备的技术参数与数据接口规范,确保不同部门、不同类型的数据能够无缝接入智慧水务平台。例如,统一雨水调蓄池水位、水质传感器的监测精度与数据格式,规范河道断面流量、水质的监测频次与分析方法;同时,研发适配二者协同的核心技术,如基于 AI 的海绵设施运行优化算法、水环境质量预测模型等,提升智慧水务平台的协同调度能力,为三者联动提供技术支撑。
(二)管理机制保障:建立跨部门协同联动体系
成立由住建、水利、生态环境、市政等多部门组成的协同工作小组,明确各部门在智慧水务建设、海绵城市推进、水环境治理中的职责分工:住建部门负责海绵城市设施的建设与维护,水利部门负责河道生态修复与水资源调度,生态环境部门负责水环境质量监测与监管,市政部门负责管网与污水处理设施的运维;同时,建立常态化沟通机制,通过智慧水务平台实现信息共享、联合调度与协同处置,避免各自为政导致的协同失效。
(三)政策支持保障:强化激励与考核导向
将三者协同联动成效纳入地方政府生态环境保护与城市建设考核体系,明确考核指标(如海绵设施污染物削减率、水环境质量改善程度、智慧平台调度响应效率等),推动地方政府重视协同工作;同时,出台财政激励政策,对采用智慧水务解决方案推进海绵城市与水环境治理协同的项目给予资金补贴或税收优惠,鼓励社会资本参与项目建设与运营,形成 “政府引导、市场运作、社会参与” 的协同推进格局。
四、典型案例:协同联动的实践成效
某沿海城市通过智慧水务解决方案推动海绵城市建设与水环境治理协同,取得显著成效。该市搭建统一的智慧水务云平台,整合全市 32 座海绵调蓄池、15 处生态湿地、50 个河道水质监测站、200 余公里排水管网的监测数据,实现三者数据实时共享与智能调度。在暴雨天气中,智慧平台提前 6 小时接收气象预警,调度海绵调蓄池腾空库容,联动排水泵站调整运行参数,同时根据河道水质数据,将初期雨水导入污水处理厂处理,避免污染水体。
经过两年实践,该市海绵城市设施的雨水调蓄率提升至 45%,城市内涝发生率下降 60%;河道水质达标率从 72% 提升至 91%,黑臭水体全面消除;智慧平台的智能调度使污水处理厂能耗下降 15%,再生水利用率提升至 30%,实现了防汛排涝、水环境改善与资源节约的多重效益,为三者协同联动提供了可复制的实践经验。
结语:以协同之力构建城市水生态安全屏障
海绵城市建设、水环境治理与智慧水务解决方案的协同联动,是应对城市水资源短缺、内涝灾害、水环境污染等多重挑战的必然选择。智慧水务解决方案以技术为纽带,打破了三者独立推进的壁垒,实现了从源头减排到末端治理的全链条协同,既提升了海绵城市建设的精准性与实效性,又强化了水环境治理的科学性与高效性。
未来,随着数字孪生、AI 大模型等技术的持续迭代,三者的协同将向 “更智能、更精准、更可持续” 方向迈进:智慧水务平台将能更精准地预测海绵设施运行与水环境质量的动态关联,实现全流程自动化调度;同时,跨区域协同机制将进一步完善,推动流域层面的海绵城市建设与水环境治理协同推进。相信通过三者的深度融合,将构建起 “水安全有保障、水资源可持续、水环境优质” 的城市水生态系统,为建设宜居、韧性、智慧城市奠定坚实基础。