無人機遙感怎樣幫助我們治水

臨安山高水長，草木崢嶸，境內(nèi)有兩座國家級自然保護區(qū)。全域河道總長3700公里，有大小山塘水庫1264余座。它還是國家級生態(tài)市、國家森林城市、國家園林城市，是太湖、錢塘江兩大水系的源頭。

水的好壞，不光關(guān)乎這座城市的顏值和業(yè)有的榮譽，關(guān)乎55萬百姓的生產(chǎn)生活安全，更關(guān)乎作為水系源頭的環(huán)保擔當。

臨安靜美山水

面對保護與發(fā)展的“悖論”，面對“綠水青山就是金山銀山”的時代召喚，臨安治水人從項目設(shè)計、專家服務(wù)、信息平臺建設(shè)等入手，著眼于宏觀、中觀、微觀三個尺度，著力于苦干、巧干、精干，做深做透科技治水文章，使科技力量在工業(yè)廢水治理、生活污水處置、農(nóng)業(yè)面源污染、抗洪防汛等各領(lǐng)域大顯身手。

宏觀尺度

無人機+物聯(lián)網(wǎng) 無人機遙感

盡管放暑假，但浙江農(nóng)林大學(xué)信息工程學(xué)院副教授夏凱仍堅持每天到校。最近幾個月里，他帶領(lǐng)學(xué)生正在開展一個用無人機遙感監(jiān)測水環(huán)境的課題。如今，這個課題已經(jīng)有了初步的成果，論文正在統(tǒng)稿，即將公開發(fā)表。

夏凱主持的是一個與臨安治水辦合作開展的科研項目——無人機遙感監(jiān)測青山湖水質(zhì)。

夏凱介紹，遙感監(jiān)測水質(zhì)的核心部件是一臺多光譜相機。這種相機能敏銳辨別、捕捉紅色、綠色、藍色光波和人眼不可見的紅邊、近紅外線等光波，根據(jù)水中污染物反射的光波，來分析污染物的濃度和分布情況。

為了建立計算模型，在過去幾個月里，夏凱團隊的無人機已多次飛臨農(nóng)林大校園內(nèi)的東湖上空，采集了大量影像光譜數(shù)據(jù)，成功建立了影像數(shù)據(jù)和水質(zhì)指標的函數(shù)對應(yīng)關(guān)系?！拔覀兊哪繕耸怯嬎愠鰱|湖里總磷、總氮、葉綠素、濁度、懸浮物五個參數(shù)。目前已算出了其中3個參數(shù)，另外2個參數(shù)也很快會有結(jié)果?！毕膭P說，“計算模型一旦建立，我們就可以飛到青山湖遙測水質(zhì)了?！?/p>

天目山鎮(zhèn)無人機巡河 （胡劍歡 / 攝）

傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測方式，需要工作人員到實地采樣。不光周期長，還要耗費大量人力物力，且難以實現(xiàn)實時和大范圍的監(jiān)測。無人機遙感，用時短，精度高，覆蓋范圍大，同步性好?！鞍它c鐘起飛，八點半數(shù)據(jù)就能傳到手機和電腦”。而且還能利用多時相的遙感數(shù)據(jù)，觀察同一水域在不同時期的水質(zhì)變化，從而對水污染的趨勢進行分析和預(yù)判。

“與衛(wèi)星遙感相比，無人機遙感更適合在小微水體使用，將來，它會成為臨安乃至浙江水質(zhì)監(jiān)測的一大利器?！?/p>

農(nóng)林大的無人機還沒有正式“服役”青山湖，天目山鎮(zhèn)的無人機已經(jīng)開展“智慧治水”了。借助每周一次的無人機巡河，天目山鎮(zhèn)對全鎮(zhèn)范圍內(nèi)14條主要河道是否有垃圾、涉水違建、污水直排，以及非法捕魚、采砂作業(yè)等情況了如指掌，連以往不易巡查的盲區(qū)，都盡在掌握之中，而且還可借助視頻和照片實時取證。

農(nóng)村治污“千里眼”

午休時間，蔡小文的手機突然響起急促的“嘀嘀”聲，原來是農(nóng)村生活污水治理監(jiān)管系統(tǒng)報警，他立刻查尋報警源。一看，是天目山鎮(zhèn)閩塢村的污水處理系統(tǒng)出現(xiàn)異常，處理池的排水量過低。

蔡小文立馬聯(lián)系閩塢村村書記，不一會兒，傳來消息，原來村里在修路，挖掘機不慎挖破了污水管，導(dǎo)致污水外泄。傍晚，破損管網(wǎng)被更換，污水池的排水量又恢復(fù)到正常水平，報警解除。

臨安區(qū)區(qū)長駱安全調(diào)研治水工作

蔡小文是臨安丹靚環(huán)境工程有限公司的技術(shù)總監(jiān)，他們公司大廳的LED顯示器、辦公室電腦和手機里，同步連接著臨安農(nóng)村生活污水治理監(jiān)管系統(tǒng)，可對臨安全區(qū)各村311個農(nóng)村生活污水處理終端和96家養(yǎng)殖場的污水運維情況實時遙測監(jiān)管。

點擊該系統(tǒng)，所有被納入監(jiān)管的污水處理終端和所在的村，以及該村污水管網(wǎng)的布局、線路、走向、終端的位置、污水處理模式，運維單位、聯(lián)系人、電話等，都能一一呈現(xiàn)。借助流量計和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，平臺還能精確監(jiān)測并自動儲存每個終端每天、每周、每月、全年的尾水流量，以及污染物排放指標。一旦偏離系統(tǒng)允許的閾值，就會報警，并且以短信的形式，實時通知相關(guān)責任人介入。

丹靚環(huán)境只是臨安農(nóng)村生活污水治理運維商之一。

臨安開展“五水共治”以來，對農(nóng)村生活污水治理的建設(shè)和升級改造的力度逐年持續(xù)加大。目前，臨安全區(qū)287個行政村共建有1482個治污終端，其中262處為微動力終端。

為確保終端的常態(tài)化運行，臨安委托3家第三方運維商開展運維管理。對設(shè)計日處理30噸以上、受益農(nóng)戶100戶以上和位于水環(huán)境功能要求較高區(qū)域的共計311個終端站點，實施24小時全天候運行監(jiān)管。除此之外，臨安還對全區(qū)15個污水處理廠、114家重點廢水廢氣排放企業(yè)、96家規(guī)模養(yǎng)殖場，實施省、市、區(qū)三級聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

中觀尺度

電視巡河+CT掃描

石斑魚的守護神

晚上11點，正在看電視的臨安高虹鎮(zhèn)石門村村民盛連義，像往常一樣退出了電視界面，回到主菜單，點擊進入“平安鄉(xiāng)村”，挨個兒翻看裝在猷溪邊的幾個監(jiān)控探頭。當看到第六個的時候，他突然發(fā)現(xiàn)有兩小年輕正打著手電在溪里電魚。他馬上打電話給村委支委陳日紅和汪連方，三人火速趕往監(jiān)控點，把兩個正在電魚的年輕人抓了個正著。

石門村“電視治水”

盛連義和汪連方是石門村保潔員兼河長，日常里，他們除了為村莊保潔，還負責維護猷溪的河道環(huán)境衛(wèi)生和禁漁護魚。猷溪是臨安第三自來水廠的水源地點。為了把猷溪管護好，去年7月，石門村借助華數(shù)“智慧農(nóng)村”平臺，在猷溪兩岸安裝了22只高清探頭，并把監(jiān)控終端共享到每戶村民家的電視機中。村民在家看電視，只要按按遙控器，就能實時監(jiān)看到猷溪的一舉一動。

村主任程文忠說：“監(jiān)控裝好以后，已抓了5起盜魚事件，現(xiàn)在大家都知道我們村裝了監(jiān)控，都不敢來偷魚了。”除了電視機，石門村的村干部和兩位河長還把監(jiān)控終端連到自己的手機里。“現(xiàn)在我們隨時隨地都能監(jiān)看猷溪。”汪連方說。

臨安區(qū)治水辦有關(guān)負責人說，石門村把巡河制度“搬到”了電視機和手機上，巡河的事，由河長“專屬”，擴大到每家每戶，這種做法很有推廣價值。在短短不到兩年時間，“石門模式”在臨安迅速推廣，華數(shù)臨安公司有關(guān)負責人介紹，目前臨安已有60個村共計安裝了1760個治水探頭，越來越多的村民實現(xiàn)了“電視巡河”。

“CT”掃描懸頂之患

時下，正值汛期，臨安境內(nèi)的山塘水庫安不安全，是大家都很關(guān)心的事。因為臨安境內(nèi)有山塘水庫1264座，有不少村民傍庫而居甚至“頂”塘而居，水庫大壩的安全是汛期的頭等大事。

現(xiàn)在，有一種“神器”就是為這“頭等大事”量身打造的，而且已開始在臨安山塘水庫的“體檢”和除險上屢建奇功。

這種“神器”很小巧，能耐卻很大。它類似于心電圖感應(yīng)吸球，吸附在水庫大壩上，外加一臺筆記本電腦，就可以給水庫大壩做“體檢”。據(jù)介紹，這種設(shè)備整合了高密度電阻率法、地震映像法和瑞雷波法，可對水庫大壩的安全狀況進行綜合分析，重點查找壩體的滲漏情況，為水庫行汛安全提供第一手資料。

病險水庫大壩“體檢”和治理用上新技術(shù)

以前壩體“體檢”用的是地質(zhì)勘探法。即在壩體上隨機鉆幾個孔，提取大壩深處的土芯，觀察其濕潤度。干燥的說明安全，水含量高的說明有滲漏。由于打孔取樣的樣本所限，這種方法難以窺探大壩的全貌，一些肉眼不易察覺的隱蔽滲漏點，可能成為“漏網(wǎng)之魚”。何況，這種帶有破壞性的勘探法，對大壩本身也是一種傷害。新的勘探法，可以像做“CT”那樣，對大壩進行全壩體、無死角的掃描，并以圖像形式呈現(xiàn)。有了這樣一臺“CT”掃描儀，對水庫大壩的除險加固，就可以實施局部“微創(chuàng)”維修，不必像以往那樣，需要整體拆除重建。據(jù)臨安區(qū)水利局相關(guān)人員介紹，借助“CT”掃描儀，臨安已在4座水庫大壩上成功查找到了以往一直無法排查的“疑難雜癥”。

除了“CT”掃描儀，臨安還在主要山塘水庫安裝了百余個監(jiān)控探頭，全天候不間斷監(jiān)視大壩及水面情況，還為143座小二型以上水庫配備“湖長”，落實水域管控、水資源保護、水污染防治、水生態(tài)修復(fù)及執(zhí)法監(jiān)管等職責。

臨安地處山區(qū)，局部小流域山洪易發(fā)。為精準監(jiān)測各地降雨情況，臨安還自主研發(fā)出了一體式雨量遙測系統(tǒng)。分布在全區(qū)的117個雨量監(jiān)測點每15分鐘可自動上傳雨量數(shù)據(jù)。當某地降雨量達到或超過警戒值時，監(jiān)控終端會自動報警，并向危險區(qū)內(nèi)的訪客和住戶發(fā)布警示信息。此外，臨安還在全省建立了首個泥沙在線監(jiān)測站，對洪水濁度的分析時長由原來的10-15天，縮短到5分鐘以內(nèi)，為防洪抗災(zāi)快速決策贏得了時間。

微觀尺度

鐵離子+微生物

鐵離子洗“藻”

2007年夏天的太湖藍藻事件，一度舉國關(guān)注，引發(fā)人們對水環(huán)境富營養(yǎng)化的強烈關(guān)注。之后，盡管太湖水質(zhì)逐年向好，但作為太湖上游的居民，臨安“一江清水奔下游”的環(huán)保擔當始終沒有松弛和懈怠。對青山湖庫區(qū)水質(zhì)的嚴格監(jiān)管和嚴苛治理，就是臨安彰顯環(huán)保擔當?shù)囊粋€縮影。

近年來，臨安在青山湖畔的城市污水處理廠尾水出口接連建設(shè)2座采用水生植物脫氮除磷的濕地公園，使排入青山湖的尾水由先前的一級B標準，升格為優(yōu)于一級A標準。

但作為兩大水系的上游，臨安人對青山湖水環(huán)境的關(guān)注、治理和提升，并沒就此摁下“暫停鍵”。

眼下，臨安正在著手開展“不同價態(tài)的鐵離子對青山湖水庫藻類群落的影響及其生長機理的研究”，以期為青山湖藻類治理提供科研支持。

該課題組有關(guān)負責人說，一直以來，人們關(guān)注和研究較多的是氮、磷對藻類生長的影響，但有關(guān)鐵離子對水藻生長的影響卻相對“冷門”?！皩嶋H上，不同價態(tài)鐵離子的濃度也會對藻類生長產(chǎn)生影響。我們就想通過試驗對比研究，搞清楚不同價態(tài)和濃度的鐵離子，是如何對藻類光合作用產(chǎn)生促進或抑制的，希望能為青山湖藻類治理提供新的方法和路徑。”

盡管目前該課題尚未走出實驗室，但我們有理由對這種全新的“離子治水”法心懷諸多期待。

微生物除臭

隨著“五水共治”的推進，污水納管日益普及。唯獨在一些養(yǎng)豬場，由于豬的排泄物產(chǎn)生的污水濃度過高，無法直接納管處理，須經(jīng)預(yù)處理降低污水濃度，方能排入污水管網(wǎng)處理。由于預(yù)處理成本較高，設(shè)備投資較大，成為制約畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展的一大瓶頸。

基于此，臨安多方調(diào)研，去年引進浙江工業(yè)大學(xué)的科研力量，在文華牧場試點開展基于功能微生物技術(shù)的豬排泄物惡臭消除技術(shù)研究和試驗，不光使豬場的作業(yè)環(huán)境得到了極大改善，也實現(xiàn)了動物福利化養(yǎng)殖，為養(yǎng)殖場污水治理提供了新出路。

該技術(shù)從豬體內(nèi)、體外兩個渠道入手，從而降低排泄物的污水濃度，消除惡臭氣味。通過在飼料中添加益生菌，促進豬的腸道健康，降低排泄物中氨、氮、硫化氫等含量，減少糞尿惡臭味。同時，對豬的糞便固渣和豬圈噴灑微生物菌劑，促進臭味快速分解，使養(yǎng)殖場糞污實現(xiàn)減量化、無害化和生態(tài)化處置。

經(jīng)測定，實施惡臭氣味消除技術(shù)后，養(yǎng)殖場氨氣濃度由原來50-100mg/m3降至20mg/m3以下，硫化氫濃度由原來15-25ug/m3降至5ug/m3以下，源頭污水濃度的降低，大大減輕了污水凈化壓力。

當年，大禹治水“三顧家門而不入”，成為千古美談。在科技浪潮風起云涌的當下，治水僅憑埋頭苦干是不夠的，還需要科學(xué)治、巧妙治。顯然，臨安人正在努力踐行，為了重拾大禹歸息地詩人賀知章筆下的那一抹鄉(xiāng)愁：惟有門前鏡湖水，春風不改舊時波。

來源：臨安廣播電視臺