無(wú)人機(jī)遙感怎樣幫助我們治水

臨安山高水長(zhǎng)，草木崢嶸，境內(nèi)有兩座國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。全域河道總長(zhǎng)3700公里，有大小山塘水庫(kù)1264余座。它還是國(guó)家級(jí)生態(tài)市、國(guó)家森林城市、國(guó)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(yù)，關(guān)乎55萬(wàn)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(dān)當(dāng)。

臨安靜美山水

面對(duì)保護(hù)與發(fā)展的“悖論”，面對(duì)“綠水青山就是金山銀山”的時(shí)代召喚，臨安治水人從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、專家服務(wù)、信息平臺(tái)建設(shè)等入手，著眼于宏觀、中觀、微觀三個(gè)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(wú)人機(jī)+物聯(lián)網(wǎng) 無(wú)人機(jī)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(jiān)持每天到校。最近幾個(gè)月里，他帶領(lǐng)學(xué)生正在開(kāi)展一個(gè)用無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)水環(huán)境的課題。如今，這個(gè)課題已經(jīng)有了初步的成果，論文正在統(tǒng)稿，即將公開(kāi)發(fā)表。

夏凱主持的是一個(gè)與臨安治水辦合作開(kāi)展的科研項(xiàng)目——無(wú)人機(jī)遙感監(jiān)測(cè)青山湖水質(zhì)。

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

為了建立計(jì)算模型，在過(guò)去幾個(gè)月里，夏凱團(tuán)隊(duì)的無(wú)人機(jī)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(biāo)的函數(shù)對(duì)應(yīng)關(guān)系。“我們的目標(biāo)是計(jì)算出東湖里總磷、總氮、葉綠素、濁度、懸浮物五個(gè)參數(shù)。目前已算出了其中3個(gè)參數(shù)，另外2個(gè)參數(shù)也很快會(huì)有結(jié)果?！毕膭P說(shuō)，“計(jì)算模型一旦建立，我們就可以飛到青山湖遙測(cè)水質(zhì)了?！?/p>

天目山鎮(zhèn)無(wú)人機(jī)巡河 （胡劍歡 / 攝）

傳統(tǒng)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)方式，需要工作人員到實(shí)地采樣。不光周期長(zhǎng)，還要耗費(fèi)大量人力物力，且難以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)和大范圍的監(jiān)測(cè)。無(wú)人機(jī)遙感，用時(shí)短，精度高，覆蓋范圍大，同步性好?！鞍它c(diǎn)鐘起飛，八點(diǎn)半數(shù)據(jù)就能傳到手機(jī)和電腦”。而且還能利用多時(shí)相的遙感數(shù)據(jù)，觀察同一水域在不同時(shí)期的水質(zhì)變化，從而對(duì)水污染的趨勢(shì)進(jìn)行分析和預(yù)判。

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

農(nóng)林大的無(wú)人機(jī)還沒(méi)有正式“服役”青山湖，天目山鎮(zhèn)的無(wú)人機(jī)已經(jīng)開(kāi)展“智慧治水”了。借助每周一次的無(wú)人機(jī)巡河，天目山鎮(zhèn)對(duì)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(shí)時(shí)取證。

農(nóng)村治污“千里眼”

午休時(shí)間，蔡小文的手機(jī)突然響起急促的“嘀嘀”聲，原來(lái)是農(nóng)村生活污水治理監(jiān)管系統(tǒng)報(bào)警，他立刻查尋報(bào)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(guò)低。

蔡小文立馬聯(lián)系閩塢村村書記，不一會(huì)兒，傳來(lái)消息，原來(lái)村里在修路，挖掘機(jī)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(bào)警解除。

臨安區(qū)區(qū)長(zhǎng)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(jī)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(duì)臨安全區(qū)各村311個(gè)農(nóng)村生活污水處理終端和96家養(yǎng)殖場(chǎng)的污水運(yùn)維情況實(shí)時(shí)遙測(cè)監(jiān)管。

點(diǎn)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(yùn)維單位、聯(lián)系人、電話等，都能一一呈現(xiàn)。借助流量計(jì)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，平臺(tái)還能精確監(jiān)測(cè)并自動(dòng)儲(chǔ)存每個(gè)終端每天、每周、每月、全年的尾水流量，以及污染物排放指標(biāo)。一旦偏離系統(tǒng)允許的閾值，就會(huì)報(bào)警，并且以短信的形式，實(shí)時(shí)通知相關(guān)責(zé)任人介入。

丹靚環(huán)境只是臨安農(nóng)村生活污水治理運(yùn)維商之一。

臨安開(kāi)展“五水共治”以來(lái)，對(duì)農(nóng)村生活污水治理的建設(shè)和升級(jí)改造的力度逐年持續(xù)加大。目前，臨安全區(qū)287個(gè)行政村共建有1482個(gè)治污終端，其中262處為微動(dòng)力終端。

為確保終端的常態(tài)化運(yùn)行，臨安委托3家第三方運(yùn)維商開(kāi)展運(yùn)維管理。對(duì)設(shè)計(jì)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(jì)311個(gè)終端站點(diǎn)，實(shí)施24小時(shí)全天候運(yùn)行監(jiān)管。除此之外，臨安還對(duì)全區(qū)15個(gè)污水處理廠、114家重點(diǎn)廢水廢氣排放企業(yè)、96家規(guī)模養(yǎng)殖場(chǎng)，實(shí)施省、市、區(qū)三級(jí)聯(lián)網(wǎng)監(jiān)控。

中觀尺度

電視巡河+CT掃描

石斑魚的守護(hù)神

晚上11點(diǎn)，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(diǎn)擊進(jìn)入“平安鄉(xiāng)村”，挨個(gè)兒翻看裝在猷溪邊的幾個(gè)監(jiān)控探頭。當(dāng)看到第六個(gè)的時(shí)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(diǎn)，把兩個(gè)正在電魚的年輕人抓了個(gè)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(zhǎng)，日常里，他們除了為村莊保潔，還負(fù)責(zé)維護(hù)猷溪的河道環(huán)境衛(wèi)生和禁漁護(hù)魚。猷溪是臨安第三自來(lái)水廠的水源地點(diǎn)。為了把猷溪管護(hù)好，去年7月，石門村借助華數(shù)“智慧農(nóng)村”平臺(tái)，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(jī)中。村民在家看電視，只要按按遙控器，就能實(shí)時(shí)監(jiān)看到猷溪的一舉一動(dòng)。

村主任程文忠說(shuō)：“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(lái)偷魚了?！背穗娨暀C(jī)，石門村的村干部和兩位河長(zhǎng)還把監(jiān)控終端連到自己的手機(jī)里?！艾F(xiàn)在我們隨時(shí)隨地都能監(jiān)看猷溪。”汪連方說(shuō)。

臨安區(qū)治水辦有關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)，石門村把巡河制度“搬到”了電視機(jī)和手機(jī)上，巡河的事，由河長(zhǎng)“專屬”，擴(kuò)大到每家每戶，這種做法很有推廣價(jià)值。在短短不到兩年時(shí)間，“石門模式”在臨安迅速推廣，華數(shù)臨安公司有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，目前臨安已有60個(gè)村共計(jì)安裝了1760個(gè)治水探頭，越來(lái)越多的村民實(shí)現(xiàn)了“電視巡河”。

“CT”掃描懸頂之患

時(shí)下，正值汛期，臨安境內(nèi)的山塘水庫(kù)安不安全，是大家都很關(guān)心的事。因?yàn)榕R安境內(nèi)有山塘水庫(kù)1264座，有不少村民傍庫(kù)而居甚至“頂”塘而居，水庫(kù)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(kāi)始在臨安山塘水庫(kù)的“體檢”和除險(xiǎn)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(kù)大壩上，外加一臺(tái)筆記本電腦，就可以給水庫(kù)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(duì)水庫(kù)大壩的安全狀況進(jìn)行綜合分析，重點(diǎn)查找壩體的滲漏情況，為水庫(kù)行汛安全提供第一手資料。

病險(xiǎn)水庫(kù)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(jī)鉆幾個(gè)孔，提取大壩深處的土芯，觀察其濕潤(rùn)度。干燥的說(shuō)明安全，水含量高的說(shuō)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(jué)的隱蔽滲漏點(diǎn)，可能成為“漏網(wǎng)之魚”。何況，這種帶有破壞性的勘探法，對(duì)大壩本身也是一種傷害。新的勘探法，可以像做“CT”那樣，對(duì)大壩進(jìn)行全壩體、無(wú)死角的掃描，并以圖像形式呈現(xiàn)。有了這樣一臺(tái)“CT”掃描儀，對(duì)水庫(kù)大壩的除險(xiǎn)加固，就可以實(shí)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(kù)大壩上成功查找到了以往一直無(wú)法排查的“疑難雜癥”。

除了“CT”掃描儀，臨安還在主要山塘水庫(kù)安裝了百余個(gè)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(kù)配備“湖長(zhǎng)”，落實(shí)水域管控、水資源保護(hù)、水污染防治、水生態(tài)修復(fù)及執(zhí)法監(jiān)管等職責(zé)。

臨安地處山區(qū)，局部小流域山洪易發(fā)。為精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)各地降雨情況，臨安還自主研發(fā)出了一體式雨量遙測(cè)系統(tǒng)。分布在全區(qū)的117個(gè)雨量監(jiān)測(cè)點(diǎn)每15分鐘可自動(dòng)上傳雨量數(shù)據(jù)。當(dāng)某地降雨量達(dá)到或超過(guò)警戒值時(shí)，監(jiān)控終端會(huì)自動(dòng)報(bào)警，并向危險(xiǎn)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(gè)泥沙在線監(jiān)測(cè)站，對(duì)洪水濁度的分析時(shí)長(zhǎng)由原來(lái)的10-15天，縮短到5分鐘以內(nèi)，為防洪抗災(zāi)快速?zèng)Q策贏得了時(shí)間。

微觀尺度

鐵離子+微生物

鐵離子洗“藻”

2007年夏天的太湖藍(lán)藻事件，一度舉國(guó)關(guān)注，引發(fā)人們對(duì)水環(huán)境富營(yíng)養(yǎng)化的強(qiáng)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(dān)當(dāng)始終沒(méi)有松弛和懈怠。對(duì)青山湖庫(kù)區(qū)水質(zhì)的嚴(yán)格監(jiān)管和嚴(yán)苛治理，就是臨安彰顯環(huán)保擔(dān)當(dāng)?shù)囊粋€(gè)縮影。

近年來(lái)，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(jí)B標(biāo)準(zhǔn)，升格為優(yōu)于一級(jí)A標(biāo)準(zhǔn)。

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

眼下，臨安正在著手開(kāi)展“不同價(jià)態(tài)的鐵離子對(duì)青山湖水庫(kù)藻類群落的影響及其生長(zhǎng)機(jī)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(fù)責(zé)人說(shuō)，一直以來(lái)，人們關(guān)注和研究較多的是氮、磷對(duì)藻類生長(zhǎng)的影響，但有關(guān)鐵離子對(duì)水藻生長(zhǎng)的影響卻相對(duì)“冷門”?！皩?shí)際上，不同價(jià)態(tài)鐵離子的濃度也會(huì)對(duì)藻類生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。我們就想通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比研究，搞清楚不同價(jià)態(tài)和濃度的鐵離子，是如何對(duì)藻類光合作用產(chǎn)生促進(jìn)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(shí)驗(yàn)室，但我們有理由對(duì)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(jìn)，污水納管日益普及。唯獨(dú)在一些養(yǎng)豬場(chǎng)，由于豬的排泄物產(chǎn)生的污水濃度過(guò)高，無(wú)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(jìn)浙江工業(yè)大學(xué)的科研力量，在文華牧場(chǎng)試點(diǎn)開(kāi)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(yàn)，不光使豬場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境得到了極大改善，也實(shí)現(xiàn)了動(dòng)物福利化養(yǎng)殖，為養(yǎng)殖場(chǎng)污水治理提供了新出路。

該技術(shù)從豬體內(nèi)、體外兩個(gè)渠道入手，從而降低排泄物的污水濃度，消除惡臭氣味。通過(guò)在飼料中添加益生菌，促進(jìn)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(shí)，對(duì)豬的糞便固渣和豬圈噴灑微生物菌劑，促進(jìn)臭味快速分解，使養(yǎng)殖場(chǎng)糞污實(shí)現(xiàn)減量化、無(wú)害化和生態(tài)化處置。

經(jīng)測(cè)定，實(shí)施惡臭氣味消除技術(shù)后，養(yǎng)殖場(chǎng)氨氣濃度由原來(lái)50-100mg/m3降至20mg/m3以下，硫化氫濃度由原來(lái)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(dāng)年，大禹治水“三顧家門而不入”，成為千古美談。在科技浪潮風(fēng)起云涌的當(dāng)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(shī)人賀知章筆下的那一抹鄉(xiāng)愁：惟有門前鏡湖水，春風(fēng)不改舊時(shí)波。

來(lái)源：臨安廣播電視臺(tái)