千岛湖迎来“智能哨兵” 守护“一方净水”

洛带一湾、碧秀川岛千寻、“千岛清水游画境”和风景如画的千岛湖都是人们向往的地方。但更重要的是，由于其优良的水质，它已成为长江三角洲的战略水源。

“水质安全是千岛湖环境保护的重中之重”。观察太湖20多年的秦深知科学保护“清洁水的一面”的重要性。

中国科学院南京地理与湖泊研究所秦研究员领导的湖泊生态系统动力学研究小组(以下简称“南京地湖研究所”)经过十余年的研究和积累，于近日在千岛湖正式启动千岛湖水华预测预警系统。这是我国第一个水库型水华预测预警平台，实现了全方位的在线数据监测。

千岛湖有一个“监护人”，成千上万的家庭可以享受“有点甜”的山泉水，以确保。

复杂而脆弱的人为不安全感

千岛湖距杭州市约150公里，是我国第一座设计建造的特大型水库。近年来，随着周边地区和库区上游社会经济的不断发展，千岛湖水体的富营养化水平正在缓慢上升，导致藻类的异常增殖时有发生。

千岛湖异常藻类增殖事件的发生时间和地点都是非常偶然的。同时，由于千岛湖属于深水湖泊水库，库区面积较大，国内外没有成熟的水质保护和藻华生态灾害防治经验，这使得千岛湖长期稳定维持优良水质面临巨大挑战。

秦认为，千岛湖水质难以保护有三个原因。首先，流域内的山脉又高又陡，降雨径流和季节性农业活动的水文过程对水质有很大影响。其次，由于湖面岛屿密集，水库底部地形复杂，水库水深较大，千岛湖水体水动力和热分层等复杂多变的物理过程，使得千岛湖水质和水生态格局呈现高度的时空异质性。最后，单一结构的湖泊和水库生态系统相对脆弱。气候变化、极端天气事件、鱼类种群结构的变化等。，会在当地水库海湾造成多次藻类大量繁殖。

今年9月，千岛湖正式开始向杭州供水。其水质和生态安全关系到数千万人的日常饮用水供应和生计稳定。保护势在必行。

“过去，我们在检测千岛湖水质时，常常是‘瞎子摸象’。”杭州淳安县环境保护监测站站长郑文婷告诉《中国科学新闻》，千岛湖的水质主要是每周人工监测一次。驾船到湖中取样需要很长时间，不能充分及时地掌握整个湖的水华情况。特别是在汛期，人工监测只能确定监测点的水质，无法预测水质的时空变化。在藻类敏感期，只能对库区敏感和重点区域进行检查。

南京地湖研究所湖泊生态系统动力学团队与杭州和淳安县相关科研管理机构合作近十年。“千岛湖的自动监测系统基本建成，建设预报预警软件和互动展示平台已成为当务之急。”秦对说道。

智能监控和及时预测

早在2007年，秦就带领团队设计并建设了我国首套太湖自动高频监测系统，建立了具有自主知识产权的太湖环境动力学数值模型，并开始对太湖蓝藻水华的发生发展进行预测和发布报告，不断升级，逐步实现太湖蓝藻水华和泛湖监测预警的运行。

丰富的经验和深厚的积累使秦在守护千岛湖时更加自信和冷静。

“千岛湖水华预测预警系统”是基于自主开发建设的“高频自动监测-遥感图像解译-流域水文模拟-三维水动力水质模拟”系统。总之，通过“天地湖”数据监测和数值模拟的集成，实现对整个千岛湖水面和流域的全方位数字化管理。

高频自动监测是指在进入湖泊和饮用水源的关键区域布设数字“智能哨兵”。他们实时获取千岛湖的水质信息。然后利用遥感监测信息作为验证手段。同时，构建模型模拟千岛湖进出湖的历史和未来流量数据，模拟千岛湖水动力和水质指标的空间分布和动态变化。最后，自动生成“千岛湖水华预测预警报告”。

该系统实现了千岛湖未来7天水华的预测和预警，并可获得水温、溶解氧、叶绿素、总氮、总磷、氨氮等关键水质指标的时空变化数据。根据报告结果，我们可以及时启动相关应急预案，采取相应的水处理措施，确保千岛湖的水质和水生态安全。”郑文婷说，

值得一提的是，该系统采用“决策支持平台”和“场景仿真平台”的双平台运行模式。前者是预测和预警系统的主体，该系统以全自动和集成的方式运行，无需人工干预。它每天定期启动，自动运行并输出结果。后者是预测预警系统的功能扩展，实现人机交互操作模式，手动设置条件，修改参数，启动模型。

“这两个平台的特点是能够同时满足不同用户的需求。“决策支持平台”可以帮助决策者实时掌握千岛湖水质现状，及时预测未来一周各种水质指标的变化，从而制定应急预案。“场景模拟平台”使管理者能够根据不同的管理目标设计不同的模拟场景，从而制定水质保护策略秦对说道。

水资源保护不容易预测

江西韦伯新技术有限公司和苏州中科天启遥感技术有限公司也参与了该系统的研发

南京地湖研究所湖泊生态系统动力学小组提供智能技术，企业负责实施。在秦看来，这种合作可以整合优化资源要素，更深更广地协调科技资源，有效提高科研成果转化效率，真正实现科研成果解决地方需求，也使科学家更现实地为国计民生服务。

该监测预报预警技术系统具有可移植性、易操作性和高时效性的特点。不同的湖泊和水库可以根据自己的特点建立专业的、有针对性的系统。

"保护资源水体并不容易."秦把话题转到身上，“过去，我们的湖泊管理走过了很多弯路。其背后的本质是基础科学研究的严重短缺。”

除了盲目发展和忽视环境保护的历史债务因素外，近年来越来越多的研究证据表明，全球变化的自然趋势为湖泊、水库富营养化和藻类大量繁殖等灾难性事件的发生提供了有利因素，使得控制和管理更加困难。

“加强科学研究，为治理提供依据和支持，全社会和管理者应更加重视水质安全和流域生态环境保护。从实际角度来看，短期内很难实现完全的污染控制和拦截，做好日常监测、预测和预警工作，及时处理污染比事后处理污染要好，”说。