巢湖是国际上在集水域内有近千万人口特大型城市的独特大型浅水湖泊，是国家重点治理的“三湖三河”之一，一直承受着流域经济、社会活动和城市快速扩张带来的巨大的压力。巢湖及其流域时常出现水质不达标和湖体藻类富营养化反复及藻类水华断续暴发等问题，流域水环境改善持续面临一些亟待解决的问题。

水专项“十一五”“十二五”期间在巢湖流域开展了控源减排、生态修复、水质保障等技术研发，获得了一批亮点技术。“十三五”期间水专项为提升其在巢湖流域污染治理、生态修复及美丽巢湖建设中的作用，在流域布局了巢湖派河小流域水污染综合治理与湖体富营养化管控关键技术应用推广项目（以下简称“水专项巢湖项目”）。

水专项巢湖项目组，紧扣巢湖流域磷自然本底含量高和低山丘陵大坡降耦合致自然磷流失严重特点，围绕旱作坡耕及高强度农田施肥和高位分散居民点叠合致氮磷排放入河量大；城市扩容近湖存量难减增量难控致点面源污染物入湖程短量大；巢湖年收纳氮磷负荷高远超湖体容量等问题，瞄准巢湖小流域科学管控精准治理的目标，深入开展了水专项“十一五”“十二五”等研发关键技术的验证、完善、集成研究和综合示范，全面支撑巢湖流域先行文明示范区建设，打造安徽省合肥市的优质名片。

从全巢湖流域合理科学减排，促进流域可持续发展

巢湖流域总面积1.35万平方公里，地跨合肥、芜湖、六安、马鞍山、安庆等五市16县、市、区，是安徽省会经济圈主体。长期以来，经济发展速度快，污染物和废水排放量不断增加，流域河湖污染承受巨大负荷，超出了巢湖的环境承载能力。围绕巢湖供水安全和水污染防治，国家和地方均投入了大量的人力、物力和财力，控制了水质继续恶化的趋势，但富营养化和藻类水华危害尚未得到有效缓解。

“十一五”“十二五”巢湖水专项，重点聚焦东巢湖水源地附近污染河流、巢湖西部重污染河流和局部湖湾的治理，以及城市水环境改善等技术研发，缺乏从全流域出发，基于流域水雨情和物质输移转化动态过程的水环境管理和调控技术体系系统研究。并且，巢湖作为水源地保护是合肥市多年的战略目标，但由于流域水质生态功能的管理体制尚未形成，风险预警系统还难以支撑湖泊和流域的水质目标管理。

因此，此次水专项巢湖项目组构建了一套从全流域角度出发，以不同控制单元和水体功能区水质指标为约束的水质目标管理技术体系和业务化运行平台，贯彻并实践“减什么？减哪里？减多少？如何减？”的科学管理理念，制定流域污染管控方案，以实现全巢湖流域合理、科学的减排，形成“城湖共生”的巢湖模式，促进流域社会经济和人民生产生活的可持续发展。

“项目组按照‘从湖泊水质目标基点出发，以环境容量为纽带，采用倒逼递推的方法，基于水雨情和物质输移转化过程由入湖干流河口逐级将污染物削减量分配至上游各级支河的小流域综合管控’的思路，系统开展了蓝藻水华动态模拟、湖体水质目标制定、水环境容量计算、入湖河口允许污染通量分配与河流溯源追踪、污染物陆域单元削减等技术在巢湖流域应用验证和优化。”水专项巢湖项目负责人、中国科学院南京地理与湖泊研究所研究员胡维平说。

胡维平介绍说，此次水专项巢湖项目组突破了“基于流域水情工况的入湖污染负荷削减动态优化”和“基于湖泊—流域不同过程模型集成的误差传递与精度控制”两项关键技术。形成了基于WEB环境与大数据支持的“数据标准化建库—功能模块规范化耦合—系统可视化展示”整装集成技术；在关键技术支撑下，形成了标志性成果“巢湖流域水环境水质目标管理业务化平台”，并依托示范工程建设，实现了蓝藻水华监测预警和水质目标约束下的流域污染物精准削减等功能和项目目标。

水专项巢湖项目组立足“城湖共生”和流域水雨情特点，循“以湖泊水环境管控目标为起点，环境容量为约束，逆物质输移转化过程，由入湖干流河口倒逼递推把污染物削减量逐级分配至上游各级支河和小流域”的路径，研发突破了基于流域水情工况的入湖污染负荷削减动态优化技术，反向集成了基于水雨情工况的水质和藻类水华控制动态目标制定技术—动态环境容量计算技术—容量分配技术—河流溯源追踪技术—污染物陆域单元削减、正向耦合流域水量水质模拟技术—湖泊蓝藻水华和水质动态模拟等技术。

“这其中入湖污染负荷削减动态优化技术是以‘湖体—入湖河道—分段河流’为主线，构建了以湖泊为起点，沿水体流线逆向递推污染物的空间排放的成组配套模型，实现了传统由源到汇的正向输移模拟和逆向追溯的耦合校验。”胡维平说。他还特别介绍说，此次湖体部分模型是首次在大型浅水湖泊水环境管理中提出了以生态系统结构变化为基础确定湖泊水质目标，实现了有别于传统静态目标水质确定的思路和方法。

在此基础上，水专项巢湖项目组提出了蓝藻水华灾害天空地一体化监测预警系统架构，围绕“现状掌握、异常报警、原因追溯、未来模拟”建设目标，利用中高分辨率卫星、无人机、岸基视频、自动浮标、人工巡测、数值模拟等技术或手段，按照“整个湖体、重点区域、关键位置”三个监测层次，明确了不同手段的协同方式和业务流程。

年1月，巢湖流域水环境水质目标管理平台开始在巢湖管理局开展业务化运行。这一平台整合了流域水质、水文、气象等数据，研发了水质目标制定、湖泊分区环境容量计算、入湖污染通量分配等功能，实现了以水质目标为约束的流域污染精准减排和管控。同时实现了不同水质目标、不同水文年型下的方案比对、遴选和最优方案入库，实现了巢湖分区分时段动态水质目标制定和流域精准减排方案的可视化展示。经第三方评估，总氮、总磷、高锰酸盐指数、氨氮等模拟精度满足要求，对于巢湖流域精准减排提供了抓手，显著提升了巢湖流域管理信息化水平。

平台部署后，迅速开始发挥效力，在巢湖逐月水质水情形势分析、巢湖流域氮磷总量控制方案编制、烔炀河小流域精准治理、巢湖流域年汛情监测与洪水位预测预报、年夏季巢湖大规模蓝藻水华应对等方面发挥了重要作用，受到了安徽省各级政府部门的高度