太湖流域水文水生态数字孪生系统
2024年长三角一体化示范区水文水生态协同应急监测演练
无人机、无人船等巡查设备
贡湖实验站
应急监测人员使用无人机巡查水域
太浦闸水文站水质应急实验室
太浦闸水文站无人船
深度参与太湖流域浅水湖泊生态系统野外科学观测研究站（以下简称野外科学观测研究站）、太湖流域水治理重点实验室（以下简称重点实验室）水利部两大科研平台建设；在流域内率先投用图片视频光谱、AI（人工智能）自动识别技术、无人机摄影测量、无人船搭载多波束测水下地形等一批先进技术，水文测验全面转向自动化智能化监测；联合研发的高光谱水质监测仪不到1秒钟即可采集叶绿素等多项关键水质参数；率先建立太湖蓝藻水华预测预报模型，多项技术成果扎实支撑太湖蓝藻和黑臭水体防控……
作为守护太湖碧水安澜的斥候先锋、忠诚卫士，太湖流域水文水资源监测中心（以下简称监测中心）自1992年成立以来，在水利部太湖流域管理局领导下，几代人接续奋斗、科学把脉，锐意进取、精益求精，持续夯实水文水资源监测评价与水资源水生态水环境科学研究两条工作主线，用实际行动为提升流域水治理体系和治理能力现代化贡献力量。
在一项项事关流域区域安全、发展的涉水重大决策中，监测中心及时提供的监测数据和分析研究成果，成为不可或缺的有力支撑。近年来，太湖流域主要城市人民群众生命财产安全再也没有因洪灾受到重大威胁，2023年太湖主要水质指标达到2007年以来同期最好水平，健康状况评价首次达到健康水平，连续16年实现国务院明确的确保饮用水安全、确保不发生大面积湖泛的“两个确保”目标。
精准问诊把脉，当好守护碧水安澜的哨兵
旱涝并重成为太湖今年汛期的关键词。
从太湖流域发生2024年第1号洪水、第2号洪水，到第13号台风“贝碧嘉”与天文大潮叠加，监测中心以“汛”为令，迅速启动水文应急监测机制，应急监测队员24小时待命，在太湖湖区主要出入湖河道、望虞河沿线、太浦河沿线主要口门等现场，争分夺秒抢测洪水数据。今年还充分发挥环太湖已建自动站全时段监测的优势，采取“人工巡测+自动监测”，为防汛调度科学决策提供有力支撑。
盛夏接连的高温少雨让太湖蓝藻应急防控形势趋于严峻。监测中心扎实做好水质水生态安全应急预警，借助无人机提高了巡查的覆盖面和精确度，特别在引江济太调水期关键时刻，科学判别江水入湖条件，准确识别长江水进入望虞河水头到达位置，持续开展引水期调查监测，每日对水源地进行巡查和采样检测，加强蓝藻水华和致嗅物质预警，确保供水安全。
在每一次事关流域水安全的紧急时刻，太湖水文人沉着应战、有效测报、科学分析，彰显“拉得出、冲得上、打得赢”的精神。多年来，监测中心始终将供水安全、生态安全责任扛在肩上，高效应对太浦河锑浓度超标、二氯甲烷超标，太湖符渎港水域黑水团等突发水污染事件。2022年7月金泽水源地上游水域发生不明污染物导致水体异味事件，监测中心连夜筛查，率先确认致嗅物质，为上海市应急处置赢得宝贵时间。2022年9月下旬长江口咸潮上溯，威胁上海市主要水源地供水安全。监测中心持续3个多月开展应急补水线路监测，得到太湖局党组、上海市相关部门高度认可。
监测中心主任沈爱春说：“我们将坚持发挥监测就是监督、监测就是倒逼的作用，继续用实际行动当好流域供水安全和生态安全吹哨人。”
2008年以来，太湖局会同流域两省一市水行政主管部门每年编制并发布太湖健康状况报告，科学、动态评价太湖健康状况，反映太湖治理管理成效，并给出太湖健康适应性管理对策建议。
监测中心长期承担太湖流域各类水资源数量质量、蓝藻、水生态调查监测和分析评价工作，掌握流域层面最权威的长系列水资源水生态第一手监测资料。“这也为我们在全国开创河湖健康评估先河提供了数据基础，我们主动接受外部监督检查，实施全部数据溯源，坚决守牢监测数据质量生命线。”监测中心水质分析科徐彬表示。
随着长三角一体化发展上升为国家战略并深入推进，新时代高质量发展对太湖流域水环境综合治理与水资源保护提出更高要求，监测中心把牢职责定位，躬耕不辍、奋勇担当，力求做到数据有效发声、业务有效支撑。
打破行政壁垒，创新协同方式。监测中心牵头建立长三角一体化示范区水文水生态协同监测机制，实现示范区水文水生态监测“四统一、一共享”；联合示范区多家水利部门单位开展协同应急监测演练，不断提升实战能力；联合流域内多家供水单位成立供水服务保障联盟。
监测中心扎实推动水资源节约集约利用和节水型社会建设，做好太湖流域片重点河湖生态流量管控，开展长三角生态绿色一体化发展示范区一致性用水定额标准体系研究。
紧盯河湖生态保护治理、太湖更高水平“两个确保”等新要求，监测中心持续加强蓝藻水华预警预报和分析研究，加强贡湖湖流变化规律研究，构建太湖水文、水动力学模型，不断提升蓝藻水华多模式集合预报精度，更好支撑太湖蓝藻和黑臭水体防控。
锚定水文现代化，坚持向科技要生产力
位于望虞河入贡湖交汇口1公里的湖区内的贡湖实验站，是太湖局直管的第一处水质自动监测站。
据监测中心青浦分中心耿旭东介绍，测站升级改造后目前已配置波潮仪、高光谱水质多参数监测仪、水下生物摄像机等一批先进监测设备,实现水文、水质、水生态等30项参数在线监测。“像这个高光谱水质监测仪是我们联合海康公司研发的，不到1秒钟即可采集叶绿素、高锰酸盐指数、透明度等关键水质参数，入选了水利先进实用技术推广目录。”耿旭东说。
从这座“科技范儿”十足的监测站中可以窥见，监测中心不断强化科技赋能，加快新型站点建设和监测手段应用，强化水文水质水生态传统感知网和新型感知网相互补充与迭代，为建立健全现代化雨水（质）情监测预报“三道防线”打牢基础。
监测中心水文信息科朱玉东介绍，监测中心是国内第一家在浅水湖泊开展湖流在线连续观测及应用研究的单位，利用环太湖、太浦河建设的智能视频监控站，可实时掌握站点附近水域蓝藻水华聚集形态和水葫芦聚集数量信息。同时强化无人机技术应用，建成环太湖第一处无人机机场，实现太湖贡湖北部沿岸、水源地的自动巡查。
在今年5月开展的长三角一体化示范区水文水生态协同应急监测演练中，无人船自主航行监测断面流量、无人机搭载激光雷达现场调查并实时传输、机器人入水探查设备故障原因，多波束测量系统测绘水下三维地形、水质巡航监测系统连续监测实时采样、水雨情一体机实时监测水位、蓝藻图像AI智能识别、电信5G应急通信车现场保障……各种高科技设备、新技术手段轮番上阵的画面更是让人大开眼界。
包括演练依托的太湖流域水文水生态应急协同会商平台，也是监测中心有力推进信息化建设又一成果。沈爱春说：“会商平台可实现随时随地视频对讲、多源视频融合、影像矢量叠加，以及多会议场点‘一张图’成果的同步阅读，叠加AI自动识别、多源视频融合、矢量图像、蓝藻短期预报、河网水动力演算等功能。”
走进监测中心贡湖湾实验室，在浮游植物检测区，人工智能藻类测定仪从水样中识别的藻类种群形态和数量，清晰显示在电脑屏幕上。
徐彬介绍，以往藻类检测以人工检测为主，实验人员将制备样品放置在显微镜下，根据经验通过肉眼识别藻类数量，一方面对人员的知识储备和经验积累有较高的门槛要求，另一方面为避免人员用眼过度也限制了实验室样品批量处理检测效能。智能藻类测定仪具有样品扫描存储、图像识别、大数据分析等功能，更自带AI深度学习功能。检测人员只需将制备好的样本放入仪器中扫描，便可快速准确地掌握原水藻类的种群结构和生长数量。
多年来，实验室接连引进各类含有自动进样系统、自动前处理系统、智能识别分析系统的自动化智能化分析仪器，有效降低人力时间投入，大幅度提高工作效率，同时减少人为误差，提升检测精度。
沈爱春表示，设备买回来不能成为摆设，2007年以来中心实施“不比投资比投用”策略，多年来已实现各类设施设备零闲置，并坚持用这个价值理念指导实践。
在实验室水质分析战线工作了20余年的沈一波对此深有体会：“连续流动分析仪、等离子体质谱仪等仪器都价值不菲，刚引进那会儿在国内几乎没有经验可循，只能靠自己钻研仪器原理，编制操作规程，领导也是放手让我们去用，鼓励大家创新，最终确确实实在达到‘测得快、测得准、报得出’目标上有了很大进步。”
2007年供水危机后，实验室着重做好几件事：实现地表水、地下水、饮用水三项标准检测指标全覆盖，基本实现水生态监测指标全覆盖；系统性开展底泥分布调查和成分分析，长期开展抗生素、农残等新型污染物检测技术储备，牵头制定致嗅化合物检测方法标准，提升高品质供水保障水平。
“我们利用贡湖湾实验室、贡湖实验站等场所，致力打造先进检测技术先行先试平台，始终保持开放心态，欢迎各类企业主体把最先进的检测技术拿来试用，为企业免费提供分析比对数据，促进检测测报先进技术向应用转变。”沈爱春说。
以创新赋能发展，加快推动单位科研转型
2024年10月14日，监测中心向着科技自立自强、实现科研转型的目标，又往前迈了坚实一步——2024年水利部野外科学观测研究站(筹建)认定名单正式公布，监测中心牵头申报的“水利部太湖流域浅水湖泊生态系统野外科学观测研究站”赫然在列。
“接下来我们将根据水利部工作部署，积极推进野外科学观测研究站相关制度建设，加强其他国家级、省部级野外站调研。”监测中心生态科吴东浩表示，野外科学观测研究站建设一系列重点工作正有序推进，包括编制建设实施方案，建立健全野外站管理制度，成立野外站管理委员会和学术委员会，制定野外站开放基金管理办法并完成年度开放基金申报等。
与此同时，监测中心深度参与建设的另一个水利部科研平台——太湖流域水治理重点实验室也将进入筹建期验收阶段，监测中心配合完成验收准备工作，做好年度重点研究任务。
太湖流域的水治理具有特殊性和复杂性，在防洪排涝、水资源供给、河湖生态保护和智慧水利等关键技术环节有很多科学技术问题需要深入研究，亟需凝聚水科技创新力量，联合攻关。
2021年，重点实验室应运而生，目标是打造成湖泊治理与保护领域具有重要影响力的国家级科技创新平台，太湖局是共建单位之一。“监测中心为人员团队、仪器设备、科研基地等多方面创建提供了有力支撑。近年来，重点实验室进一步打通了科研成果落地指导太湖治理实践的‘最后一公里’。”吴东浩说。
监测中心围绕重点实验室聚焦的研究方向，着重加强供水安全、生态安全等领域的应用研究和交叉学科研究，积极申报国家自然科学基金项目，依托科技合作、开放课题、国际合作等形式，产出系列丰硕科研成果，近年来累计发表论文65篇、专著7部，累获发明和实用新型专利8项，实现了科研与业务同步发展。
吴东浩说：“比如，我们在太湖蓝藻水华发生机理、规律及趋势分析报告中率先提出‘入湖污染负荷降低是近年太湖蓝藻水华强度降低根本原因’结论，得到各方广泛认可，也为相关地方政府治水管水提供了参考。”
沈爱春表示，监测中心将充分应用水利部两大科研平台，聚焦太湖流域水治理重点难点及新质生产力发展，加强“原位观测+基础研究+技术攻关+成果转化+产业发展”全过程创新链条发展，进一步提升太湖流域水治理科技支撑能力。
科技是第一生产力，人才是第一资源。监测中心为持续夯实人才根基，制定了人才队伍建设实施方案、省部级高层次人才培养计划、内部创新团队建设计划等一系列关于人才成长培养的制度，还采取“部门+团队”的模式培养交叉学科技能型人才，经过几年实践取得明显成效，已在安全生产、无人机使用、模型应用等方面形成专门团队，有力支撑各项业务提质增效。
唱响新时代人水和谐共生的“太湖美”，还需执着坚守，久久为功。沈爱春表示，监测中心将坚守初心、奋勇担当，深入践行习近平总书记“节水优先、空间均衡、系统治理、两手发力”治水思路和关于治水的重要论述精神，积极融入中国式现代化浪潮和长三角一体化发展战略，紧紧围绕流域水安全，持续夯实两条工作主线，加快推进水文现代化建设，以更加奋发有为的姿态服务支撑保障流域水利高质量发展，让美丽太湖的名片更加闪亮。
