水环境质量改善有多种治理技术，结构性减排、工程性减排和生态增容三大类，每一类技术措施又有多种技术方法和组合集成应用，如何综合应用多种减排技术，达到在投资经济性、水环境改善效果、空间布局合理性、等多个治理目标，同时又满足技术实施科学性、可行性基础、产业影响最少等约束条件，我们提出一种多目标多约束的水环境系统治理寻优技术与水环境质量改善优控模型，可以优化水环境治理管控措施和空间布局。这种方法包括几个步骤，1）首先是收集在治理水环境系统各类技术措施，开展技术和经济资料收集和分析，评价各类减排效果投资、减排评估评估、适用范围和合理空间区域，2）收集整理治理区域水环境现状和水环境空间布局污染现状；3）根据治理水环境系统各类技术措施的技术经济参数和水环境质量空间布局建立优化计算的模型，通过蒙特卡洛方法，随机产生削减系数并以区域的环境容量作为约束条件，投资经济性等作为最有目标，从而提出水环境质量改善的不同空间优化治理措施组合。

  1.不同类型减排效果评估分析方法。开展不同水环境治理技术的减排效果评估工作，分别对不同技术的措施减排效果进行计算，依据计算结果评估不同时间，不同处理设施，不同技术，不同区间的水环境污染物的去除效率。

  2.水环境质量改善多目标优化模型多目标优化模型是建立在水质模型的基础上。与单目标优化问题相比，多目标优化问题涉及一系列可能是合作的、竞争的或没有关系的目标。当一个MOP中的目标发生冲突时，最优解的集合称为帕累托集合，其中没有一个解优于其他解。在多目标优化模型中，解决方案总是产生一条权衡曲线，确定确定问题有效解决方案的点集合，而利益相关者和决策者可以选择最佳点(分配)。

  十四五期间，水环境质量优化改善仍然是多个地方重要工作。如何优化改进水环境质量，同时在经济型、减排效果、产业影响和措施空间布局上形成优化方案，是各地方政府关心的问题，也是水环境水生态技术专家解决问题。本研究成果是根据水环境治理区域污染物排放现状、产业发展现状、适宜的水环境治理措施的减排效果分析等数据基础上，建立水质改善优控模型，通过方案的优化、删选，建立区域水体达标模式，提出区域水污染物总量控制和水质达标综合改善优化方案。研究成果已应用于太湖重污染区《区域水质全面达标和精准调控总体方案》中。该项成果可以评估地方政府开展的水环境治理工程的治理成效，同时为未来的水环境精准治理工作工程选择提供技术支撑，应用前景广阔。

  成果负责人张胜雷，中国城市科学研究会数字城市工程研究中心 所长，研究员，主要致力在智慧城市、智慧水务技术研究，在水环境、水生态采用智慧化技术研究和技术推广方面有专长。其他参与人员有：秦耀民（副研究员）、张质明（副教授）、武俊良（副研究员）、郑云梅（工程师）、吴洁（工程师）等。

  本研究基于工程减排效果分析成果和水质模型，构建满足环境容量下、经济发展影响最小、环境投资最佳的水质改善优控模型算法和实现方法，形成多目标、多约束的水环境系统寻优技术；基于水环境系统寻优技术，建立污染区以空间为控制单元水环境质量改善优控模型，分析比较适合治理区域水污染物总量控制和水质达标综合改善措施的最优选择，该项技术可以实现水环境治理在投资、产业影响和治理效果最优平衡，具有较大的经济效益。

  通过技术合作、合作开发的方式，利用成果，可以为政府部门、技术咨询公司等，在编制水环境治理方案时提供技术咨询服务，通过合作优化治理方案，优化投资结构，减少无效投资，推进水环境治理科学化和系统化。