水环境治理，维系生态文明建设大局，事关生态健康、百姓福祉、社会经济可持续发展。我国水环境治理工程涉及面广、类型众多、方案复杂，通常有控源截污工程，如城镇污水处理厂工程、工业废水处理工程、河道清淤工程等；生态恢复工程，如湿地恢复工程、生态驳岸重建工程、河流生态修复工程、氮磷拦截工程等；农业面源治理工程，如畜禽养殖污染治理工程，农业尾水处理工程等。经过多年治理，目前我国水环境问题依然突出，形势依然严峻。

建立工程定量评估和分析模型，对工程进行系统性评估、优化，可以大幅提高工程目的性、高效性和有效性。本技术重点将流域治理工程设计的定性优化模式，转为基于模型的定量与精细化优化，突出综合治理的系统性和精准性。从费用-效益角度，确定最优工程方案组合，并建立流域水环境动态调整及适应机制，实现流域内水质和生态改善的精细化管理，为流域综合治理工程提供精准决策支持。

1、技术创新性

本设计优化技术主要通过应用以下三大核心内容达到最优效果。

（1）建立流域综合治理的定量化规模-费用-效果评估体系

基于流域工程数据，建立流域水环境综合治理工程的定量化规模-费用-效果评估体系，通过成本效益分析(Cost-Benefit Analysis)，比选工程规划设计成本和效益，评估项目价值，进一步优化决策，寻求在环境投资决策上如何以最小的投入成本获得最大的收益。运用帕累托最优分析方法，更精准估算项目效益与成本，全面评估流域水环境综合治理工程项目及方案。

（2）建立流域评估模型和目标关系链

基于流域评估模型评估结果，将河道治理的区域目标、生态目标、工程目标、水质目标进行分解细化，引导建立覆盖汇水区域的陆地与水体评估模型，建立目标（任务）-项目（措施）-水质（生态）的响应关系。

（3）通过模型及优化算法对工程方案进行系统优化

结合定量化规模-费用-效果评估体系与项目区域的流域评估模型，综合分析工程项目清单与空间布局，进行定量化数据导入和情景模拟，用基于多目标协同决策的优化算法进行比选，最终形成分阶段、全系统、全口径设计优化结果，制定建议方案和措施。

图1 帕累托成本-效益分析图

图2帕累托最优方案分析图

帕累托最优分析示例：经过优化计算，项目方案具有多组帕累托最优组合，并寻求最优方案。

2、稳定性

自1995年推广以来，本设计优化技术迄今在国际上已有超过300项成功应用案例。应用本技术后，可平均节约20-30%建设成本，累计为客户节约建设资金和运营成本超过200亿人民币，效益显著。

3、绿色属性

通过国际设计优化技术的应用，将为保护我国生态环境、改善生态环境、水资源节约高效利用提供科学决策的支持，坚持节约资源和保护环境的基本国策，树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念。

4、投入与产出分析

设计优化技术为客户提供专业技术咨询服务，投入相对较小，主要成本为优化软件平台应用的运营成本以及专业技术团队提供知识、方法和方案的人力及时间成本。优化方案将为工程项目平均节约20-30%的建设和运营成本。