CN105550799A - 流域跨界区水环境风险减免技术体系 - Google Patents

Abstract

本发明提供流域跨界区水环境风险减免技术体系，用于流域跨界区水环境风险事件的防控与减免。流域跨界区水环境风险减免技术体系包括四大模块：风险评估技术、事故预警技术、事故应急响应技术和事故警情发布技术。风险评估技术的主要任务是流域跨界区域水环境风险的识别与评估，主要应用于水环境风险的日常管理。事故预警技术、事故应急响应技术和事故警情发布技术则是针对水环境事故提出的风险减免技术，主要用于突发性水环境污染事故的预警、应急处置。通过该方法可以科学地预测污染事件发生的可能性，明确不同类型事件发生的主控要素，评估事件可能导致的污染程度、影响范围和风险水平，并进行有效和灵敏的预警，制定突发性污染事件应对预案。

Description

流域跨界区水环境风险减免技术体系

技术领域

本发明提出流域跨界区水环境风险减免技术体系，包括风险评估技术、事故预警技术、事故应急响应技术和事故警情发布技术。适用于流域跨界区水环境风险事件的防控与减免。

背景技术

由于我国的环境管理体制和运行机制问题，我国流域跨行政区水污染纠纷问题一直存在。只是近二三十年来，随着经济的高速发展，跨行政区水污染呈现出上升趋势，跨行政区污染纠纷愈演愈烈，产生了巨大的社会经济危害，引起了强烈的社会反响。对我国近十年来百起重大水污染事故统计分析发现，发生在跨界区域、产生跨界影响的水污染事故占一半以上。

以太湖流域跨界区为例，近年来太湖流域跨界区水污染事件多次发生。2007年以来相继发生水华暴发，暴发时间间隔越来越短，其中2007年5月底以蓝藻暴发为诱因发生的太湖水危机，导致无锡市停水3天，引起国务院高度重视，在全国乃至国际上产生了很大影响。此外，近年来在太湖流域还相继发生了苏浙皖太极洞风景名胜区环境污染与生态破环事件，浙沪平湖、苏浙吴江、嘉善太浦河饮用水水源事件等一系列水污染事件。跨行政区水环境风险的防控已成为流域水环境管理亟需解决的重要问题之一。

环境风险防控必须以风险预警及应急响应体系为技术支撑，近年来我国在开发环境风险预警与应急系统建设方面卓有成效，但是仍然缺乏行之有效的、系统的跨界区环境风险减免技术体系，如何事先科学地预测污染事件发生的可能性，明确不同类型事件发生的主控要素，评估事件可能导致的污染程度、影响范围和风险水平，并进行有效和灵敏的预警，制定突发性污染事件应对预案，流域跨界水污染和生态破坏的可防、可控、可治技术保障层面的基本问题亟待解决。

发明内容

本发明的目的是，提供流域跨界区水环境风险减免技术体系，用于流域跨界区水环境风险事件的防控与减免。

本发明的技术方案如下：

一种流域跨界区水环境风险减免技术体系，包括四大模块：风险评估技术模块，事故预警技术模块，事故应急响应技术模块和事故警情发布技术模块；

所述风险评估技术模块的功能是流域跨界区水环境风险的识别与评估，应用于水环境风险的日常管理；

所述事故预警技术模块的功能是根据跨界区风险源识别的结果，定量评估跨界区突发污染事件的风险场，应用于跨界区突发性水环境污染事故的预警；

所述事故应急响应技术的功能是对跨界区突发性污染事件提出风险减免方案，应用于跨界区突发性水环境污染事故的应急处置；

所述事故警情发布技术的功能是描述跨界区突发性污染事件过程以及该突发性污染事件的可能后果，应用于跨界区突发性水环境污染事故交流与汇报。

进一步地，所述的流域跨界区水环境风险减免技术体系，所述风险评估技术模块评估步骤如下：

采用模糊积分、分段线性函数方法，筛选并建立跨界区污染事故风险源风险评估指标体系、评估方法及等级划分方法，确定跨界区风险综合评估指数，进行跨界区风险源分级；

跨界区污染事故风险源包括五类风险源，分别是工业点源，污水处理厂，化学品库，高等级航道、以乡镇街道为单位的面源，对评估方法进行编程，实现风险评估的自动化，在风险源基础数据库信息发生变化时，能快速自动地对跨界区风险源进行重新评估；通过风险评估方法计算得到风险源风险等级，根据风险指标值在风险减免系统中对风险源采用不同颜色显示；

(1)对所述工业点源建立工业点源风险评估子模块数据库，该工业点源风险评估子模块数据库包括工业点源信息数据库，环境介质信息数据库和风险受体信息数据库；

所述工业点源信息数据库字段包括工业点源的名称，位置，行业类型，年污水排放量，年COD排放量，年氨氮排放量，近5年非法排放记录，污水去向，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称；

所述环境介质信息数据库字段包括跨界区主要河流流量，跨界区河流水质情况，跨界区河流水质目标；

所述风险受体信息数据库字段包括跨界水体名称，跨界断面名称，跨界断面位置，工业点源排污口与跨界断面的距离，是否有水源地，水源地位置，工业点源排污口与饮用水源地保护区距离，纳污水体是否有珍稀水生物种，珍稀水生物种种数，对应跨界区的总人口，对应跨界区的总面积，对应跨界区的人口密度；

以跨界断面名称对所述三个数据库进行数据关联；

所述工业点源的评估算法包括工业点源风险评估指标体系及分级标准，指标的模糊权重，指标的不同组合集合，每位专家的打分结果，模糊权重，模糊积分算法；

评估结果展示内容包括工业点源风险源的危险性指数，环境介质的自净性指数，风险受体的易损性指数，工业点源的风险指数，风险等级；

(2)所述污水处理厂信息数据库的字段包括水处理厂名称，位置，工艺，设计年限，已运行年限，已运行年限占设计年限的比例，近5年发生污染事故次数，事故报告，近5年非法排放记录次数，非法排放报告，废水去向，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称；

(3)所述化学品库信息数据库字段包括化学品库名称，位置，化学品库所在地性质，化学品名称，化学品类型，存量，设计年限，已运行年限，已运行年限占设计年限的比例，近5年发生污染事故次数，事故报告，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称；

(4)所述高等级航道信息数据库字段包括航道名称，河流通航等级，位置，通航量，危险品运输船舶量，水上加油点个数，具体位置，装卸码头个数，具体位置，近5年发生水运污染事故次数，事故报告，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称。

(5)所述以乡镇街道为单位的面源信息数据库的字段包括以乡镇街道为单位的面源名称，范围，面积，污染物去向，COD年入河量，河道长度，单位长度河道面源COD年入河量，TN年入河量，单位长度河道面源TN年入河量，TP年入河量，单位长度河道面源TP年入河量，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称；

进一步地，所述的流域跨界区水环境风险减免技术体系，所述事故预警技术模块包括以下步骤：

(1)预警模型的构建；

所述预警模型的构建是指：事故发生后，收集污染事故信息，调用后台模型库中合适的水质模型(即枯水期模型、丰水期模型、平水期模型)，根据网络传输系统传回的事故现场传感器的实时数据，构建事故预警模型，并运用现场实测水文、水质数据，结合水文水质基础数据库数据，进行模型模拟精度分析；

(2)污染物浓度场模拟；

所述污染物浓度场模拟是指：运用符合模拟精度要求的事故预警模型进行事故污染物浓度场的模拟，实现基于GIS信息的污染物浓度场时空动态变化结果展示以及河道任意点、任意时间点的污染物浓度结果查询；

(3)事故预警等级判断；

所述事故预警等级判断是指：根据污染物浓度场的模拟结果，判断事故预警等级；

事故预警等级采用污染物浓度超标倍数判断法，首先判断事故河道执行的水环境质量标准等级，根据《地表水环境质量标准》中规定的相应标准等级对应的污染物浓度限值，计算事故河道污染物浓度超标倍数R：

R＝事故河道污染物浓度值/污染物浓度标准值

根据R值进行污染物预警等级的分级标准显示，事故预警等级分为4级，R小于等于1，为安全(Ⅳ级)，用蓝色表示，R大于1小于等于1.5，为一般水污染(Ⅲ级)，用黄色表示，R大于1.5小于等于2，为较严重水污染(Ⅱ级)，用橙色表示，R大于2，为严重水污染(Ⅰ级)，用红色表示。

进一步地，所述的流域跨界区水环境风险减免技术体系：所述事故应急响应技术模块是在专家决策支持的基础上，形成多个事故应急备选方案，通过水质模型模拟各备选方案的应急效果，比较分析各方案对事故中水质改善程度；

专家决策系统以四个数据库为基础，包括化学品库、专家库、案例库和方案库；

化学品库信息包括常见化学品理化性质、防护、处置措施、一级衰减速率常数；

专家库信息包括相关专家名录、单位、研究领域、联系方式；

案例库包括事故事件，地点，事件描述，污染物，污染原因，污染过程，受污染水体的性质，是属于累积性污染还是突发性污染，事故揭发途径，事故影响范围，事故应急处理方案；

方案库则是在国内外研究成果的基础上，总结形成一套以多地、多部门联动机制为事故应急的组织原则，适用于流域跨界区的污染快速拦截、转移以及就地快速处置，水质水量联合调控等事故应急处置技术和应急处置方案，形成应急处置方案库；

调用模型库中的水质模型，模拟分析各方案的效果，并进行比较，包括各应急方案实施后对水质改善的效果如污染物浓度达标所需的时间、污染物的最低浓度、稳定后的污染物浓度等，及方案实施所需的资源条件，包括引水流量、总引水量；经过综合比较，选择事故应急方案。

进一步地，所述的流域跨界区水环境风险减免技术体系：所述事故警情发布技术模块是指，

事故发生后，形成事故预警报告，向相关部门汇报，将报告通过电子邮件发送给不同的部门；

事故警情发布的内容包括：

(1)事故污染物：事故污染物名称，污染物类型及其性质，事故污染物排放量；

(2)事故源：事故源名称，含负责人，联系方式等事故源信息，事故原因，事故地点，事故时间；

(3)事故影响及应急措施：事故预警等级，无应急措施下污染带长度，事故影响范围，事故是否造成跨行政省界污染，污染物最高浓度超出水质标准的倍数，污染物浓度超标持续的时间，事故影响范围水体中是否有珍稀水生生物栖息地或鱼虾产卵区及其种类，事故影响范围水体中是否有饮用水源保护区，是否需要关闭水源地，关闭水源地取水口影响的人口数，预计关闭取水口的时长，应急处置方式，多区域联动机制涉及的区域范围及部门，到乡镇级别；

(4)无应急措施下事故污染物浓度分布图；

(5)应急方案下事故污染物浓度分布图。

专家决策系统以四个数据库为基础，包括化学品库、专家库、案例库和方案库。

专家库信息包括相关专家名录、单位、研究领域、联系方式；化学品库(知识库)信息包括常见化学品理化性质、防护、处置措施、一级衰减速率常数等；案例库包括事故事件，地点，事件描述，污染物，污染原因，污染过程，受污染水体的性质，是属于累积性污染还是突发性污染，事故揭发途径，事故影响范围，事故应急处理方案；方案库则是在在国内外研究成果的基础上，总结形成一套以多地、多部门联动机制为事故应急的组织原则，适用于太湖流域跨界区的污染快速拦截、转移以及就地快速处置，水质水量联合调控等事故应急处置技术和应急处置方案，形成应急处置方案库。

四个数据库中的事件类型、化学品、专家是关联的。可根据突发环境事件现场实际情况随时调取。数据库形式储存相关信息，并能实现事件类型、化学品信息、专家信息之间的关联查询。实现对“化学品”，“专家”和“事件”三大数据群的关联查询与分析。在充分利用表结构固有的关系前提下，根据“关键字”、“业务处理逻辑”、“时间空间关系”等来寻找几种数据群的“共性”并展现。同时系统还可以对几种数据进行管理，如数据的“添、删、改、导”等。数据信息可以通过以下方式来进行关联：“化学品”与“专家信息”，找出对化学品了解较深或擅长处理的专家信息，同时可根据历史事件查找参与过此类化学品处理的专家。“化学品与事件数据”，此链路主要通过“关键字”进行关联。“专家信息与事件数据”，通过事件处理或参与进行关系，同时找出事件数据中的化学品关键字，再反推此类化学品了解较深或擅长处理的专家。从而实现专家库、化学品库、案例库、方案库的联合查询，通过专家决策确定事故应急的备选方案。

调用模型库中的水质模型，模拟分析各方案的效果，并进行比较，包括各应急方案实施后对水质改善的效果如污染物浓度达标所需的时间、污染物的最低浓度、稳定后的污染物浓度等，及方案实施所需的资源条件如引水流量、总引水量等。经过综合比较，选择可行且最有效的事故应急方案。

(5)跨界区水污染事故警情发布技术

事故发生后，形成事故预警报告，向相关部门汇报，将报告通过电子邮件发送给不同的部门。事故警情发布的内容包括：

①事故污染物：事故污染物名称，污染物类型及其性质，事故污染物排放量。

②事故源：事故源名称(含负责人，联系方式等事故源信息)，事故原因，事故地点，事故时间。

③事故影响及应急措施：事故预警等级，无应急措施下污染带长度；事故影响范围；事故是否造成跨行政省界污染；污染物最高浓度超出水质标准的倍数；污染物浓度超标持续的时间；事故影响范围水体中是否有珍稀水生生物栖息地或鱼虾产卵区及其种类；事故影响范围水体中是否有饮用水源保护区，是否需要关闭水源地，关闭水源地取水口影响的人口数，预计关闭取水口的时长，应急处置方式，多区域联动机制涉及的区域范围(到乡镇级别)及部门。

④无应急措施下事故污染物浓度分布图。

⑤应急方案下事故污染物浓度分布图。

本发明的有益效果：

1.通过该方法通过构建流域跨界区环境风险减免技术体系，实现对流域跨界区水环境风险的有效、系统的防控，其中风险评估技术用于流域跨界区域水环境风险的识别与评估，主要应用于水环境风险的日常管理，事故预警技术、事故应急响应技术和事故警情发布技术则主要用于突发性水环境污染事故的预警、应急处置。

2.通过该方法可以科学地预测污染事件发生的可能性，明确不同类型事件发生的主控要素，评估事件可能导致的污染程度、影响范围和风险水平，并进行有效和灵敏的预警，制定突发性污染事件应对预案。

附图说明

图1——流域跨界区水环境风险减免技术体系框架

图2——风险评估模块的主要功能

图3——风险评估子模块1-工业点源风险评估流程

图4——风险评估子模块2-污水处理厂风险评估流程

图5——风险评估子模块3-化学品库风险评估流程

图6——风险评估子模块4-高等级航道风险评估流程

图7——风险评估子模块5-以乡镇街道为单位的面源风险评估流程

图8——事故预警技术的流程结构

图9——事故应急响应技术的的流程结构

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明提供流域跨界区水环境风险减免技术体系，用于流域跨界区水环境风险事件的防控与减免。流域跨界区水环境风险减免技术体系包括四大模块：风险评估技术、事故预警技术、事故应急响应技术和事故警情发布技术。风险评估技术的主要任务是流域跨界区域水环境风险的识别与评估，主要应用于水环境风险的日常管理。事故预警技术、事故应急响应技术和事故警情发布技术则是针对水环境事故提出的风险减免技术，主要用于突发性水环境污染事故的预警、应急处置。

(1)跨界区水环境风险评估技术

采用模糊积分等方法，筛选并建立跨界区域污染事故风险源风险评估指标体系、评估方法及等级划分方法，确定跨界区域风险综合评估指数，进行跨界区风险源分级。包括五类风险源，分别是工业点源、污水处理厂、化学品库、高等级航道及以乡镇街道为单位的以乡镇街道为单位的面源，对评估方法进行编程，从而实现风险评估的自动化，在风险源基础数据库信息发生变化时，能快速自动地对跨界区风险源进行重新评估。通过风险评估方法计算得到风险源风险等级，根据风险指标值在风险减免系统中对风险源shp文件采用不同颜色显示。

风险评估各子模块的结构流程见附图，包括各子模块包含的数据库、算法及评估结果的展示内容。

①工业点源风险评估

工业点源风险评估子模块数据库包括工业点源信息数据库，环境介质信息数据库和风险受体信息数据库。工业点源信息数据库字段包括工业点源的名称，位置，行业类型，年污水排放量，年COD排放量，年氨氮排放量，近5年非法排放记录，污水去向，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称。环境介质信息数据库字段包括跨界区主要河流流量，跨界区河流水质情况，跨界区河流水质目标。风险受体信息数据库字段包括跨界水体名称，跨界断面名称，跨界断面位置，企业排污口与跨界断面的距离，是否有水源地，水源地位置，企业排污口与饮用水源地保护区距离，纳污水体是否有珍稀水生物种，珍稀水生物种种数，对应跨界区的总人口，对应跨界区的总面积，对应跨界区的人口密度。以跨界断面名称对三个数据库进行数据关联。

评估算法包括工业点源风险评估指标体系及分级标准；指标的模糊权重；指标的不同组合集合、每位专家的打分结果、模糊权重；模糊积分算法。

评估结果展示内容包括风险源的危险性指数、环境介质的自净性指数、风险受体的易损性指数、工业点源的风险指数、风险等级。

②污水处理厂风险评估

污水处理厂风险评估子模块数据库包括污水处理厂信息数据库，环境介质信息数据库和风险受体信息数据库。污水处理厂信息数据库的字段包括名称，位置，工艺，设计年限，已运行年限，已运行年限占设计年限的比例，近5年发生污染事故次数，事故报告，近5年非法排放记录次数，非法排放报告，废水去向，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称。环境介质信息数据库字段包括跨界区主要河流流量，跨界区河流水质情况，跨界区河流水质目标。风险受体信息数据库字段包括跨界水体名称，跨界断面名称，跨界断面位置，处理厂与跨界断面距离，区域内是否有水源地，水源地位置，处理厂与饮用水源地保护区距离，水体中是否有珍稀水生物种，珍稀水生物种种数，对应跨界区的总人口，对应跨界区的总面积，对应跨界区的人口密度。以跨界断面名称对三个数据库进行数据关联。

评估方法包括污水处理厂风险评估指标体系及分级标准；指标的模糊权重：指标的不同组合集合、每位专家的打分结果、模糊权重；模糊积分算法。

评估结果展示内容包括风险源的危险性指数、环境介质的自净性指数、风险受体的易损性指数、工业点源的风险指数、风险等级。

③化学品库风险评估

化学品库风险评估子模块数据库包括化学品库信息数据库，环境介质信息数据库和风险受体信息数据库。化学品库信息数据库字段包括名称，位置，仓库所在地性质，化学品名称，化学品类型，存量，设计年限，已运行年限，已运行年限占设计年限的比例，近5年发生污染事故次数，事故报告，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称。环境介质信息数据库字段包括跨界区主要河流流量，跨界区河流水质情况，跨界区河流水质目标。风险受体信息数据库字段包括跨界水体名称，跨界断面名称，跨界断面位置，仓库与跨界断面距离，区域内是否有水源地，水源地位置，仓库与饮用水源地保护区距离，水体中是否有珍稀水生物种，珍稀水生物种种数，对应跨界区的总人口，对应跨界区的总面积，对应跨界区的人口密度。以跨界断面名称对三个数据库进行数据关联。

评估方法包括化学品库风险评估指标体系及分级标准；指标的模糊权重；指标的不同组合集合、每位专家的打分结果、模糊权重；模糊积分算法。

评估结果展示内容包括风险源的危险性指数、环境介质的自净性指数、风险受体的易损性指数、工业点源的风险指数、风险等级。

④高等级航道风险评估

高等级航道风险评估子模块数据库包括高等级航道信息数据库，环境介质信息数据库和风险受体信息数据库。高等级航道信息数据库字段包括航道名称，河流通航等级，位置，通航量，危险品运输船舶量，水上加油点个数，具体位置，装卸码头个数，具体位置，近5年发生水运污染事故次数，事故报告，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称。环境介质信息数据库字段包括跨界区主要河流流量，跨界区河流水质情况，跨界区河流水质目标。风险受体信息数据库字段包括跨界水体名称，跨界断面名称，跨界断面位置，跨界断面与加油点的最近距离，跨界断面与码头的最近距离，河道内是否有水源地，水源地位置，饮用水源地保护区范围，通航河道内饮用水源保护区面积占整个河道面积的百分比，水体中是否有珍稀水生物种，珍稀水生物种种数，对应跨界区的总人口，对应跨界区的总面积，对应跨界区的人口密度。以跨界断面名称对三个数据库进行数据关联。

评估方法包括高等级航道风险评估指标体系及分级标准；指标的模糊权重；指标的不同组合集合、每位专家的打分结果、模糊权重；模糊积分算法。

评估结果展示内容包括风险源的危险性指数、环境介质的自净性指数、风险受体的易损性指数、工业点源的风险指数、风险等级。

⑤以乡镇街道为单位的面源风险评估

以乡镇街道为单位的面源风险评估子模块数据库包括以乡镇街道为单位的面源信息数据库，环境介质信息数据库和风险受体信息数据库。以乡镇街道为单位的面源信息数据库的字段包括名称，范围，面积，污染物去向，COD年入河量，河道长度，单位长度河道面源COD年入河量，TN年入河量，单位长度河道以乡镇街道为单位的面源TN年入河量，TP年入河量，单位长度河道面源TP年入河量，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称。环境介质信息数据库字段包括跨界区主要河流流量，跨界区河流水质情况，跨界区河流水质目标。风险受体信息数据库字段包括跨界水体名称，跨界断面名称，跨界断面位置，区域内是否有水源地，水源地位置，饮用水源保护区范围，饮用水源保护区长度占跨界河道长度的比例，水体中是否有珍稀水生物种，珍稀水生物种种数，对应跨界区的总人口，对应跨界区的总面积，对应跨界区的人口密度。以跨界断面名称对三个数据库进行数据关联。

评估方法包括以乡镇街道为单位的面源风险评估指标体系及分级标准；指标的模糊权重；指标的不同组合集合、每位专家的打分结果、模糊权重；模糊积分算法。

评估结果展示内容包括风险源的危险性指数、环境介质的自净性指数、风险受体的易损性指数、工业点源的风险指数、风险等级。

以太湖流域跨界区为例，太湖流域跨界区共有2203家工业点源，73个污水处理厂，327个化学品库,12条高等级航道，129个以乡镇、街道为风险评估单元的以乡镇街道为单位的面源。通过上述评估技术对太湖流域跨界区风险源进行评估，共筛选出320个高风险污染源，占评估风险源总数的12％，次高风险源517家，占风险源总数的19％，中风险污染源649家，占风险源总数的24％，低风险污染源1258家，占风险源总数的45％。

(2)跨界区水污染事故预警技术

通过现场调查、GIS和遥感技术应用，结合跨界区域风险源识别的结果，集成水环境风险预警模型，定量评估跨界区域突发污染事件的风险场，模拟事故污染情景下(无应急措施)的污染物浓度的空间分布，并对模拟结果进行动态展示，事故预警技术流程见附图8。

事故预警技术包括预警模型的构建、污染物浓度场模拟和事故预警等级判断。

事故发生后，收集污染事故信息，调用后台模型库中的合适的水质模型(枯水期模型、丰水期模型、平水期模型)，根据网络传输系统传回的事故现场传感器的实时数据，构建事故预警模型，并运用现场实测水文、水质数据，结合水文水质基础数据库数据，进行模型模拟精度分析。

运用符合模拟精度要求的事故预警模型进行事故污染物浓度场的模拟，实现基于GIS信息的污染物浓度场时空动态变化结果展示以及河道任意点、任意时间点的污染物浓度结果查询。

根据污染物浓度场的模拟结果，判断事故预警等级。事故预警等级采用污染物浓度超标倍数判断法。首先判断事故河道执行的水环境质量标准等级，根据《地表水环境质量标准》中规定的相应标准等级对应的污染物浓度限值，计算事故河道污染物浓度超标倍数R：

R＝事故河道污染物浓度值/污染物浓度标准值

根据R值进行污染物预警等级的分级标准显示，事故预警等级分为4级，R小于等于1，为安全(Ⅳ级)，用蓝色表示，R大于1小于等于1.5，为一般水污染(Ⅲ级)，用黄色表示，R大于1.5小于等于2，为较严重水污染(Ⅱ级)，用橙色表示，R大于2，为严重水污染(Ⅰ级)，用红色表示。

以太湖流域跨界区太浦河二氯甲烷污染事故为例。

首先进行应急接警，记录突发事故的名称、描述、事故位置、危险品等信息。点击定位查看，地图会放大至事故点坐标所在的视野并高亮事故点，也可以查看事故点周边的高风险点源的风险评估信息，在化学品库中查看当前污染物的详细信息，包括物质构成、溶解性、挥发性、燃爆特性、毒理特性、健康/环境危害等，为后续的事故模拟提供参考。

接着进行事故模拟。综合考虑污染源的分布、河道的分布以及乡镇行政区的边界，将太浦河概化为一个干流五个支流，五个支流分别为吴江时家港，吴江澜溪塘，吴江后长荡，嘉善西浒荡和嘉善马斜湖，共有170个水位计算点和159个流量计算点。河网设置及各支流的连接点位置如表所示，同时在每条河流上设置一个闸门，太浦河上的太浦闸距离太湖出口约2公里，其他每个支流的闸门位置距离支流的太浦河接入点约1公里左右。利用2013年1-12月份每月一次水文水质联合监测数据对太浦河预警模型结果进行了验证，结果表明水环境风险预警模型的模拟结果与实测结果吻合度较好，水量误差小于15％，水质平均相对误差在30％以内。

最后进行预警结果的动态显示。播放在模型方案库中生成的事故模拟模型，并查看详细的浓度模拟值信息。点击播放按钮，动态展示水质模拟方案的模拟结果，在播放过程中，点击地图中的重点断面可以显示浓度模拟值和目标浓度值在模型时间段内的详细信息，并显示污染物在该断面的到达时间、离开时间、最大值发生时间和最大值。

(3)跨界区水污染事故应急响应技术

流域跨界区事故应急响应是在专家决策支持的基础上，形成多个事故应急备选方案，通过水质模型模拟各备选方案的应急效果，比较分析各方案对事故中水质改善程度。事故应急响应技术流程见附图9。

专家决策系统是以四个数据库为基础的，包括化学品库、专家库、案例库和方案库。

专家库信息包括相关专家名录、单位、研究领域、联系方式；化学品库(知识库)信息包括常见化学品理化性质、防护、处置措施、一级衰减速率常数等；案例库包括事故事件，地点，事件描述，污染物，污染原因，污染过程，受污染水体的性质，是属于累积性污染还是突发性污染，事故揭发途径，事故影响范围，事故应急处理方案；方案库则是在在国内外研究成果的基础上，总结形成一套以多地、多部门联动机制为事故应急的组织原则，适用于太湖流域跨界区的污染快速拦截、转移以及就地快速处置，水质水量联合调控等事故应急处置技术和应急处置方案，形成应急处置方案库。

四个数据库中的事件类型、化学品、专家是关联的。可根据突发环境事件现场实际情况随时调取。数据库形式储存相关信息，并能实现事件类型、化学品信息、专家信息之间的关联查询。实现对“化学品”，“专家”和“事件”三大数据群的关联查询与分析。在充分利用表结构固有的关系前提下，根据“关键字”、“业务处理逻辑”、“时间空间关系”等来寻找几种数据群的“共性”并展现。同时系统还可以对几种数据进行管理，如数据的“添、删、改、导”等。数据信息可以通过以下方式来进行关联：“化学品”与“专家信息”，找出对化学品了解较深或擅长处理的专家信息，同时可根据历史事件查找参与过此类化学品处理的专家。“化学品与事件数据”，此链路主要通过“关键字”进行关联。“专家信息与事件数据”，通过事件处理或参与进行关系，同时找出事件数据中的化学品关键字，再反推此类化学品了解较深或擅长处理的专家。从而实现专家库、化学品库、案例库、方案库的联合查询，通过专家决策确定事故应急的备选方案。

调用模型库中的水质模型，模拟分析各方案的效果，并进行比较，包括各应急方案实施后对水质改善的效果如污染物浓度达标所需的时间、污染物的最低浓度、稳定后的污染物浓度等，及方案实施所需的资源条件如引水流量、总引水量等。经过综合比较，选择可行且最有效的事故应急方案。

以太湖流域跨界区太浦河二氯甲烷污染事故为例。

首先进行专家会商。根据污染物的信息，在专家库中查询到相关的专家并显示其主要信息，包括职称、技术专长、处理污染事故的经历等，并针对事故模拟模型给出专家会商意见。

接着进行方案分析。通过多种应急响应方案的对比，直观反映出针对突发污染事故最有效的方案。首先选择对比方案，在一次污染事故中可勾选多个应急响应方案，并选择重要点位、选择分析指标，系统自动开始方案的对比分析，并显示各应急响应方案的对比结果图。

最后进行应急方案效果评估。根据方案分析得出的结果，对比多个断面及应急方案，并显示对比结果的图标，根据应急方案的效果评估对比，可选择污染事故的最优应急方案。

(4)跨界区水污染事故警情发布技术

以太湖流域跨界区太浦河二氯甲烷污染事故为例。

事故警情发布内容包括

①事故污染物：事故污染物名称，污染物类型及其性质，事故污染物排放量。

②事故源：事故源名称(含负责人，联系方式等事故源信息)，事故原因，事故地点，事故时间。

③事故影响及应急措施：事故预警等级，无应急措施下污染带长度；事故影响范围；事故是否造成跨行政省界污染；污染物最高浓度超出水质标准的倍数；污染物浓度超标持续的时间；事故影响范围水体中是否有珍稀水生生物栖息地或鱼虾产卵区及其种类；事故影响范围水体中是否有饮用水源保护区，是否需要关闭水源地，关闭水源地取水口影响的人口数，预计关闭取水口的时长，应急处置方式，多区域联动机制涉及的区域范围(到乡镇级别)及部门。

④无应急措施下事故污染物浓度分布图。

⑤应急方案下事故污染物浓度分布图。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.一种流域跨界区水环境风险减免技术体系，其特征在于包括四大模块：风险评估技术模块，事故预警技术模块，事故应急响应技术模块和事故警情发布技术模块；

所述风险评估技术模块的功能是流域跨界区水环境风险的识别与评估，应用于水环境风险的日常管理；

所述事故预警技术模块的功能是根据跨界区风险源识别的结果，定量评估跨界区突发污染事件的风险场，应用于跨界区突发性水环境污染事故的预警；

所述事故应急响应技术的功能是对跨界区突发性污染事件提出风险减免方案，应用于跨界区突发性水环境污染事故的应急处置；

所述事故警情发布技术的功能是描述跨界区突发性污染事件过程以及该突发性污染事件的可能后果，应用于跨界区突发性水环境污染事故交流与汇报。

2.根据权利要求1所述的流域跨界区水环境风险减免技术体系，其特征在于所述风险评估技术模块评估步骤如下：

采用模糊积分、分段线性函数方法，筛选并建立跨界区污染事故风险源风险评估指标体系、评估方法及等级划分方法，确定跨界区风险综合评估指数，进行跨界区风险源分级；

跨界区污染事故风险源包括五类风险源，分别是工业点源，污水处理厂，化学品库，高等级航道、以乡镇街道为单位的面源，对评估方法进行编程，实现风险评估的自动化，在风险源基础数据库信息发生变化时，能快速自动地对跨界区风险源进行重新评估；通过风险评估方法计算得到风险源风险等级，根据风险指标值在风险减免系统中对风险源采用不同颜色显示；

(1)对所述工业点源建立工业点源风险评估子模块数据库，该工业点源风险评估子模块数据库包括工业点源信息数据库，环境介质信息数据库和风险受体信息数据库；

所述工业点源信息数据库字段包括工业点源的名称，位置，行业类型，年污水排放量，年COD排放量，年氨氮排放量，近5年非法排放记录，污水去向，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称；

所述环境介质信息数据库字段包括跨界区主要河流流量，跨界区河流水质情况，跨界区河流水质目标；

所述风险受体信息数据库字段包括跨界水体名称，跨界断面名称，跨界断面位置，工业点源排污口与跨界断面的距离，是否有水源地，水源地位置，工业点源排污口与饮用水源地保护区距离，纳污水体是否有珍稀水生物种，珍稀水生物种种数，对应跨界区的总人口，对应跨界区的总面积，对应跨界区的人口密度；

以跨界断面名称对所述三个数据库进行数据关联；

所述工业点源的评估算法包括工业点源风险评估指标体系及分级标准，指标的模糊权重，指标的不同组合集合，每位专家的打分结果，模糊权重，模糊积分算法；

评估结果展示内容包括工业点源风险源的危险性指数，环境介质的自净性指数，风险受体的易损性指数，工业点源的风险指数，风险等级；

(2)所述污水处理厂信息数据库的字段包括水处理厂名称，位置，工艺，设计年限，已运行年限，已运行年限占设计年限的比例，近5年发生污染事故次数，事故报告，近5年非法排放记录次数，非法排放报告，废水去向，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称；

(3)所述化学品库信息数据库字段包括化学品库名称，位置，化学品库所在地性质，化学品名称，化学品类型，存量，设计年限，已运行年限，已运行年限占设计年限的比例，近5年发生污染事故次数，事故报告，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称；

(4)所述高等级航道信息数据库字段包括航道名称，河流通航等级，位置，通航量，危险品运输船舶量，水上加油点个数，具体位置，装卸码头个数，具体位置，近5年发生水运污染事故次数，事故报告，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称。

(5)所述以乡镇街道为单位的面源信息数据库的字段包括以乡镇街道为单位的面源名称，范围，面积，污染物去向，COD年入河量，河道长度，单位长度河道面源COD年入河量，TN年入河量，单位长度河道面源TN年入河量，TP年入河量，单位长度河道面源TP年入河量，对应的跨界水体名称，对应的跨界断面名称；

3.根据权利要求1所述的流域跨界区水环境风险减免技术体系，其特征在于所述事故预警技术模块包括以下步骤：

(1)预警模型的构建；

所述预警模型的构建是指：事故发生后，收集污染事故信息，调用后台模型库中合适的水质模型(即枯水期模型、丰水期模型、平水期模型)，根据网络传输系统传回的事故现场传感器的实时数据，构建事故预警模型，并运用现场实测水文、水质数据，结合水文水质基础数据库数据，进行模型模拟精度分析；

(2)污染物浓度场模拟；

所述污染物浓度场模拟是指：运用符合模拟精度要求的事故预警模型进行事故污染物浓度场的模拟，实现基于GIS信息的污染物浓度场时空动态变化结果展示以及河道任意点、任意时间点的污染物浓度结果查询；

(3)事故预警等级判断；

所述事故预警等级判断是指：根据污染物浓度场的模拟结果，判断事故预警等级；

事故预警等级采用污染物浓度超标倍数判断法，首先判断事故河道执行的水环境质量标准等级，根据《地表水环境质量标准》中规定的相应标准等级对应的污染物浓度限值，计算事故河道污染物浓度超标倍数R：

R＝事故河道污染物浓度值/污染物浓度标准值

根据R值进行污染物预警等级的分级标准显示，事故预警等级分为4级，R小于等于1，为安全(Ⅳ级)，用蓝色表示，R大于1小于等于1.5，为一般水污染(Ⅲ级)，用黄色表示，R大于1.5小于等于2，为较严重水污染(Ⅱ级)，用橙色表示，R大于2，为严重水污染(Ⅰ级)，用红色表示。

4.根据权利要求1所述的流域跨界区水环境风险减免技术体系，其特征在于：所述事故应急响应技术模块是在专家决策支持的基础上，形成多个事故应急备选方案，通过水质模型模拟各备选方案的应急效果，比较分析各方案对事故中水质改善程度；

专家决策系统以四个数据库为基础，包括化学品库、专家库、案例库和方案库；

化学品库信息包括常见化学品理化性质、防护、处置措施、一级衰减速率常数；

专家库信息包括相关专家名录、单位、研究领域、联系方式；

案例库包括事故事件，地点，事件描述，污染物，污染原因，污染过程，受污染水体的性质，是属于累积性污染还是突发性污染，事故揭发途径，事故影响范围，事故应急处理方案；

方案库则是在国内外研究成果的基础上，总结形成一套以多地、多部门联动机制为事故应急的组织原则，适用于流域跨界区的污染快速拦截、转移以及就地快速处置，水质水量联合调控等事故应急处置技术和应急处置方案，形成应急处置方案库；

调用模型库中的水质模型，模拟分析各方案的效果，并进行比较，包括各应急方案实施后对水质改善的效果如污染物浓度达标所需的时间、污染物的最低浓度、稳定后的污染物浓度等，及方案实施所需的资源条件，包括引水流量、总引水量；经过综合比较，选择事故应急方案。

5.根据权利要求1所述的流域跨界区水环境风险减免技术体系，其特征在于：所述事故警情发布技术模块是指，

事故发生后，形成事故预警报告，向相关部门汇报，将报告通过电子邮件发送给不同的部门；

事故警情发布的内容包括：

(1)事故污染物：事故污染物名称，污染物类型及其性质，事故污染物排放量；

(2)事故源：事故源名称，含负责人，联系方式等事故源信息，事故原因，事故地点，事故时间；

(3)事故影响及应急措施：事故预警等级，无应急措施下污染带长度，事故影响范围，事故是否造成跨行政省界污染，污染物最高浓度超出水质标准的倍数，污染物浓度超标持续的时间，事故影响范围水体中是否有珍稀水生生物栖息地或鱼虾产卵区及其种类，事故影响范围水体中是否有饮用水源保护区，是否需要关闭水源地，关闭水源地取水口影响的人口数，预计关闭取水口的时长，应急处置方式，多区域联动机制涉及的区域范围及部门，到乡镇级别；

(4)无应急措施下事故污染物浓度分布图；

(5)应急方案下事故污染物浓度分布图。