CN117829379B - 一种突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法，属于应急物资储备库布局规划领域，该方法包括设置行业类别风险等级库；识别突发水污染事件的风险源，并根据行业类别风险等级库，得到各风险源的风险等级；构建应急物资储备库优化布局模型；根据突发水污染事件的风险源以及各风险源的风险等级，利用应急物资储备库优化布局模型，得到应急物资储备库的最优布局，实现突发水污染事件应急物资储备库的布局优化。本发明解决了现有方法没有充分考虑风险源的特征对应急物资储备布局的影响的问题。
Description
技术领域
本发明属于应急物资储备库布局规划领域，尤其涉及一种突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法。
背景技术
突发水污染事件是指突然发生，造成水体污染危害，影响供水安全，需要采取应急处置措施予以应对的紧急涉水事件。突发水污染事件处置时间紧、危害大、影响范围广、社会关注度高，若处理不当，可能引起重大的社会问题，危及供水安全。应急物资储备库的选址布局以及应急物资的合理储备是建立突发水污染事件应急处置体系的重要环节，为潜在风险源提前储备所需要的应急材料、药剂和设备，以保证对突发水污染事件及时有效的处理处置。
突发水污染事件一般具有较强的随机性、突发性、扩散性，目前，突发水污染事件应急的研究主要集中在加强日常预防措施，降低突发水污染事件发生概率，以及突发水污染事件发生后的污染溯源、污染团模拟和预测、应急物资调度、应急指挥决策体系构建等方面。比如，建立突发水污染事件风险评估指标体系，开展风险评估。建立河流、湖泊水环境模型，模拟突发水污染事件后的污染物迁移转化情况，并提出应急处置措施。针对突发水污染事件发生后，对废污水进行应急处置的研究，尤其是应急物资合理配置、应急物资库优化布局等方面的研究较少。针对区域潜在环境风险和河流水系特征优化布局应急物资储备库，在突发水污染事件发生前的科学防控和事件发生后的应急处置均能起到十分重要的作用。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法解决了现有方法没有充分考虑风险源的特征对应急物资储备布局的影响的问题。
为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法，包括以下步骤：
S1、设置行业类别风险等级库；
S2、识别突发水污染事件的风险源，并根据行业类别风险等级库，得到各风险源的风险等级；
S3、构建应急物资储备库优化布局模型；
S4、根据突发水污染事件的风险源以及各风险源的风险等级，利用应急物资储备库优化布局模型，得到应急物资储备库的最优布局，实现突发水污染事件应急物资储备库的布局优化。
本发明的有益效果为：本发明根据区域突发水污染事件潜在风险源分布情况，按照风险源所属行业及其特征污染物确定风险等级，根据区域风险源空间分布和等级情况合理规划应急物资储备库和应急物资配备，通过优化布局应急物资储备库促进区域突发水污染事件风险防范和应急处置能力的提升。
进一步地，所述步骤S3中应急物资储备库优化布局模型的目标函数为：
其中，为第一目标函数；/>为最小值函数；/>为应急物资储备库的数量；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为区域编号；/>为区域总量；/>为判断矩阵；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为矩阵的转置；/>为第二目标函数；/>为基于风险等级的应急物资储备库建设效益；/>为有关第/>个区域是否为第/>个风险源指定的应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为风险源编号；/>为风险源总数；/>为第/>个区域与第/>个风险源的距离；/>为第/>个风险源的基于风险等级的效益权重；/>为风险源效益权重矩阵；/>为第/>个风险源的基于风险等级的效益权重；/>为距离矩阵；为匹配矩阵。
上述进一步方案的有益效果为：本发明从投入-效益最优的角度出发，突发水污染应急物资储备库的建设应尽可能以较低的公共资源投入，覆盖潜在的风险源，即目标函数是应急物资储备库能够覆盖所有风险源并且越少越好。
进一步地，所述步骤S3中应急物资储备库优化布局模型的约束条件为：
其中，为区域编号；/>为区域总量；/>为风险源编号；/>为风险源总数；/>为有关第/>个风险源指定的应急物资储备库是否为第/>个区域的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为第/>个区域与第/>个风险源的距离；/>为在预设时间内能够到达的距离。
上述进一步方案的有益效果为：通过约束条件确保每一个风险源都有对应的应急物资储备库，并通过对支援距离的限制来确保支援及时性；能够有效提高应急物资储备库的最优布局的效率。
进一步地，所述步骤S4具体为：
S401、获取应急物资储备库的数量取值范围，对应急物资储备库的数量进行依次取值；
S402、根据应急物资储备库的数量，利用应急物资储备库优化布局模型，基于第二目标函数进行求解，得到应急物资储备库布局；
S403、判断当前应急物资储备库的数量是否为最大取值，若是，得到各取值下的应急物资储备库布局，否则，应急物资储备库的数量递增，并返回步骤S402；
S404、根据各取值下的应急物资储备库布局，得到应急物资储备库的最优布局。
上述进一步方案的有益效果为：通过应急物资储备库优化布局模型求取应急物资储备库的最优布局，能够有效提高布局的效率。
进一步地，所述步骤S401中应急物资储备库的数量的表达式为：
其中，为应急物资储备库的数量。
上述进一步方案的有益效果为：对应急物资储备库的数量进行初步限制，降低计算复杂度。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。
如图1所示，在本发明的一个实施例中，一种突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法，包括以下步骤：
S1、设置行业类别风险等级库；
S2、识别突发水污染事件的风险源，并根据行业类别风险等级库，得到各风险源的风险等级；
S3、构建应急物资储备库优化布局模型；
S4、根据突发水污染事件的风险源以及各风险源的风险等级，利用应急物资储备库优化布局模型，得到应急物资储备库的最优布局，实现突发水污染事件应急物资储备库的布局优化。
本实施例中，突发水污染事件是由分布在研究区域内工业企业在非正常工况下污染物进入附近水体产生的。确定研究区域后，通过查询地方统计年鉴，梳理区域内潜在突发水污染事件风险源，主要为涉及化工、医药、重金属、石油等行业的工业企业。利用百度地图等工具，确定风险源的位置信息。
确定风险源后，根据行业类别风险等级库确定风险等级。具体为：化工行业、石油加工业、炼焦工业等为I级风险源；金属矿采选业、冶炼及加工业、煤炭开采和洗选业、造纸业等为II级风险源；热电行业、设备制造业为III级风险源；食品、饮料制造业为IV级风险源。
常用的处置废污水的应急物资主要包括：活性炭、活性氧化铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁、漂白粉、石灰、麻袋、浮筒、围油栏、吸油毡等。表1为主要行业特征污染物及应急物资示例表。
表1
所述步骤S3中应急物资储备库优化布局模型的目标函数为：
其中，为第一目标函数；/>为最小值函数；/>为应急物资储备库的数量；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为区域编号；/>为区域总量；/>为判断矩阵；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为矩阵的转置；/>为第二目标函数；/>为基于风险等级的应急物资储备库建设效益；/>为有关第/>个区域是否为第/>个风险源指定的应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为风险源编号；/>为风险源总数；/>为第/>个区域与第/>个风险源的距离；/>为第/>个风险源的基于风险等级的效益权重；/>为风险源效益权重矩阵；/>为第/>个风险源的基于风险等级的效益权重；/>为距离矩阵；为匹配矩阵。
本实施例中，根据《突发环境事件应急管理办法》规定“县级以上地方环境保护主管部门应当按照本级人民政府的要求，会同有关部门建立健全突发环境事件应急联动机制，加强突发环境事件应急管理”。因此，本实施例将县级行政区作为物资储备库选址的最小单元。
本实施例中，从投入-效益最优的角度出发，突发水污染应急物资储备库的建设应尽可能以较低的投入，即第一目标函数是应急物资储备库能够覆盖所有风险源并且越少越好；考虑区域突发水污染事件风险源分布情况，风险等级越高，物资储配库距离上应越发接近，设计了第二目标函数。
所述步骤S3中应急物资储备库优化布局模型的约束条件为：
其中，为区域编号；/>为区域总量；/>为风险源编号；/>为风险源总数；/>为有关第/>个风险源指定的应急物资储备库是否为第/>个区域的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为第/>个区域与第/>个风险源的距离；/>为在预设时间内能够到达的距离。
本实施例中，按照物资库覆盖所有风险源并且突发水污染事件发生后迅速响应的原则，特定物资库距离相应风险源的距离应小于50km（预计2h以内到达）。
所述步骤S4具体为：
S401、获取应急物资储备库的数量取值范围，对应急物资储备库的数量进行依次取值；
S402、根据应急物资储备库的数量，利用应急物资储备库优化布局模型，基于第二目标函数进行求解，得到应急物资储备库布局；
S403、判断当前应急物资储备库的数量是否为最大取值，若是，得到各取值下的应急物资储备库布局，否则，应急物资储备库的数量递增，并返回步骤S402；
S404、根据各取值下的应急物资储备库布局，得到应急物资储备库的最优布局。
本实施例中，应急物资储备库选址为研究区域内的县级行政区，根据各取值下的应急物资储备库布局，进一步细化县域内的选址，得到应急物资储备库的最优布局，需要综合考虑如下因素：①交通便利，宜临近高速公路（国道、省道）入口，满足大型货车通行要求，便于应急事故中快速响应；②地势较高，地质和水文条件符合防汛要求，远离火源、易燃易爆厂房和库房等，保障物资安全；③符合当地国土空间规划，便于办理用地许可。
所述步骤S401中应急物资储备库的数量的表达式为：
其中，为应急物资储备库的数量。
本实施例中，构建的应急物资储备库优化布局模型为多目标数学模型，目标之一，从投入-效益角度出发，尽量减少总的物资储备库的数量；目标之二从空间布局上进行优化，尽量满足应急管理的需要。当物资储备库的数量确定之后，模型可从多目标转化为单目标，在确定数量的物资储备库的基础上寻求空间布局的最优解。因此，模型求解时可通过枚举物资储备库数量后将多目标转化为单目标模型。
目前，对应急物资选址布局规划研究大多借鉴常规设施选址理论方法，并没有充分考虑风险源的特征对应急物资储备布局的影响。本发明根据区域突发水污染事件潜在风险源分布情况，按照风险源所属行业及其特征污染物确定风险等级。根据风险源空间分布和等级情况构建突发水污染事件应急物资储备库优化布局模型，优先考虑高风险等级的风险源，并实现物资库对风险源的全覆盖。
另外，由于突发水污染事件通常产生重金属、有毒物质、有机污染物等，不同于常规的废污水处理，从应急管理的角度，还要保证应急物资的储备与风险源特征污染物相契合，才认为该风险源被应急物资储备库有效覆盖。本发明根据区域风险源所属行业情况，对应急物资储备进行合理筛选，可以保证所有风险源均可被应急物资储备库有效覆盖，并使得突发水污染事件可能需要的应急物资处于备战状态。一旦突发水污染事件发生，相关应急人员可以快速调配物资到相应的突发事件地点，从而减少突发水污染事件所带来的经济损失及人员伤害。
综上，本发明通过优化布局应急物资储备库并配备相应的应急物资，促进区域突发水污染事件风险防范和应急处置能力的提升。
Claims (3)
1.一种突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、设置行业类别风险等级库；
S2、识别突发水污染事件的风险源，并根据行业类别风险等级库，得到各风险源的风险等级；
S3、构建应急物资储备库优化布局模型；所述步骤S3中应急物资储备库优化布局模型的目标函数为：
其中，为第一目标函数；/>为最小值函数；/>为应急物资储备库的数量；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为区域编号；/>为区域总量；/>为判断矩阵；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为矩阵的转置；/>为第二目标函数；/>为基于风险等级的应急物资储备库建设效益；/>为有关第/>个区域是否为第/>个风险源指定的应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为风险源编号；/>为风险源总数；/>为第/>个区域与第/>个风险源的距离；/>为第/>个风险源的基于风险等级的效益权重；/>为风险源效益权重矩阵；/>为第/>个风险源的基于风险等级的效益权重；/>为距离矩阵；/>为匹配矩阵；
S4、根据突发水污染事件的风险源以及各风险源的风险等级，利用应急物资储备库优化布局模型，得到应急物资储备库的最优布局，实现突发水污染事件应急物资储备库的布局优化；所述步骤S4具体为：
S401、获取应急物资储备库的数量取值范围，对应急物资储备库的数量进行依次取值；
S402、根据应急物资储备库的数量，利用应急物资储备库优化布局模型，基于第二目标函数进行求解，得到应急物资储备库布局；
S403、判断当前应急物资储备库的数量是否为最大取值，若是，得到各取值下的应急物资储备库布局，否则，应急物资储备库的数量递增，并返回步骤S402；
S404、根据各取值下的应急物资储备库布局，得到应急物资储备库的最优布局。
2.根据权利要求1所述突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法，其特征在于，所述步骤S3中应急物资储备库优化布局模型的约束条件为：
其中，为区域编号；/>为区域总量；/>为风险源编号；/>为风险源总数；/>为有关第/>个风险源指定的应急物资储备库是否为第/>个区域的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为有关是否在第/>个区域布置应急物资储备库的判断参数，若是，/>为1，否则，为0；/>为第/>个区域与第/>个风险源的距离；/>为在预设时间内能够到达的距离。
3.根据权利要求1所述突发水污染事件应急物资储备库的优化布局方法，其特征在于，所述步骤S401中应急物资储备库的数量的表达式为：
其中，为应急物资储备库的数量。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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