黃河蘭州段突發水污染事故級別預測

逯曄坤　靳春玲　貢力

摘要：突發水污染事故威脅人類健康，破壞生態環境。為了降低黃河蘭州段突發水污染事故的損失，對突發水污染事故進行級別預測。采用PSR模型建立評價指標體系，通過主客觀結合的AHP-熵權法確定各指標權重，運用和諧度方程（HDE）綜合評價的方法，根據蘭州段突發水污染事故評價指標數據，確定突發水污染事故級別。結果表明：黃河蘭州段突發水污染事故和諧度為-0.078，屬于重大事故級別（Ⅱ級），符合實際情況。黃河沿岸企業類型、水質類別、事故應急處理機制分別為壓力、狀態、響應指標中權重最大的影響因素，應重點關注其對黃河水環境的影響，從而全面把控黃河水環境。

關鍵詞：突發水污染;事故評價;PSR;AHP-熵權法;和諧度方程;黃河蘭州段

中圖分類號：TV882.I;X522

文獻標志碼：A

doi：10.3969/j.issn.1000-1379.2019.06.014

突發水污染事故是指固定或移動的污染源突然排放污染物、自然災害導致污染物或放射性物質等有毒有害物質經環境介質進入水體，導致水質惡化，從而破壞人類、社會、經濟的正常活動及水生態平衡的事故¨]。突發水污染事故誘因眾多且威脅人類健康，破壞生態環境，制約經濟、社會發展，已成為全世界極為關注的問題之一[2-3]。近年來，水污染事故正在成為危害人們生存健康的重大環境問題，突發水污染事故危害更大。針對突發水污染事故，水利部黃河水利委員會頒布《黃河重大水污染事件報告辦法》《黃河重大水污染事件應急調查處理規定》等，提出了黃河流域突發水污染事故應急機制的初步處理辦法。

突發水污染事故預測是突發事故發生后及時采取有效應急控制和處置措施的基礎[4]。國外對突發水污染事故的研究起始于海上溢油事件，國內起始于2005年的松花江水污染事件。目前，國內外對突發水污染事故研究較多，但大多集中于風險分析，對突發水污染事故級別的研究較少。Huang L等[5]提出了基于多指標綜合評價法的環境風險識別模型：Hou D等[6]提出了基于突發水污染事故不確定性分析和風險評估的實時動態預警模型：林長喜[7]應用PSR模型建立評價指標體系，并采用AHP -綜合指數法對跨界重大水污染風險進行評估：李二平等[8]采用三角模糊函數修正了傳統的水質健康風險評價模型，較準確地對濃度隨時間和空間不斷變化的水質進行了風險評價。

筆者以黃河流域蘭州段突發水污染事故為研究對象，采用環境評價PSR模型[9]建立評價指標體系，利用AHP-熵權法[10-11]確定指標權重，應用和諧論的和諧度方程（ HDE）評價方法確定蘭州段突發水污染事故級別，以期為流域突發水污染事故級別預測提供參考。

1 和諧度方程評價方法

和諧度方程是左其亭[12]為定量表達和諧程度首次提出的，并構建了以和諧論量化研究為主要特色的和諧理論方法體系[13]。和諧度方程從提出到現在已在眾多領域得到了應用，左其亭等[14-16]應用和諧度方程進行了人水關系和諧程度的評價和調控、水污染物總量控制及現代水資源管理等方面的研究：梁士奎等[17]應用和諧度方程進行了水資源優化配置：馬軍霞[18]提出了水質評價的和諧度方程評價方法。

1.1 和諧度方程

和諧度方程表達式：

HD=ai - bj

（1）式中：HD為和諧度，其取值范圍為[-1，1]，HD∈[-l，0]表示處于敵對狀態，HD∈（0，1]表示處于和諧狀態，HD值越大，和諧程度越高;a為統一度，表示和諧參與者按照和諧規則具有“相同目標”所占的比重：b為分歧度，表示和諧參與者對照和諧規則和目標存在分歧情況所占的比重，a、b ∈[O，1]，且a+b≤l;i為和諧系數，反映和諧目標的滿足程度，可依據和諧目標計算確定，i ∈[O，l];j為不和諧系數，反映和諧參與者對存在分歧現象的重視程度，可根據分歧度計算確定，j∈[O，1]。

1.2 “綜合程度評價”的HDE評價流程

確定評價指標及指標標準;確定各指標的統一度、分歧度、和諧系數、不和諧系數;將上述參數代人和諧度方程中確定各指標子和諧度：確定指標權重：確定綜合程度評價值HD：將綜合程度評價值HD與評價標準進行對比，確定最終評價結果。

2 黃河蘭州段突發水污染事故級別預測評價方法

2.1 評價指標體系構建

采用PSR模型，從壓力、狀態、響應三方面建立蘭州段突發水污染事故級別預測評價指標體系。其中：壓力方面主要影響因素為廢水排放量、沿河危險企業數和行業類型，狀態方面主要影響因素為水質類別、人口居住密度、水資源開發利用率和水生生態風險，響應方面主要影響因素為應急救援水平和事故應急處理機制。這9個指標形成遞階層次結構，從而構建蘭州段突發水污染評價指標體系，見圖1。

2.2 指標的分級標準

根據《全國環境統計公報》對突發環境事件的分級，將突發水污染事故風險劃分為I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級，各指標具體分級標準見表1。

2.3 確定指標子和諧度HDk

（1）計算統一度a。采用模糊思想將統一度劃分為0-0.25、0.25 - 0.50、0.50 - 0.75、0.75 - 1.00，依次隸屬于I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級突發水污染事故風險，根據指標分級標準建立線性方程，計算出指標的統一度a。

（2）計算分歧度b。分歧度b可基于統一度a來確定，即b=l-a。

（3）計算和諧系數i。和諧系數i可根據指標分級標準采用兩節點公式確定[19]。

（4）計算不和諧系數j。不和諧系數j反映對分歧現象的重視程度，因此通過分歧度6確定其數值，即j=6。

（5）將各參數代人和諧度方程，計算出指標的子和諧度HDk 。

2.4 指標權重ωk的確定

采用AHP-熵權法確定各評價指標的權重。AHP法是主觀意志的反映，缺少客觀分析：熵權法不能反映研究人員的主觀意志，受離散極值的影響。針對兩種方法的缺陷，建立主觀和客觀結合的方法確定突發水污染事故級別預測評價指標的權重。

2.4.1 AHP法權重確定

（1）建立相對重要矩陣，通過專家評判，確定蘭州段突發水污染事故級別預測評價指標的權重向量。

（2）上述每位專家針對蘭州段突發水污染事故級別預測評價指標所得的權重向量構成權重矩陣C=（c）mm（其中m為專家個數，n為評價指標個數）。

3 蘭州段突發水污染事故級別預測案例

黃河蘭州段全長152 km。黃河從蘭州市穿城而過，是蘭州市工農業和生活用水的主要來源。蘭州市人口密集，工業眾多，故黃河蘭州段水安全狀況對環境安全和居民健康有著重要影響。

3.1 指標子和諧度計算

通過《蘭州市統計年鑒》《蘭州市環境狀況公報》及有關資料獲取各指標數據，分別計算各指標的統一度a、分歧度b、和諧系數i、不和諧系數j，各指標計算方法見參考文獻[19]，利用和諧度方程得出指標的和諧度HD，計算結果見表3。

3.2 AHP-熵權法確定指標權重

選取8位專家進行權重評定，采用層次分析法計算各指標權重并進行一致性CI檢驗，結果小于0.1，達到要求。根據偏離程度，最終采納6位專家（淘汰專家4、專家8）的意見確定蘭州段突發水污染事故級別預測各評價指標的權重ωλ;將蘭州段近4 a各指標的相關數據進行標準化處理，其中指標Sl、S4、R1、R2為正向指標，其余為負向指標，隨后運用熵權法確定各指標的權重ωs;最后進行熵權法對AHP法的修正，將主客觀思想合理地結合起來，盡量消除兩種方法的弊端，確定最終權重ωk，結果見表4。

3.3 黃河蘭州段突發水污染事故級別確定

根據確定的蘭州段突發水污染事故級別預測各評價指標的和諧度和權重，采用和諧度方程加權平均計算公式得出準則層壓力、狀態和響應3個指標的和諧度分別為-0.162、0.031、0.113，計算確定壓力、狀態和響應3個指標的權重為0.621、0.241、0.138，并計算確定蘭州段突發水污染事故和諧度為-0.078。對照和諧度范圍和事故級別匹配關系（見表5），確定黃河蘭州段突發水污染事故級別將為重大事故。

4 結論

采用PSR模型建立黃河蘭州段突發水污染事故級別預測評價指標，并采用主客觀賦權的方法確定指標權重，在分析和諧度方程的基礎上，根據“綜合程度評價”的HDE思路，結合蘭州段突發水污染事故級別預測評價指標數據，詳細介紹了和諧度方程評價方法在突發水污染事故級別預測中的應用。和諧度方程中和諧系數i和不和諧系數j的確定較其他方法靈活，結合突發水污染事故級別預測的模糊性，使評價結果更符合實際。

預測結果表明，黃河蘭州段突發水污染事故等級為Ⅱ級，屬于重大事故。其評價結果符合實際情況，具有較強的實用性。通過AHP -熵權法確定權重，黃河沿岸企業類型、水質類別、事故應急處理機制分別為壓力、狀態、響應指標中權重最大的影響因素，應重點關注其對黃河水環境的影響，從而全面把控黃河水環境。蘭州市是唯一的一座黃河穿城而過的省會城市，黃河是蘭州市重要的水資源，應建立黃河水污染應急機制，對突發水污染事故級別進行預判，確保降低突發事件帶來的危害，提高其承載力。

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【責任編輯呂艷梅】