水庫突發水污染事件應急決策支持系統設計

柴大華，金 珊，楊 菲，王 晶

（1.秦皇島莫鐳特環境科技有限公司，河北 秦皇島 066004；2.河北省秦皇島水文水資源勘測局，河北 秦皇島 066004；3.燕山大學經濟管理學院，河北 秦皇島 066004）

隨著經濟迅速發展，我國正處于全面推進新型工業化的關鍵時期，日益劇增的突發水污染事件對人民的生命財產安全造成重大影響。由于突發水污染事件發生時間和地點難以預知，且影響巨大[1]，因此，面對突發水污染事件時能夠快速準確地做出應急措施非常重要。國內外許多學者對突發水污染事件應急決策支持系統進行了研究，例如為了使決策者在應對突發水污染事件時能夠擁有更加準確的信息，陳蓓青等運用GIS 技術設計了一套輔助決策系統[2]；陳翔等對于生態應急決策支持系統提出了戰略設計與實施研究，最終實現生態風險控制和生態安全管理平臺的設計與研究[3]；Franklyn C 從1960年代后期建立模型驅動的決策支持系統[4]；Shafiee Mohammadmehdi等人通過建立模型來動態實時模擬用戶用水影響下污染物在配水系統中的變化情況，以此為代理商采取行動提供支持[5]。

筆者通過對水庫水源地突發水污染事件的研究，分析了水污染應急決策支持系統運行機理，建立了應急決策支持系統，為構建突發水污染事件全新處理體系、設計突發水污染事件應急決策支持系統提供了技術支撐。

1 突發水污染事件應急決策支持系統需求分析

應急決策支持系統的主要任務是當突發水污染事件發生時可以進行預警與決策生成支持，因此該系統需要具備監測預警、信息管理與整合、信息通報與預警、事件模擬及預測、決策生成、應急聯動和事后追責及善后處置的功能。

（1）信息管理與整合作為決策系統的基礎支持，為相關的部門和人員提供準確有效信息，保證信息傳遞的及時性，從而為發生突發水污染事件作出應急決策提供保障。

（2）信息通報與共享是決策者能否快速準確地做出應急決策的前提，通報與共享可以大大減少各方部門信息不對稱的問題，對于信息的準確性提供保障。

（3）事件模擬與預測是決策者能否作出正確應急決策的重要依據，借助共享信息以及事件流域的基礎信息進行建模，分析建模結果確定事件的發展趨勢和影響，從而制定正確的應急策略。

（4）應急決策生成是根據歷史案例、事件模擬與預測的結果、專家意見以及應急技術的分析等基礎信息來制定生成的，可以幫助決策者快速地作出解決預案，對于有效的治理水污染是極其重要的。

（5）無論是突發水污染事件的治理還是其他環境污染事件的治理，一個好的應急處置決策方案是必需的，但是如何去實施應急處置決策方案才是重中之重。

（6）事后追責與善后是解決突發水污染事件的必然環節，定期檢測處置后的水質情況和變化趨勢，防止應急處置時留下后遺癥；同時，系統下達追責指令，將責任落實到個人，使有關人員意識到事件的嚴重性和責任的重要性。

2 應急決策支持系統功能分析

應急決策支持系統作為處理突發水污染的重要決策手段，其對于決策者在突發情況下作出決策具有重要意義。所以，系統功能的設計需要在滿足客戶滿意的情況下，同時爭取實現系統利益的最大化。根據系統的需求以及工作流程特點，應急決策支持系統應具備四大主要功能。

（1）信息管理功能。將事件發生流域的基本信息、污染信息、監測項目及標準、社會經濟、歷史資料、法律法規等信息編入不同的數據庫中，實現信息的查詢、修改、關鍵詞搜索、整合分析和上報及共享等功能。

（2）模型模擬預測功能。將研究區域的地理環境、監測信息及相關資料輸入系統模型中，通過模型對相關信息的模擬及分析，從而得出模擬結果進行對事態的預判，為決策者做應急決策時提供數據支持。

（3）決策支持功能。突發水污染事件總是各不相同，因此系統會根據所提供的相關監測數據和模型模擬結果對事件進行分析，再結合相關資料及專家意見，作出應急決策方案。

（4）應急指揮功能。將區域發生的突發事件進行上報，政府負責人根據事件等級及系統提供的信息建立應急指揮部，根據系統提供的應急決策方案，指揮長對市政相關部門進行聯動。事件結束后，相關負責人應監督好事件的善后工作，為追責提供依據和相關材料。系統的總體功能結構，如圖1所示。

圖1 系統功能結構

3 應急決策支持系統設計

3.1 決策系統數據庫設計

建立決策系統數據庫是必不可少的，數據庫中儲藏著支持系統正常運行的各種數據，同時為系統內部功能提供服務。遵循標準化、安全性、完整性以及延展性四大原則建立案例數據庫、基本信息數據庫、空間信息數據庫、應急數據庫以及模型數據庫，在相應的數據庫中分別設置存儲不同信息的子數據庫。

決策系統數據庫設計，如圖2所示。

圖2 決策系統數據庫

3.2 系統子數據庫設計

3.2.1 基本信息管理子系統

當突發水污染事件發生時，首先要做的就是迅速明確污染物和污染源所處位置以及污染源的周邊環境狀況，決策者才能迅速地作出應急決策。因此，建立一個基本信息管理子系統是非常重要的，由此將系統分為5個模塊：污染源信息管理模塊實現對污染源信息、位置、性質等基本信息的管理；污染物信息管理模塊實現對污染物物理及化學性質、處理措施等信息的查詢、修改等操作；監測管理模塊實現對監測數據的整合、分析、統計及導出等功能；空間信息管理模塊可以實現對事件發生的地理信息、其他污染源地理信息、監測站地理信息等數據的調用、管理和分析。

3.2.2 監測與數據采集子系統

監測與數據采集子系統不僅對監測站及污染源的排污口進行實時監測，還需對監測數據及不同部門上傳的數據進行動態管理和整合分析，主要分為4個模塊：檢測標準模塊是根據生活飲用水微生物方法檢驗標準和工業用水標準，對水資源降解能力、微量元素標準值及pH值等數值進行標準設定；監測項目模塊實現對水質標準、常規監測項目、監測方法、位置等數據的整合分析；數據報表模塊是將以往事件以報表的形式實現可視化，以供有關部門進行查詢和下載；實時預警模塊將突發水污染事件分為特別重大水污染事件（I級）、重大水污染事件（II級）、較大水污染事件（III級）、一般水污染事件（IV級）4個等級，根據實時監測的結果進行分析對照，并及時發出正確的預警信息。

3.2.3 決策生成管理子系統

決策的生成管理是對以往的案例進行記載，在突發水污染發生時借助案例經驗進行建模、分析、決策。決策生成管理子系統分為案例管理、模型預測、應急決策3個模塊：案例管理模塊包括案例的查詢、修改、分析功能；模型預測模塊根據監測、收集的信息導入模型對水污染決策和預測提供參考依據；決策生成模塊是根據多方數據和建議，對突發水污染作出及時準確的應急方案。

3.2.4 信息發布與應急聯動子系統

信息發布與應急聯動子系統是在通過信息的及時發布與多部門的聯合行動對突發水污染事件的善后處理系統，由3個模塊構成：信息發布與共享模塊利用移動通信和互聯網等通信手段對突發事件的詳細信息、嚴重程度、處理措施及進展等關鍵信息進行實時發布與共享；應急聯動模塊在突發水污染發生后，實現有關部門的應急聯動，從而大大提升有關部門的辦事效率和處理突發事件之間的配合與協調能力；追責與善后模塊解決了污染事件造成的2 次影響和后患，并將事件責任逐一落實到個人，使有關人員意識到事件的嚴重性和責任的重要性。

4 結論

突發水污染事件嚴重影響人民的生產生命安全、生態的可持續發展，本文對突發水污染事件應急決策支持系統進行設計，運用了管理信息系統、數據庫等理論知識和技術，對系統功能需求、數據庫及各子系統的框架及功能進行了介紹，為突發水污染應急決策系統設計提供了技術支撐。