飲用水水質事故應急處理的信息化研究

◎ 黃 健 黃金桃 楊柳忠

（1.中國地質大學 地球科學與資源學院 2.住房和城鄉(xiāng)建設部信息中心）

1 前言

目前，我國正處于飲用水水質突發(fā)事故高發(fā)時期，如何在事故發(fā)生后及時控制污染，保障用水安全，將損失降至最低程度是亟需解決的問題。建立水質監(jiān)控預警及應急處理支持平臺，能針對突發(fā)水質事故給主管部門提供有效的應急支持，提升其處置能力，最大程度地預防和減少損害，保障城市飲用水安全。然而，處理突發(fā)水質事故是一項極其復雜的工作，需要滿足整合、協(xié)作、預測、追蹤、和分析等多種功能要求，它涉及各類信息的提取、應急資源的優(yōu)化調(diào)度，應急方案的快速制定等諸多方面的內(nèi)容。目前許多城市的應急能力還較低，水資源的統(tǒng)一管理和調(diào)度存在體制和機制上的障礙。本文提出以城市供水應急預案為基礎，以GIS和人工智能技術為支撐，通過監(jiān)控應急指揮中心提供全流程的信息化支持。

2 水質突發(fā)事故范圍

水源水、出廠水、管網(wǎng)水都有可能出現(xiàn)水質突發(fā)事故。這類都是瞬間形成的，且大都為污染源肇事，特點表現(xiàn)為突發(fā)性、擴散性、長期性和危害性。水污染事故的主體相當部分屬于運動源，使得事故的發(fā)生難以預料；水體的流動性決定了污染物在水中的擴散性；事故對自然生態(tài)環(huán)境容易造成嚴重破壞，甚至對人體健康造成長期的影響，需要長期的整治和恢復[1]。城市水質突發(fā)事故的范圍主要包括[2]：

（1）城市水源或供水設施遭受生物、化學、毒劑、病毒、油污、放射性物質等污染，或由于傳染性疾病爆發(fā)導致城市供水水質受到影響；

（2）取水水庫大壩、攔河堤壩、取水涵管等發(fā)生垮塌、斷裂致使水源枯竭；

（3）地震、洪災、滑坡等導致取水受阻，泵房（站）淹沒，機電設備毀損，或由于戰(zhàn)爭、恐怖襲擊發(fā)生不可抗力導致水廠停產(chǎn)、供水區(qū)域減壓等；

（4）消毒、輸配電、凈化構筑物等設施發(fā)生火災、爆炸、倒塌、嚴重泄漏事故；

（5）城市供水系統(tǒng)整體或部分發(fā)生故障以及輸配水管網(wǎng)發(fā)生大面積爆管或發(fā)生災害影響，無法向城市正常供水；

（6）調(diào)度、自動控制、營業(yè)等計算機系統(tǒng)遭受入侵、失控、毀壞。

3 應急處理支持系統(tǒng)建設

3.1 應急系統(tǒng)與預警系統(tǒng)的關系

為了保障城市飲用水供水安全，供水水質監(jiān)控預警及應急處理支持平臺建設是《水體污染控制與治理科技重大專項》（簡稱水專項）的一項重要內(nèi)容。監(jiān)控預警與應急處理支持系統(tǒng)都是平臺的一部分。監(jiān)控預警的重點是利用水質監(jiān)控網(wǎng)絡對采集到的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)、實驗室檢測數(shù)據(jù)等進行日常監(jiān)控，開展安全評價和預警分析，實現(xiàn)對突發(fā)性事故的提前預警和及時報警。應急處理支持系統(tǒng)的目的是對突發(fā)事故的應急處置提供信息化支撐，實現(xiàn)對突發(fā)事故從預案、響應、恢復到總結的有效管理和運作[3]，實現(xiàn)通信調(diào)度、信息交換、業(yè)務整合和知識支撐，從而提高供水水質管理部門的應急處理能力。

一旦預警系統(tǒng)發(fā)出異常警示，會經(jīng)過系統(tǒng)自動分析與人工會商來確定水質事故，預警系統(tǒng)根據(jù)各級預案的可控范圍、危害程度和影響范圍，將預警事件劃分為不同的等級來啟動應急處理程序。進入應急處理后，應急系統(tǒng)開始提供信息化支持，組合各類關鍵信息在大屏幕上展示，協(xié)助決策者采取處理措施，并進行跟蹤。

3.2 應急處理流程

國家已制定了《國家突發(fā)公共事件總體應急預案》，城市供水系統(tǒng)重大事故應急預案也已初步建立。應急預案是開展應急救援的行動計劃和實施指南，使應急響應按照計劃有條不紊的進行。水質事故發(fā)生后，主管部門將按預案迅速成立應急指揮部，并招集相關部門和專家在水質監(jiān)控應急指揮中心部署工作。以城市級的應急預案為例，應急處理可被概括為如下流程（如圖1所示）：

圖1 應急處理流程

（1）情況通報：現(xiàn)場值班人員或目擊者報告突發(fā)事故，主管部門立即派員前往現(xiàn)場初步確認事故性質和級別，發(fā)生事故的單位應在4小時內(nèi)寫出事故快報。

（2）啟動應急預案：主管部門成立應急指揮部并宣布啟動應急預案，通報事故情況，通知所有成員到位并開展應急工作。

（3）專家援助：選派專家對處理供水系統(tǒng)重大事故中遇到的問題給予技術支援。

（4）指揮部會同專家工作組根據(jù)事故等級和應急情況提出搶險、搶修和臨時供水等建議方案，并安排相關部門迅速實施。

（5）事件跟蹤：指揮部對方案執(zhí)行情況進行跟蹤，分析方案執(zhí)行效果，及時應對新出現(xiàn)的問題。

（6）新聞發(fā)布：新聞發(fā)布的內(nèi)容主要包括事件的基本情況、應急措施、存在困難和下一步工作等。

（7）應急終止與后期處置：結束應急程序，并完成總結報告，對事故和應急響應措施進行總結分析。

3.3 應急處理支持系統(tǒng)功能設計

應急處理支持系統(tǒng)以處理流程為中心，對應急預案進行數(shù)字化、結構化、流程化處理，使之變成一個真正可執(zhí)行的流程，對流程的各個環(huán)節(jié)提供信息化支持。系統(tǒng)通過監(jiān)控應急指揮中心的大屏幕提供統(tǒng)一的指揮畫面，各應急聯(lián)動單位能夠在統(tǒng)一的平臺上協(xié)同工作，提高應急預案的執(zhí)行效率，實現(xiàn)應急預案與應急響應的迅速銜接。信息化支持主要體現(xiàn)在以下方面：

（1）情況通報和啟動應急預案方面：從監(jiān)控預警模塊中提取事故情況，輔以人工修訂，完成情況通報，并根據(jù)需要上報相關部門。指揮部根據(jù)事故的信息，討論后啟動應急預案。

（2）專家援助方面：根據(jù)污染物特征、專家處置經(jīng)驗、專家位置等信息進行分析和篩選，并對專家到場情況進行跟蹤。

（3）確定處理方案方面：可篩選指揮部需要查看的信息，事故發(fā)生后，一般會重點關注以下信息：

① 供水系統(tǒng)概況，包括管網(wǎng)分布、水流方向、水廠分布等；

② 事故水廠的工藝流程，包括工藝圖、處理參數(shù)等；

③ 應急儲備與應急援助，按事故地點的位置搜索應急儲備資源、援助資源；

④類似案例，根據(jù)事故情況篩選，并檢索相關應急技術。

此外，系統(tǒng)還重點展示事故點及關聯(lián)監(jiān)測點的流動檢測、在線監(jiān)測、實驗室檢測數(shù)據(jù)的實時曲線變化情況。通過大屏幕配置技術組合、切換畫面，快速組合所需的信息，向指揮部領導和專家進行展示，提供輔助生成應急處理方案的功能。

（4）事件跟蹤方面：跟蹤方案的實施效果，特別是處理過程中重點監(jiān)控的水質指標、污染物控制效果。對事故趨勢進行仿真模擬，以便方案的迅速調(diào)整。也可對預案過程進行模擬，評估預案的可行性。

（5）新聞發(fā)布方：匯總需要公布的關鍵指標，按新聞模板組合初步的新聞稿，供人工調(diào)整。

（6）應急終止與后期處置

生成總結報告，為原因分析、責任追究、處理評價等后期處置提供依據(jù)[4]，總結報告可進入案例庫。

按照功能需求，應急系統(tǒng)的功能模塊可劃分為信息支持、資源支持、過程支持等部分，如下圖所示。應急系統(tǒng)充分依托資源庫與監(jiān)控預警等模塊的內(nèi)容。資源庫是應急處理的基礎，包括案例、專家、監(jiān)測資源、應急物資等信息的整合，以便做到高度統(tǒng)一、緊密配合。監(jiān)控預警是應急處理的前一環(huán)節(jié)，在采取應急措施時，監(jiān)控預警也將跟蹤事故動態(tài)。系統(tǒng)提供大屏幕的快速組合與自由拼接功能，多角度的展示系統(tǒng)畫面，輔助應急決策。（如圖2）

圖2 應急處理支持系統(tǒng)功能結構圖

4 系統(tǒng)建設實例

供水水質監(jiān)控預警及應急處理支持平臺建設是水專項飲用水水質監(jiān)控預警及應急技術集成與示范項目的重要內(nèi)容，在山東省和濟南市進行了示范建設，應急處理支持系統(tǒng)是平臺中的一部分。目前已經(jīng)初步建成了省市兩級城市飲用水水質監(jiān)測網(wǎng)絡框架、建立了兩級的水質監(jiān)控應急指揮中心、安裝了大屏幕。通過平臺可實現(xiàn)在線監(jiān)測水質數(shù)據(jù)和實驗室檢測水質數(shù)據(jù)的全面監(jiān)控，水質數(shù)據(jù)的評價和預警，突發(fā)事故的應急指揮等。該平臺是國家、省、市三級平臺的組成部分，并為完成國家水專項的總體任務提供示范支持。

5 結語

本文根據(jù)水質突發(fā)事故的特點，以政府部門處理突發(fā)事故的過程為中心，對如何提供信息化支持進行了初步探討。應急支持系統(tǒng)按預案為管理人員整理出明確的處理主線，整合各項資源，提供全流程的服務，為政府部門提升應急能力提供技術支撐。應急系統(tǒng)的建設是一個龐大的工程，任重而道遠，需要多領域多專業(yè)知識的參與。在水專項“十二五”的研究中將不斷補充和完善，逐步建立水質監(jiān)控預警及應急處理業(yè)務化平臺，同時使應急支持向高效、科學和智能化方向發(fā)展。