遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理數字化研究

張羽翔，孫世軍，崔 朋

(東北師范大學環境學院，吉林 長春 130117)

遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理數字化研究

張羽翔，孫世軍，崔 朋

(東北師范大學環境學院，吉林 長春 130117)

基于突發環境事件應急管理分析，根據水源地突發環境事件特點與全過程管理的思想，以遼源市攔河閘水源地作為研究實例，運用SQL Server 數據庫和Microsoft visual studio前臺開發技術，對水源地突發環境事件應急管理進行了數字化研究.結果表明：建立的水源地突發環境事件應急對策管理系統，不僅可以實現水源地區域范圍內相關污染源等數據的快速查詢，而且可以滿足對突發環境事件應急預案的日常管理與維護需求，為管理部門應急體系建設提供了合理科學的參考和依據.

突發環境事件；應急預案；應急管理；數字化

隨著人類活動的加劇以及城市化進程的不斷發展，城市水源地的水質污染問題一直威脅著城市供水安全.在這些污染事故中，一類屬于常規性污染，如工業企業廢水違法排放、生活污水直接排放及農業面源污染等；另一類屬于突發性污染，如石油泄露、工業企業污水事故排放、危險品運輸車輛傾翻等[1-2].突發環境事故不僅對社會公眾的生命和財產構成威脅，而且嚴重影響當地生態環境的可持續發展.在諸多環境突發事件中，水源地突發環境事件往往具有不確定性、流域性、處置艱難等特點，在短時間內可以快速影響水源地內的生態環境和城市供水系統，不僅會給局部地域的企業生產和居民生活帶來不便，而且還可能引發嚴重的國家安全、穩定問題[3-5].

目前，國內大部分城市對于突發環境事件應急管理體系仍處于初級應用階段，應急能力與應急管理數字化研究亟待發展.[6-7]周旭武等[8]采用B/S(Browser/Server，瀏覽器/服務器)體系架構，設計了一個基于案例庫的突發環境事件應急指揮系統；廖振良等[9]將人工智能技術引入到突發性環境污染事件應急預案系統的設計中；韋蓮英、何進朝等[10-11]利用GIS技術對突發性水污染事故的應急系統進行了初步研究；阮仁良等[12]以上海市黃浦江上游水源地作為研究對象，論述了城市水源地突發污染事件應急研究的主要內容，探討了突發性污染事件應急處置體系的構建；趙山峰、張軍鋒等[13-14]針對黃河流域城市飲用水水源地水質安全現狀，對該水源保護區突發水污染事件應急預案體系進行了理論研究；黃斌維、梁大鵬等[15-16]從突發性水污染事故的現存問題出發，分析了應急預案可視化的必要性和可行性，結合水污染應急業務流程和需求提出了應急預案可視化方案的基本內容；顧洪祥等[17]利用地理信息系統平臺，結合水源保護區信息特點，在VB環境下開發出“上海市黃浦江上游水源保護區環境規劃與管理信息支持系統”；YUAN Xuying等[18]以武漢市為例，對水污染事故預警響應和保障系統建設的基本理論、方法、重要性和存在的問題進行了介紹.

盡管很多國內學者對突發環境事件的法律體系建設、應急監測和應急處理處置技術進行了系統研究，并取得一定進展，但對于應急預警、應急響應等環節的技術性研究尚少，多處于理論階段；研究對象也更多地針對企業或供水部門，缺乏對水源地突發環境事件應急系統的深入研究.

鑒于國內對水源地突發環境事件應急系統的研究現狀，本文基于水源地突發環境事件特點與全過程管理的思想，引入SQL Server 數據庫和Microsoft visual studio前臺開發技術，以遼源市攔河閘水源地作為實例構建了一套水源地突發環境事件應急對策管理系統.該系統不僅可以實現水源地區域范圍內相關污染口等數據的快速查詢，滿足對突發環境事件應急預案的日常管理與維護需求，而且還可以在事故發生后方便快捷地預測事故風險，協助應急指揮人員準確快速地制定應急方案與救援計劃，并對應急預案、應急方法等信息進行科學有效的后評估.

1 研究區概況

遼源市攔河閘位于遼源市東遼河干流市區段中部，具體位置為東經125°9′22″，北緯42°53′36″.水源地匯水河流主要為東遼河的遼河源頭水、燈桿河、渭津河，集城市防洪、蓄水、應急供水為一體.攔河閘現為七孔翻板閘門，單孔凈寬20 m，閘前蓄水高度3.7 m，可蓄水量116×104m3，設計年供水量4.9×104m3.該水源地上游產業結構復雜，污染源種類多樣，周圍環境較敏感.

攔河閘水源地保護區總面積為41.56 km2，其中一級保護區面積0.56 km2，保護區域為攔河閘水源地沿東遼河河道上溯至高麗墓橋，渭津河沿河道上溯至紅五星立交橋，長度各約4 km，至攔河閘下游100 m處；二級保護區面積41 km2，保護區域為各支流從源頭至一級保護區的輸水河道及兩側向外延伸300 m的范圍.

2 應急管理系統設計方法

2.1 系統設計方法及總體框架

遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理系統是基于全過程控制的思路進行構建研發的，主要分為突發環境事件前、突發環境事件中、突發環境事件后三個主體部分[19].突發環境事件前是遼源市攔河閘水源地的基本信息查詢管理部分，查詢、維護和管理突發環境事件應急的基本信息，如水源匯水區沿岸主要企業信息、水源地類型信息、上游尾礦庫信息、水源排污口信息、水源地水質等信息；突發環境事件中是突發環境事件應急管理部分，此部分主要包括應急響應模塊，是對事件的應急響應；突發環境事件后是突發事件后評估管理系統，對事故發生后的后評估信息進行維護和管理，如現場清理信息、善后處理信息、應急事故后評估情況等信息，為以后的突發環境事故的應急管理提供可靠的經驗與參考.

根據管理系統的總體結構分析，遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理系統是基于對事故應急基礎數據信息的管理，可實現對事故的預防、應急管理、應急預案評估等功能.應急管理系統的功能模塊主要分為三個子系統，分別是遼源市攔河閘水源地管理子系統、突發環境事件應急管理子系統、突發環境事件后評估管理子系統.其中遼源市攔河閘水源地基本情況查詢子系統包括水源匯水區沿岸主要企業查詢、水源地交通信息查詢、水源地尾礦庫信息查詢、水源排污口查詢和水源地水質實時監測信息查詢等突發環境事件前模塊；突發環境事件應急管理子系統包括應急響應模塊；突發環境事件后評估管理子系統為現場清理信息、善后處理信息、應急事故后評估情況等模塊.遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理系統總體結構框架如圖1所示.

圖1 遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理系統總體結構

2.2 系統數據關系設計

基于需求分析獲得的數據項和數據結構，進行數據庫概念結構設計.[20]基于實體-屬性(E-R)關系的方法，系統數據庫的E-R圖由18張基礎數據表組成，分別為沿岸企業分布表、尾礦庫信息表、主要村屯情況表、橋梁設置情況表、主要交通公路信息表、排污口信息表、農業退水口信息表、攔河閘水源地實時監測信息表、風險源表、風險源防護措施表、事故案例表、事故預測表、文件表、應急知識庫表、應急預案表、應急救援表、應急領導與機構設置表、應急專家表.其中，事故案例表、事故預測表和應急預案表為系統數據庫核心表.

2.3 系統服務對象

遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理系統主要是為應急指揮人員和應急預案管理人員服務.在突發環境事件的情況下，本應急管理系統能夠快捷地預測事故風險，為應急指揮人員準確快速地提供突發事件的應急搶救方案.在日常的管理中，管理人員可對遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理系統的基礎數據庫進行查詢和維護.

3 應急管理系統功能介紹

根據以上需求分析、概念結構設計、邏輯結構設計以及物理功能實現流程設計后，以SQL Server 2008，Visual Studio 2010作為系統開發工具對本數據庫功能及界面進行實現[21].遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理系統為CS(Client/Server，客戶機/服務器)結構，也可以獨立安裝為單機模式.

3.1 登錄界面介紹

本系統基于用戶的不同需求，相應地設置了管理員與普通用戶兩種不同用戶的功能權限.管理員是對遼源市攔河閘水源地突發環境事件應急管理系統進行管理與維護，允許運行所有操作；普通用戶只可以搜索基礎數據部分，不可以進行其他操作.系統的登錄界面如圖2所示.

3.2 應急管理系統運行功能

3.2.1 遼源市攔河閘水源地管理系統

遼源市攔河閘水源地管理系統對水源地的基本信息進行搜索、查詢和維護，其運行界面如圖3所示.

遼源市攔河閘水源地管理系統可供管理人員查詢與維護的信息主要包含水源地企業分布信息、水源地上游尾礦庫信息、水源地上游交通信息、水源地上游排污口信息、水源地上游農業退水口信息與攔河閘水源地實時監測信息.工作人員日常查詢管理水源地企業信息，可以在輸入界面任意輸入有關企業名稱或涉及水體名稱，即可快速查詢到相應的企業相關信息，包括企業涉及水體的名稱、類別、距河流距離、距取水口距離、排水去向、主要污染物和相關應急措施等重要信息.水源地上游尾礦庫信息中主要包括企業名稱、尾礦庫類型、地理坐標、安全度、應急措施、距河流和取水口距離等信息.水源地上游交通信息主要包含保護區公路長度、危險品運輸車比例、車流量、跨越河流橋梁長度、分類、跨徑及應急池設置情況等信息.水源地上游排污口和農業退水口信息主要包括地理位置及坐標、污水性質、排放口類型、輸送方式、排放狀態等信息.攔河閘水源地實時監測信息主要是同步更新的遼源市環保局在水源地上游監測點定期監測信息，監測及更新頻次為每月1次.同時，在遼源市攔河閘水源地管理系統中還設計了相應的添加、刪除、統計和匯總等維護功能，滿足了工作人員的實際管理需求.水源地企業分布信息相關的查詢如圖4所示.

3.2.2 突發環境事件應急管理子系統

突發環境事故應急管理子系統作為整個系統的核心環節，主要為應急響應模塊.該模塊分為輸入界面和指揮界面，當事故發生后，管理人員可根據突發環境事件的實際情況輸入相關信息，輸入界面的主要信息包括事故風險源、發生地點、污染類型、事故類型及污染物等信息，通過單獨查詢或者聯合查詢，得到相應的詳細信息，其運行界面詳見圖5(a).在輸入突發環境事件相關信息后，突發環境事件應急響應模塊自動匹配到預先設置的案例預測模型進行應急預測分析，結束后返回模塊指揮界面.指揮界面包括了事故等級、應急小組設置、應急目標、應急方案、救援力量等信息，點擊界面的任意鏈接，相應的詳細信息即可全部顯示，其運行界面詳見圖5(b).

(a)

(b)

3.2.3 突發環境事件后評估管理子系統

圖6 突發環境事件后評估管理子系統運行界面

突發環境事件后評估管理子系統包含現場清理信息模塊、善后處理信息模塊和應急事故后評估情況模塊，本部分的設計功能需求主要是突發環境事件應急結束后，對應急過程及后續處理進行全面的評估，評估結果可同時反饋至突發環境事件應急管理子系統中，對應急預案實施優化和完善.突發環境事件后評估管理子系統的實際運行情況詳見圖6.

4 結論

水源地突發環境事件應急預案的數字化管理系統為應急管理的一種創新手段，通過構建實時有效的應急管理平臺，可以初步達到預案信息化、流程規范化、使用智能化的建設目標.本文根據全過程管理思想，以遼源市攔河閘水源地作為研究實例，對突發環境事件應急系統進行了研究，得出如下結論：

(1) 本文設計的水源地突發環境事件應急系統數據庫，可以對水源地實現全面有效的管理，為應急指揮提供輔助決策支撐，有利于對應急預案進行全面管理.

(2) 遼源市攔河閘水源地的周邊環境較敏感，突發事故類型多樣，本文以遼源市攔河閘水源地作為研究對象，可為環境風險源復雜的其他城市水源地突發事件應急管理體系的構建提供一定的指導.

(3) 本文設計的數據庫系統內容可以與地理信息系統、全球定位系統、仿真模擬系統等相結合，開發出功能更強大的應急系統.比如將風險預測模型與“3S”(遙感、地理信息系統和全球定位系統)集成，借助“3S”平臺的數據傳輸功能，將發生事故的風險源信息傳輸給系統，系統通過調用水質預測模型，對水質進行模擬預測，并且將評價結果進行實時動態可視化表達，直觀地顯示各時刻不同斷面的污染物分布情況，幫助決策者在空間和時間上有效地掌控污染事故的發展趨勢.隨著計算時間的推進，系統會自動計算突發事故對下游水源地的風險危害等級，并根據不同的危害等級自動提示受體位置、影響程度和應急措施，從而更好地服務于突發環境事件的應急處置和管理.

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(責任編輯：方 林)

The digital research of Liaoyuan regulating dam water source emergency environmental accidents emergency management

ZHANG Yu-xiang，SUN Shi-jun，CUI Peng

(School of Environment，Northeast Normal University，Changchun 130117，China)

Based on analysis of emergency environmental accidents emergency management，according to the characteristics of water source emergency environmental accidents and the whole process of management thoughts，this article introduced the SQL Server database and the Microsoft visual studio receptionist development technology and took Liaoyuan regulating dam water source for an example，studied on the emergency environmental accidents of water source management，ultimately built a set of water source emergency environmental accidents emergency response management system.The database can provide reasonable and scientific reference and basis for the management department of emergency management system construction.

emergent environmental incident；emergency response plan；emergency management；digitization

1000-1832(2017)02-0157-06

10.16163/j.cnki.22-1123/n.2017.02.028

2016-11-23

國家水體污染控制與治理科技重大專項項目(2014ZX07201-011-002 ).

張羽翔(1991—)，女，碩士研究生；通訊作者：孫世軍(1974—)，男，博士，副教授，主要從事環境影響評價、環境規劃及環境管理研究.

X 522 [學科代碼] 610·1050

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