水庫突發(fā)水污染事件應(yīng)急決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)

柴大華，金 珊，楊 菲，王 晶

（1.秦皇島莫鐳特環(huán)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(cè)局，河北 秦皇島 066004；3.燕山大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，河北 秦皇島 066004）

隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，我國正處于全面推進(jìn)新型工業(yè)化的關(guān)鍵時(shí)期，日益劇增的突發(fā)水污染事件對(duì)人民的生命財(cái)產(chǎn)安全造成重大影響。由于突發(fā)水污染事件發(fā)生時(shí)間和地點(diǎn)難以預(yù)知，且影響巨大[1]，因此，面對(duì)突發(fā)水污染事件時(shí)能夠快速準(zhǔn)確地做出應(yīng)急措施非常重要。國內(nèi)外許多學(xué)者對(duì)突發(fā)水污染事件應(yīng)急決策支持系統(tǒng)進(jìn)行了研究，例如為了使決策者在應(yīng)對(duì)突發(fā)水污染事件時(shí)能夠擁有更加準(zhǔn)確的信息，陳蓓青等運(yùn)用GIS 技術(shù)設(shè)計(jì)了一套輔助決策系統(tǒng)[2]；陳翔等對(duì)于生態(tài)應(yīng)急決策支持系統(tǒng)提出了戰(zhàn)略設(shè)計(jì)與實(shí)施研究，最終實(shí)現(xiàn)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)控制和生態(tài)安全管理平臺(tái)的設(shè)計(jì)與研究[3]；Franklyn C 從1960年代后期建立模型驅(qū)動(dòng)的決策支持系統(tǒng)[4]；Shafiee Mohammadmehdi等人通過建立模型來動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)模擬用戶用水影響下污染物在配水系統(tǒng)中的變化情況，以此為代理商采取行動(dòng)提供支持[5]。

筆者通過對(duì)水庫水源地突發(fā)水污染事件的研究，分析了水污染應(yīng)急決策支持系統(tǒng)運(yùn)行機(jī)理，建立了應(yīng)急決策支持系統(tǒng)，為構(gòu)建突發(fā)水污染事件全新處理體系、設(shè)計(jì)突發(fā)水污染事件應(yīng)急決策支持系統(tǒng)提供了技術(shù)支撐。

1 突發(fā)水污染事件應(yīng)急決策支持系統(tǒng)需求分析

應(yīng)急決策支持系統(tǒng)的主要任務(wù)是當(dāng)突發(fā)水污染事件發(fā)生時(shí)可以進(jìn)行預(yù)警與決策生成支持，因此該系統(tǒng)需要具備監(jiān)測(cè)預(yù)警、信息管理與整合、信息通報(bào)與預(yù)警、事件模擬及預(yù)測(cè)、決策生成、應(yīng)急聯(lián)動(dòng)和事后追責(zé)及善后處置的功能。

（1）信息管理與整合作為決策系統(tǒng)的基礎(chǔ)支持，為相關(guān)的部門和人員提供準(zhǔn)確有效信息，保證信息傳遞的及時(shí)性，從而為發(fā)生突發(fā)水污染事件作出應(yīng)急決策提供保障。

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

（3）事件模擬與預(yù)測(cè)是決策者能否作出正確應(yīng)急決策的重要依據(jù)，借助共享信息以及事件流域的基礎(chǔ)信息進(jìn)行建模，分析建模結(jié)果確定事件的發(fā)展趨勢(shì)和影響，從而制定正確的應(yīng)急策略。

（4）應(yīng)急決策生成是根據(jù)歷史案例、事件模擬與預(yù)測(cè)的結(jié)果、專家意見以及應(yīng)急技術(shù)的分析等基礎(chǔ)信息來制定生成的，可以幫助決策者快速地作出解決預(yù)案，對(duì)于有效的治理水污染是極其重要的。

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

（6）事后追責(zé)與善后是解決突發(fā)水污染事件的必然環(huán)節(jié)，定期檢測(cè)處置后的水質(zhì)情況和變化趨勢(shì)，防止應(yīng)急處置時(shí)留下后遺癥；同時(shí)，系統(tǒng)下達(dá)追責(zé)指令，將責(zé)任落實(shí)到個(gè)人，使有關(guān)人員意識(shí)到事件的嚴(yán)重性和責(zé)任的重要性。

2 應(yīng)急決策支持系統(tǒng)功能分析

應(yīng)急決策支持系統(tǒng)作為處理突發(fā)水污染的重要決策手段，其對(duì)于決策者在突發(fā)情況下作出決策具有重要意義。所以，系統(tǒng)功能的設(shè)計(jì)需要在滿足客戶滿意的情況下，同時(shí)爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)利益的最大化。根據(jù)系統(tǒng)的需求以及工作流程特點(diǎn)，應(yīng)急決策支持系統(tǒng)應(yīng)具備四大主要功能。

（1）信息管理功能。將事件發(fā)生流域的基本信息、污染信息、監(jiān)測(cè)項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、歷史資料、法律法規(guī)等信息編入不同的數(shù)據(jù)庫中，實(shí)現(xiàn)信息的查詢、修改、關(guān)鍵詞搜索、整合分析和上報(bào)及共享等功能。

（2）模型模擬預(yù)測(cè)功能。將研究區(qū)域的地理環(huán)境、監(jiān)測(cè)信息及相關(guān)資料輸入系統(tǒng)模型中，通過模型對(duì)相關(guān)信息的模擬及分析，從而得出模擬結(jié)果進(jìn)行對(duì)事態(tài)的預(yù)判，為決策者做應(yīng)急決策時(shí)提供數(shù)據(jù)支持。

（3）決策支持功能。突發(fā)水污染事件總是各不相同，因此系統(tǒng)會(huì)根據(jù)所提供的相關(guān)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和模型模擬結(jié)果對(duì)事件進(jìn)行分析，再結(jié)合相關(guān)資料及專家意見，作出應(yīng)急決策方案。

（4）應(yīng)急指揮功能。將區(qū)域發(fā)生的突發(fā)事件進(jìn)行上報(bào)，政府負(fù)責(zé)人根據(jù)事件等級(jí)及系統(tǒng)提供的信息建立應(yīng)急指揮部，根據(jù)系統(tǒng)提供的應(yīng)急決策方案，指揮長(zhǎng)對(duì)市政相關(guān)部門進(jìn)行聯(lián)動(dòng)。事件結(jié)束后，相關(guān)負(fù)責(zé)人應(yīng)監(jiān)督好事件的善后工作，為追責(zé)提供依據(jù)和相關(guān)材料。系統(tǒng)的總體功能結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)

3 應(yīng)急決策支持系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

建立決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫是必不可少的，數(shù)據(jù)庫中儲(chǔ)藏著支持系統(tǒng)正常運(yùn)行的各種數(shù)據(jù)，同時(shí)為系統(tǒng)內(nèi)部功能提供服務(wù)。遵循標(biāo)準(zhǔn)化、安全性、完整性以及延展性四大原則建立案例數(shù)據(jù)庫、基本信息數(shù)據(jù)庫、空間信息數(shù)據(jù)庫、應(yīng)急數(shù)據(jù)庫以及模型數(shù)據(jù)庫，在相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫中分別設(shè)置存儲(chǔ)不同信息的子數(shù)據(jù)庫。

決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)，如圖2所示。

圖2 決策系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫

3.2 系統(tǒng)子數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)

3.2.1 基本信息管理子系統(tǒng)

當(dāng)突發(fā)水污染事件發(fā)生時(shí)，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(huán)境狀況，決策者才能迅速地作出應(yīng)急決策。因此，建立一個(gè)基本信息管理子系統(tǒng)是非常重要的，由此將系統(tǒng)分為5個(gè)模塊：污染源信息管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源信息、位置、性質(zhì)等基本信息的管理；污染物信息管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)污染物物理及化學(xué)性質(zhì)、處理措施等信息的查詢、修改等操作；監(jiān)測(cè)管理模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整合、分析、統(tǒng)計(jì)及導(dǎo)出等功能；空間信息管理模塊可以實(shí)現(xiàn)對(duì)事件發(fā)生的地理信息、其他污染源地理信息、監(jiān)測(cè)站地理信息等數(shù)據(jù)的調(diào)用、管理和分析。

3.2.2 監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)

監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)不僅對(duì)監(jiān)測(cè)站及污染源的排污口進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，還需對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及不同部門上傳的數(shù)據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理和整合分析，主要分為4個(gè)模塊：檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)模塊是根據(jù)生活飲用水微生物方法檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和工業(yè)用水標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)水資源降解能力、微量元素標(biāo)準(zhǔn)值及pH值等數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定；監(jiān)測(cè)項(xiàng)目模塊實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)、常規(guī)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)方法、位置等數(shù)據(jù)的整合分析；數(shù)據(jù)報(bào)表模塊是將以往事件以報(bào)表的形式實(shí)現(xiàn)可視化，以供有關(guān)部門進(jìn)行查詢和下載；實(shí)時(shí)預(yù)警模塊將突發(fā)水污染事件分為特別重大水污染事件（I級(jí)）、重大水污染事件（II級(jí)）、較大水污染事件（III級(jí)）、一般水污染事件（IV級(jí)）4個(gè)等級(jí)，根據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)照，并及時(shí)發(fā)出正確的預(yù)警信息。

3.2.3 決策生成管理子系統(tǒng)

決策的生成管理是對(duì)以往的案例進(jìn)行記載，在突發(fā)水污染發(fā)生時(shí)借助案例經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行建模、分析、決策。決策生成管理子系統(tǒng)分為案例管理、模型預(yù)測(cè)、應(yīng)急決策3個(gè)模塊：案例管理模塊包括案例的查詢、修改、分析功能；模型預(yù)測(cè)模塊根據(jù)監(jiān)測(cè)、收集的信息導(dǎo)入模型對(duì)水污染決策和預(yù)測(cè)提供參考依據(jù)；決策生成模塊是根據(jù)多方數(shù)據(jù)和建議，對(duì)突發(fā)水污染作出及時(shí)準(zhǔn)確的應(yīng)急方案。

3.2.4 信息發(fā)布與應(yīng)急聯(lián)動(dòng)子系統(tǒng)

信息發(fā)布與應(yīng)急聯(lián)動(dòng)子系統(tǒng)是在通過信息的及時(shí)發(fā)布與多部門的聯(lián)合行動(dòng)對(duì)突發(fā)水污染事件的善后處理系統(tǒng)，由3個(gè)模塊構(gòu)成：信息發(fā)布與共享模塊利用移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)等通信手段對(duì)突發(fā)事件的詳細(xì)信息、嚴(yán)重程度、處理措施及進(jìn)展等關(guān)鍵信息進(jìn)行實(shí)時(shí)發(fā)布與共享；應(yīng)急聯(lián)動(dòng)模塊在突發(fā)水污染發(fā)生后，實(shí)現(xiàn)有關(guān)部門的應(yīng)急聯(lián)動(dòng)，從而大大提升有關(guān)部門的辦事效率和處理突發(fā)事件之間的配合與協(xié)調(diào)能力；追責(zé)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(zé)任逐一落實(shí)到個(gè)人，使有關(guān)人員意識(shí)到事件的嚴(yán)重性和責(zé)任的重要性。

4 結(jié)論

突發(fā)水污染事件嚴(yán)重影響人民的生產(chǎn)生命安全、生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展，本文對(duì)突發(fā)水污染事件應(yīng)急決策支持系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，運(yùn)用了管理信息系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等理論知識(shí)和技術(shù)，對(duì)系統(tǒng)功能需求、數(shù)據(jù)庫及各子系統(tǒng)的框架及功能進(jìn)行了介紹，為突發(fā)水污染應(yīng)急決策系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支撐。