CN105930975A - 输水工程突发水污染事件的风险评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输水工程突发水污染事件的风险评价方法，该方法首先综合输水工程特点、突发水污染事件及其影响的特征，依据DPSIR模型构建指标体系，提出了涵盖驱动力、压力、状态、影响和响应五方面的风险评价指标、指标分级标准以及指标计算模型；在此基础上提出了基于层次分析法的风险评价指标权重确定方法；最后采用综合评价法确定突发水污染事件对输水工程的整体影响及其风险等级。该方法及风险等级评价成果可有效判定突发性水污染事件对输水工程的影响程度，建立更为准确的风险评价，可为输水工程管理人员制定科学有效的预警预案提供决策信息支持，具有广阔的实用前景。

Description

输水工程突发水污染事件的风险评价方法

技术领域

本发明涉及输水工程的突发水污染事件的风险评价方法，具体涉及一种基于DPSIR模型的综合评价输水工程突发水污染事件的对输水工程影响及风险等级的评价方法。

背景技术

输水工程在调节区域水资源的时空分布不均、实现水资源的合理开发利用以及水资源的优化配置、解决水资源危机、满足人类生产和生活需要方面发挥着重要的作用。水质安全是输水工程成败的关键。近年来，我国突发水污染事件频发，造成较为严重的不利影响，引发了人们对涉水工程取用水安全的担忧。根据2008年至2013年的《中国环境状况公报》统计可得，突发水污染事件约占突发环境事件总数的50％。针对跨流域、平立交建筑物多、承担航运功能的输水工程，易突发水污染事件。输水工程在突发水污染事件下，由于其受体状态、特征与天然河网不同而呈现事件对输水工程的影响程度及风险等级不同。根据我国《自然灾害管理基本术语》中对风险评价的定义：是根据一定的标准或管理措施对风险危害大小做出判断，按照不同行业和不同研究对象提出不同的评价标准。国内外对突发事件的风险评价方法研究较多，主要以事件发生后的经济社会影响评价为主，并未考虑突发污染事件受体区别和应急响应机制对风险等级的影响，缺乏一套完整的、适用于输水工程的风险等级评价指标体系。

发明内容

本发明提供了一种适用于输水工程突发水污染事件的风险评价方法，本发明中所称输水工程是指由多个渠段和闸泵联动调控而组成的输水河渠。针对当前风险评价方法指标单一、针对性不强等问题，构建适用性强、指标体系完备、计算模型及评级等级合理的突发水污染事件风险评价方法。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种输水工程突发水污染事件的风险评价方法，包括以下步骤：

步骤一、构建评价指标体系

基于DPSIR模型并结合输水工程特性，构建突发水污染事件风险评价指标体系，包括下述5项主题层因子下的风险评价指标：

1)驱动力因子是指突发水污染事件的污染途径，包括：船舶倾覆I1-1、路桥车辆侧翻I1-2、区间污染汇入I1-3是指区间侧向工业企业污染物汇入、上级污染汇入I1-4是指来自输水河渠上游段的高浓度污水短时间内集中下泄；

2)压力因子是指突发水污染事件特性，包括污染源类型I2、污染源量级I3和距输水河渠距离I4，所述污染源量级I3包括漂浮油类I3-1和可溶污染I3-2，所述距输水河渠距离I4是指污染源距输水干渠的横向距离；

3)状态因子是指污染受体在事故下所处的状态，包括突发水污染事件下输水水量保证率I5、输水水质I6、闸泵工程I7以及河段敏感性I8；

4)影响因子是指污染受体在压力作用下受到的影响，包括突发水污染事件的暴露人口数量I9、社会经济影响I10、水环境和水生态影响I11；

5)响应因子是指为应对突发水污染事件时的安全响应对策，包括安全管理制度I12、设备水平及人员素质等级I13和应急预案I14；

步骤二、确定步骤一构建的评价指标体系的分级标准

1)风险等级分级标准

将输水工程突发水污染事件风险等级划分为四级，分别为：特别重大突发水污染事件Ⅰ、重大突发水污染事件Ⅱ、较大突发水污染事件Ⅲ和一般突发水污染事件Ⅳ，风险值分别为[0.75,1.0]，[0.5,0.75]，[0.25,0.5]，[0,0.25)；

2)指标体系的分级标准

船舶倾覆I1-1：＞1000，[500,1000]，[100,500]，[10,100]，单位：吨；

路桥车辆侧翻I1-2：＞20，[10,20]，[5,10]，[2,5]，单位：吨；

区间污染汇入I1-3：＞100，[50,100]，[10,50]，[1,10]，单位：吨；

上级污染汇入I1-4：＞1000，[500,1000]，[100,500]，[10,100]，单位：吨；

污染源类型I2：＜0.0001，[0.0001,0.05]，[0.05,0.1]，[0.1,1]，单位：mg/L；

漂浮油类I3-1：＞1000，[100,1000]，[10,100]，[1,10]；

可溶污染I3-2：＞10，[5,10]，[2,5]，[1,2]；

距输水河渠距离I4：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

输水水量保证率I5：[80,100]，[40,80]，[10,40]，[0,10]，单位：％；

输水水质I6：＞5，[4,5]，[3,4]，[2,3]；

闸泵工程I7：[80,100]，[50,80]，[20,50]，[0,20]，单位：％；

河道敏感性I8：＞0.01，[0.008,0.01]，[0.005,0.001],[0.008,0.005]

暴露人口数量I9：[80,100]，[40,80]，[10,40]，[0,10]，单位：％；

社会经济影响I10：＞100，[50,100]，[10,50]，[1,10]，单位：百万；

水环境和生态影响I11：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

安全管理制度I12：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

设备水平及人员素质I13：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

事故应急预案I14：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

步骤三、风险评价指标的计算模型

1)突发水污染事件的污染途径指标即船舶倾覆I1-1、路桥车辆侧翻I1-2、区间污染汇入I1-3和上级污染汇入I1-4的指标值由具体突发水污染事件信息确定；所述突发水污染事件信息的来源至少包括在线监测、现场汇报和巡测；

2)突发污染源类型按照《地表水环境质量标准-GB3838-2002》Ⅲ类标准中该污染物的允许浓度值确定；

3)不同类型污染物在不同污染途径下的污染源量级不同，计算公式为：

①突发漂浮油类突发污染源量级计算方法为：

$I_{3-oil}=\frac{A_{oil}}{A_{water-suf}}---\left(1\right)$

式(1)中：A_oil为突发水污染事件下溢油污染能够形成的最大油膜面积，单位：m²，计算中，油膜厚度可取0.001m或根据静水油膜试验测定；A_water-suf为事故河段水体表面面积，单位：m²；

②船舶倾覆、桥梁车辆侧翻情景下，突发可溶性水污染事件污染源量级计算方法：

$I_{3-sol-s-c}=\frac{{10}^{6}M}{V_t}/C_t---\left(2\right)$

式(2)中：M为突发水污染事件污染总量，单位：g；V_t为事故河段水量，单位：m³；C_t为事故所处河段指标污染物在正常调水时的浓度，单位：mg/L；

③可溶污染物区间汇入污染源量级：

$I_{3-sol-l}=\frac{VC+V_L{C}_L}{V+V_L}---\left(3\right)$

式(3)中：V为事故段水量，单位：m³；C为事故段中污染物的本底浓度，单位：mg/L；V_L为侧向入流污水量，单位：m³；C_L为侧向入流污水中污染物的浓度，单位：mg/L；

④上级积蓄高浓度污水短时内汇入量级为：

$I_{3-sol-up}=\frac{VC+Q_u{\mathrm{\ΔtC}}_u}{V+Q_u\mathrm{\Δ}t}---\left(4\right)$

式(4)中：Q_u为进入下级输水河渠的上级污水来流量，m³/s；Δt为上级污水来流持续时间，s；C_u为上级污水中的污染物浓度，单位：mg/L；

4)突发污染距输水干渠横向距离为：

I₄＝1-L_t (5)

式(5)中：L_t为突发污染事故位置距输水干渠的横向距离，km，突发污染事件对输水干渠影响的有效距离L_t≤1km；

5)输水水量保证率计算公式：

$I_5=1-\frac{Q_t}{Q_d}---\left(6\right)$

式(6)中：Q_t为突发污染事件下输水河渠中的可调水量，m³/s；Q_d为输水工程正常运行时的总调水量，m³/s；

6)输水水质指标计算方法：

$I_6=\frac{{10}^{6}M}{V_t}---\left(7\right)$

式(7)中，I₆为事故河段中污染物浓度值，将I₆与《地表水环境质量标准-GB3838-2002》中该污染物的水质等级进行对比，得到I₆值；当I₆≥C₅时，I₆＝5；当C₄≤I₆＜C₅时，I₆＝4；当C₃≤I₆＜C₄时，I₆＝3；当C₂≤I₆＜C₃时，I₆＝2；当I₆＜C₂时，I₆＝1；其中，C₅,C₄,C₃,C₂分别为地表水Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ和Ⅱ类标准时该污染物的浓度；

7)闸泵工程指标计算方法为：

$I_7=\frac{{\mathrm{NPP}}_t}{NPP}---\left(8\right)$

式(8)中：NPP_t为由突发污染事件事故段闸泵关停而起其他段闸门和泵站参与应急调控的闸泵总数；NPP为输水工程沿线的闸泵总数；

8)河段敏感性指标计算公式为：

$I_8=S=\frac{dH}{dQ}\frac{Q_0}{H_0}---\left(9\right)$

式(9)中：S为河道敏感性指标；Q₀和H₀为输水工程正常运行状态下事故段河道的下游闸前水位和入流流量，单位分别为m和m³/s；dH/dQ为河道下游闸前水位随入流流量的变化率；

9)暴露人口数量公式如下：

$I_9=\frac{{\mathrm{NP}}_t}{NP}---\left(10\right)$

式(10)中：NP_t为突发污染事件下的暴露人口数量；NP为输水工程沿线受益人口总数；

10)社会经济影响计算公式为：

I₁₀＝L_w+L_s+L_aq+L_ec+L_et (11)

式(11)中：L_w,L_s,L_aq,L_ec,L_et分别为供水、航运、水产养殖、闸泵应急调控成本和水利风景区门票损失，万元；

11)水环境和水生态影响包括两个方面，计算公式如下：

I₁₁＝0.5(1-R)+0.5R_t (12)

式(12)中：R为生态环境系数，R＝1/(1+e^(3-1/En))，En为突发污染事件所在区域的恩格尔系数；R_t为事故段所处功能区对水环境和水生态的影响值，在源头水保护区、国家自然保护区，R_t＝1.0；在集中式生活饮用水地表水源地保护区，R_t＝0.8；在工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区，R_t＝0.4；在农业用水区及一般景观要求水域，R_t＝0.1；

12)安全管理制度包括安全标识设置、安全培训教育、安全责任落实与监督检查、安全奖惩制度，所述四项内容各占25分，总分为100分，指标值计算公式如下：

$I_{12}=\frac{100-{\mathrm{score}}_{12}}{100}---\left(13\right)$

式(13)中：score₁₂为安全制度得分；

13)设备水平和人员素质包括设备水平达标和人员素质达标两项；其中，设备水平若达到生产工艺要求，则为40分，不合格记为0分；人员素质达标可依据操作人员是否持证上岗而确定指标值，经考核合格后持证上岗，则得60分，不合格则记为0分；计算公式如下：

$I_{13}=\frac{100-{\mathrm{score}}_{13}}{100}---\left(14\right)$

式(14)中：score₁₃为设备水平和人员素质得分；

14)应急预案包括联动方案、处置方案、保障方案、预案宣传演习四个方面，所述四项内容各占25分，总分为100分，指标值计算公式如下：

$I_{14}=\frac{100-{\mathrm{score}}_{14}}{100}---\left(15\right)$

式(15)中：score₁₄为应急预案得分；

步骤四、指标体系权重

采用1-9刻度法并结合DPSIR的层次结构模型，获得指标I_i(i＝1～14)的权重W_T-I-ij(i,j＝1～14)；

步骤五、突发水污染事件风险等级综合评价

$R_s=\underset{i,j=1}{\overset{n}{\Σ}}{W}_{T-I-ij}\×I_i---\left(16\right)$

式(16)中：R_s为突发水污染事件风险等级计算值；W_T-I-ij(i,j＝1～14)为各指标权重；I_i(i＝1～14)为各指标计算值，根据步骤二确定的风险等级分级标准确定本次评价的突发水污染事件的等级。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

输水工程突发水污染事件污染源类型多样、影响范围和程度复杂，为使决策者对输水河网突发水污染事件下的影响程度和安全响应情况有全面***的了解，在充分考虑输水工程特点、突发水污染事件及其影响的特征，基于DPSIR模型构建指标体系，提出了涵盖驱动力、压力、状态、影响和响应五方面的风险评价指标、指标分级标准以及指标计算模型；在此基础上提出了基于层次分析法的风险评价指标权重确定方法；最后采用综合评价法确定突发水污染事件对输水工程的整体影响及其风险等级。该方法及风险等级评价成果可有效判定突发性水污染事件对输水工程的影响程度，建立更为准确的风险评价，可为输水工程管理人员制定科学有效的预警预案提供决策信息支持，及时有效的开展应急措施。

附图说明

图1是本发明输水工程突发水污染事件风险评价指标体系；

图2是本发明输水工程突发水污染事件的风险评价方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。

如图1和图2所示，本发明提出的一种输水工程突发水污染事件风险评价方法主要包括综合考虑输水工程特性的指标体系构建、指标及风险评价分级标准确定、指标计算模型和综合评价。是通过以下步骤实现的：

(1)评价指标体系构建

通过巡查和现场报告，获取输水工程突发水污染事件的基本信息，根据DPSIR模型，结合输水工程特性，提出5项主题层因子和15项风险评价指标，构建突发水污染事件风险评价指标体系，准则层和主题层因子及其对应的细化指标如下：

1)驱动力因子为突发事件的污染途径，结合输水干线潜在风险源类型，从空间上提出四类突发污染途径，分别为：与水体直接接触的船舶倾覆、立交的路桥车辆侧翻、来自上游的高浓度污水短时间内集中下泄、区间侧向工业企业污染物汇入；

2)压力因子为突发水污染事件特性，包括污染源类型、污染源量级以及污染源距输水干渠的垂直距离；

3)状态因子为污染受体在事故下所处的状态，包括突发水污染事件下输水水量保证率、输水水质、闸泵工程的级别和数量以及事故河段的敏感性；

4)影响因子为污染受体在压力作用下的所受影响，包括突发水污染事件暴露人口数量、社会经济影响和水环境和水生态影响。除上述三种影响之外，在风险评价中还可以考虑突发事件对人体心理和身体上产生的其他潜在影响；

5)响应因子为应对突发水污染事件时的安全响应对策，包括针对该类事件是否有安全管理制度、设备水平及人员素质等级和有无应急预案。

(2)指标体系分级标准确定

1)风险等级分级标准

输水工程突发水污染事件风险等级共划分为四级，分别为：特别重大突发水污染事件(Ⅰ)、重大突发水污染事件(Ⅱ)、较大突发水污染事件(Ⅲ)和一般突发水污染事件(Ⅳ)，风险值分别为[0.75,1.0]，[0.5,0.75]，[0.25,0.5]，[0,0.25]。

2)指标体系的分级标准

指标体系的分级标准如下表：

表1 输水工程突发水污染事件风险等级评价指标分级标准

(3)指标计算模型

1)突发污染途径的指标值由具体突发水污染事件信息确定；

输水工程突发水污染事件信息的主要来源有：在线监测、现场汇报、工作人员巡测等。

2)突发污染类型按照地表水Ⅲ标准中污染物的允许浓度值确定；

3)不同类型污染物在不同突发污染途径下的污染源源量级不同，计算公式为：

①突发漂浮油类突发污染源量级计算方法为：

$I_{3-oil}=\frac{A_{oil}}{A_{water-suf}}---\left(1\right)$

式中：A_oil为突发水污染事件下溢油污染能够形成的最大油膜面积，单位：m²，计算中，油膜厚度可取0.001m或根据静水油膜试验测定；A_water-suf为事故河段水体表面面积，单位：m²；

②船舶倾覆、桥梁车辆侧翻情景下，突发可溶性水污染事件污染源量级计算方法：

$I_{3-sol-s-c}=\frac{{10}^{6}M}{V_t}/C_t---\left(2\right)$

式中：M为突发水污染事件污染总量，单位：g；V_t为事故河段水量，单位：m³；C_t为事故所处河段指标污染物在正常调水时的浓度，单位：mg/L；

③可溶污染物区间汇入污染源量级：

$I_{3-sol-l}=\frac{VC+V_L{C}_L}{V+V_L}---\left(3\right)$

式中：V为事故段水量，单位：m³；C为事故段中污染物的本底浓度，单位：mg/L；V_L为侧向入流污水量，单位：m³；C_L为侧向入流污水中污染物的浓度，单位：mg/L；

④上级积蓄高浓度污水短时内汇入量级为：

$I_{3-sol-up}=\frac{VC+Q_u{\mathrm{\ΔtC}}_u}{V+Q_u\mathrm{\Δ}t}---\left(4\right)$

式中：Q_u为进入下级输水河渠的上级污水来流量，m³/s；Δt为上级污水来流持续时间，s；C_u为上级污水中的污染物浓度，单位：mg/L；

4)突发污染距输水干渠横向距离为：

I₄＝1-L_t (5)

式中：L_t为突发污染事故位置距输水干渠的横向距离，km，突发污染事件对输水干渠影响的有效距离L_t≤1km；

5)输水水量保证率计算公式：

$I_5=1-\frac{Q_t}{Q_d}---\left(6\right)$

式中：Q_t为突发污染事件下输水河渠中的可调水量，m³/s；Q_d为输水工程正常运行时的总调水量，m³/s；

6)输水水质指标计算方法：

$I_6=\frac{{10}^{6}M}{V_t}---\left(7\right)$

式中，I₆为事故河段中污染物浓度值，将I₆与《地表水环境质量标准-GB3838-2002》中该污染物的水质等级进行对比，得到I₆值；当I₆≥C₅时，I₆＝5；当C₄≤I₆＜C₅时，I₆＝4；当C₃≤I₆＜C₄时，I₆＝3；当C₂≤I₆＜C₃时，I₆＝2；当I₆＜C₂时，I₆＝1；其中，C₅,C₄,C₃,C₂分别为地表水Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ和Ⅱ类标准时该污染物的浓度；

7)闸泵工程指标计算方法为：

$I_7=\frac{{\mathrm{NPP}}_t}{NPP}---\left(8\right)$

式中：NPP_t为由突发污染事件事故段闸泵关停而起其他段闸门和泵站参与应急调控的闸泵总数；NPP为输水工程沿线的闸泵总数；

8)河段敏感性指标计算公式为：

$I_8=S=\frac{dH}{dQ}\frac{Q_0}{H_0}---\left(9\right)$

式中：S为河道敏感性指标；Q₀和H₀为输水工程正常运行状态下事故段河道的下游闸前水位和入流流量，单位分别为m和m³/s；dH/dQ为河道下游闸前水位随入流流量的变化率；

9)暴露人口数量公式如下：

$I_9=\frac{{\mathrm{NP}}_t}{NP}---\left(10\right)$

式中：NP_t为突发污染事件下的暴露人口数量；NP为输水工程沿线受益人口总数；

10)社会经济影响计算公式为：

I₁₀＝L_w+L_s+L_aq+L_ec+L_et (11)

式中：L_w,L_s,L_aq,L_ec,L_et分别为供水、航运、水产养殖、闸泵应急调控成本和水利风景区门票损失，万元；

11)水环境和水生态影响包括两个方面，计算公式如下：

I₁₁＝0.5(1-R)+0.5R_t (12)

式中：R为生态环境系数，R＝1/(1+e^(3-1/En))，En为突发污染事件所在区域的恩格尔系数；R_t为事故段所处功能区对水环境和水生态的影响值，在源头水保护区、国家自然保护区，R_t＝1.0；在集中式生活饮用水地表水源地保护区，R_t＝0.8；在工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区，R_t＝0.4；在农业用水区及一般景观要求水域，R_t＝0.1；

12)其它潜在影响

潜在心理健康影响可由专家打分评定，总分为10分，心理健康指标值可由专家评分值与总分的比值确定。

$I_{12}=\frac{{\mathrm{score}}_{12}}{100}$

式中：score为专家对潜在心理健康影响的打分值，以100分为满分。

13)安全管理制度、设备水平和人员素质以及应急预案指标值计算公式如下：

$I_{13/14/15}=\frac{100-{\mathrm{score}}_{13/14/15}}{100}$

式中：score为专家对三项指标的打分值，以100分为满分。

(4)指标体系权重

采用1-9刻度法，建立结合DPSIR的层次结构模型，根据专家打分获得指标I_i(i＝1～15)的权重，分别为：I₁＝0.044，I₂＝0.169，I₃＝0.045，I₄＝0.019，I₅＝0.149，I₆＝0.090，I₇＝0.025，I₈＝0.048，I₉＝0.154，I₁₀＝0.118，I₁₁＝0.041，I₁₂＝0.022，I₁₃＝0.033，I₁₄＝0.029，I₁₅＝0.012。

本发明中，指标权重表明，对突发水污染事件风险等级影响较大的指标为突发水污染事件下的污染类型、输水工程水量保证率及暴露人口数量。

(5)突发水污染事件风险等级综合评价

$R_s=\underset{i,j=1}{\overset{n}{\Σ}}{W}_{T-I-ij}\×I_i$

式中：R_s为突发水污染事件风险等级计算值；W_T-I-ij为各指标权重；I_i为各指标计算值。

(6)突发水污染事件风险等级评价的具体实施步骤为：

1)获取突发污染事件的具体信息，包括污染源位置、污染源类型、污染量级；

2)根据DPSIR模型开展输水工程突发水污染事件下的风险评价，计算15项指标值，结合指标权重采用综合评价法计算该事件风险值，识别突发水污染事件对输水工程的风险等级；

3)以风险等级指导突发水污染事件下的应急组织协调联动和应急预案实施。

研究材料：

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图与具体实例对本发明做详细的论述。

以南水北调东线一期工程江苏段S237运河大桥交通事故为例，开展由该事件引起的突发水污染风险等级评价。

1.根据现场人员汇报获知突发水污染事件的基本信息为：S237运河大桥位于里运河江都至宝应段，距江都泵站距离为31.0km，以车辆突发交通事故侧翻进入调水干渠为典型突发情景，车辆载运量为10t，载运货物为***。

2.事件指标计算值

根据本发明中提出的计算模型，结合***特性和东线一期工程江苏段输水河网的特征，计算出15项指标值，如下表：

表2 南水北调东线一期工程江苏段突发水污染事件的风险等级评价指标计算表

3.风险等级综合评价

根据上表各项指标的计算值结合本发明提出的风险综合评价方法，得到结合风险分级标准判断可得此污染事件为重大突发水污染事件风险等级，决策部门应启动重大突发水污染事件风险等级预警并开展相应等级下的组织机构协调联动，为应急调控和应急处置做好人机准备。

综上，本发明提出的输水工程突发水污染事件的风险评价方法，首先综合输水工程特点、突发水污染事件及其影响的特征，依据DPSIR模型构建指标体系，提出了涵盖驱动力、压力、状态、影响和响应五方面的风险评价指标、指标分级标准以及指标计算模型；在此基础上提出了基于层次分析法的风险评价指标权重确定方法；最后采用综合评价法确定突发水污染事件对输水工程的整体影响及其风险等级。该方法及风险等级评价成果可有效判定突发性水污染事件对输水工程的影响程度，建立更为准确的风险评价，以期指导应急组织机构间的协调联动，可为输水工程管理人员制定科学有效的预警预案提供决策信息支持，具有广阔的实用前景。

尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种输水工程突发水污染事件的风险评价方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、构建评价指标体系

基于DPSIR模型并结合输水工程特性，构建突发水污染事件风险评价指标体系，包括下述5项主题层因子下的风险评价指标：

1)驱动力因子是指突发水污染事件的污染途径，包括：船舶倾覆I1-1、路桥车辆侧翻I1-2、区间污染汇入I1-3是指区间侧向工业企业污染物汇入、上级污染汇入I1-4是指来自输水河渠上游段的高浓度污水短时间内集中下泄；

2)压力因子是指突发水污染事件特性，包括污染源类型I2、污染源量级I3和距输水河渠距离I4，所述污染源量级I3包括漂浮油类I3-1和可溶污染I3-2，所述距输水河渠距离I4是指污染源距输水干渠的横向距离；

3)状态因子是指污染受体在事故下所处的状态，包括突发水污染事件下输水水量保证率I5、输水水质I6、闸泵工程I7以及河段敏感性I8；

4)影响因子是指污染受体在压力作用下受到的影响，包括突发水污染事件的暴露人口数量I9、社会经济影响I10、水环境和水生态影响I11；

5)响应因子是指为应对突发水污染事件时的安全响应对策，包括安全管理制度I12、设备水平及人员素质等级I13和应急预案I14；

步骤二、确定步骤一构建的评价指标体系的分级标准

1)风险等级分级标准

将输水工程突发水污染事件风险等级划分为四级，分别为：特别重大突发水污染事件Ⅰ、重大突发水污染事件Ⅱ、较大突发水污染事件Ⅲ和一般突发水污染事件Ⅳ，风险值分别为[0.75,1.0]，[0.5,0.75]，[0.25,0.5]，[0,0.25)；

2)指标体系的分级标准

船舶倾覆I1-1：＞1000，[500,1000]，[100,500]，[10,100]，单位：吨；

路桥车辆侧翻I1-2：＞20，[10,20]，[5,10]，[2,5]，单位：吨；

区间污染汇入I1-3：＞100，[50,100]，[10,50]，[1,10]，单位：吨；

上级污染汇入I1-4：＞1000，[500,1000]，[100,500]，[10,100]，单位：吨；

污染源类型I2：＜0.0001，[0.0001,0.05]，[0.05,0.1]，[0.1,1]，单位：mg/L；

漂浮油类I3-1：＞1000，[100,1000]，[10,100]，[1,10]；

可溶污染I3-2：＞10，[5,10]，[2,5]，[1,2]；

距输水河渠距离I4：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

输水水量保证率I5：[80,100]，[40,80]，[10,40]，[0,10]，单位：％；

输水水质I6：＞5，[4,5]，[3,4]，[2,3]；

闸泵工程I7：[80,100]，[50,80]，[20,50]，[0,20]，单位：％；

河道敏感性I8：＞0.01，[0.008,0.01]，[0.005,0.001],[0.008,0.005]

暴露人口数量I9：[80,100]，[40,80]，[10,40]，[0,10]，单位：％；

社会经济影响I10：＞100，[50,100]，[10,50]，[1,10]，单位：百万；

水环境和生态影响I11：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

安全管理制度I12：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

设备水平及人员素质I13：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

事故应急预案I14：[0.8,1]，[0.5,0.8]，[0.2,0.5]，[0,0.2]；

步骤三、风险评价指标的计算模型

1)突发水污染事件的污染途径指标即船舶倾覆I1-1、路桥车辆侧翻I1-2、区间污染汇入I1-3和上级污染汇入I1-4的指标值由具体突发水污染事件信息确定；所述突发水污染事件信息的来源至少包括在线监测、现场汇报和巡测；

2)突发污染源类型按照《地表水环境质量标准-GB3838-2002》Ⅲ类标准中该污染物的允许浓度值确定；

3)不同类型污染物在不同污染途径下的污染源量级不同，计算公式为：

①突发漂浮油类突发污染源量级计算方法为：

$I_{3-oil}=\frac{A_{oil}}{A_{water-suf}}---\left(1\right)$

式(1)中：A_oil为突发水污染事件下溢油污染能够形成的最大油膜面积，单位：m²，计算中，油膜厚度可取0.001m或根据静水油膜试验测定；A_water-suf为事故河段水体表面面积，单位：m²；

②船舶倾覆、桥梁车辆侧翻情景下，突发可溶性水污染事件污染源量级计算方法：

$I_{3-sol-s-c}=\frac{{10}^{6}M}{V_t}/C_t---\left(2\right)$

式(2)中：M为突发水污染事件污染总量，单位：g；V_t为事故河段水量，单位：m³；C_t为事故所处河段指标污染物在正常调水时的浓度，单位：mg/L；

③可溶污染物区间汇入污染源量级：

$I_{3-sol-l}=\frac{VC+V_L{C}_L}{V+V_L}---\left(3\right)$

式(3)中：V为事故段水量，单位：m³；C为事故段中污染物的本底浓度，单位：mg/L；V_L为侧向入流污水量，单位：m³；C_L为侧向入流污水中污染物的浓度，单位：mg/L；

④上级积蓄高浓度污水短时内汇入量级为：

$I_{3-sol-up}=\frac{VC+Q_u{\mathrm{\ΔtC}}_u}{V+Q_u\mathrm{\Δ}t}---\left(4\right)$

式(4)中：Q_u为进入下级输水河渠的上级污水来流量，m³/s；Δt为上级污水来流持续时间，s；C_u为上级污水中的污染物浓度，单位：mg/L；

4)突发污染距输水干渠横向距离为：

I₄＝1-L_t (5)

式(5)中：L_t为突发污染事故位置距输水干渠的横向距离，km，突发污染事件对输水干渠影响的有效距离L_t≤1km；

5)输水水量保证率计算公式：

$I_5=1-\frac{Q_t}{Q_d}---\left(6\right)$

式(6)中：Q_t为突发污染事件下输水河渠中的可调水量，m³/s；Q_d为输水工程正常运行时的总调水量，m³/s；

6)输水水质指标计算方法：

$I_6=\frac{{10}^{6}M}{V_t}---\left(7\right)$

式(7)中，I₆为事故河段中污染物浓度值，将I₆与《地表水环境质量标准-GB3838-2002》中该污染物的水质等级进行对比，得到I₆值；当I₆≥C₅时，I₆＝5；当C₄≤I₆＜C₅时，I₆＝4；当C₃≤I₆＜C₄时，I₆＝3；当C₂≤I₆＜C₃时，I₆＝2；当I₆＜C₂时，I₆＝1；其中，C₅,C₄,C₃,C₂分别为地表水Ⅴ、Ⅳ、Ⅲ和Ⅱ类标准时该污染物的浓度；

7)闸泵工程指标计算方法为：

$I_7=\frac{{\mathrm{NPP}}_t}{NPP}---\left(8\right)$

式(8)中：NPP_t为由突发污染事件事故段闸泵关停而起其他段闸门和泵站参与应急调控的闸泵总数；NPP为输水工程沿线的闸泵总数；

8)河段敏感性指标计算公式为：

$I_8=S=\frac{dH}{dQ}\frac{Q_0}{H_0}---\left(9\right)$

式(9)中：S为河道敏感性指标；Q₀和H₀为输水工程正常运行状态下事故段河道的下游闸前水位和入流流量，单位分别为m和m³/s；dH/dQ为河道下游闸前水位随入流流量的变化率；

9)暴露人口数量公式如下：

$I_9=\frac{{\mathrm{NP}}_t}{NP}---\left(10\right)$

式(10)中：NP_t为突发污染事件下的暴露人口数量；NP为输水工程沿线受益人口总数；

10)社会经济影响计算公式为：

I₁₀＝L_w+L_s+L_aq+L_ec+L_et (11)

式(11)中：L_w,L_s,L_aq,L_ec,L_et分别为供水、航运、水产养殖、闸泵应急调控成本和水利风景区门票损失，万元；

11)水环境和水生态影响包括两个方面，计算公式如下：

I₁₁＝0.5(1-R)+0.5R_t (12)

式(12)中：R为生态环境系数，R＝1/(1+e^(3-1En))，En为突发污染事件所在区域的恩格尔系数；R_t为事故段所处功能区对水环境和水生态的影响值，在源头水保护区、国家自然保护区，R_t＝1.0；在集中式生活饮用水地表水源地保护区，R_t＝0.8；在工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区，R_t＝0.4；在农业用水区及一般景观要求水域，R_t＝0.1；

12)安全管理制度包括安全标识设置、安全培训教育、安全责任落实与监督检查、安全奖惩制度，所述四项内容各占25分，总分为100分，指标值计算公式如下：

$I_{12}=\frac{100-{\mathrm{score}}_{12}}{100}---\left(13\right)$

式(13)中：score₁₂为安全制度得分；

13)设备水平和人员素质包括设备水平达标和人员素质达标两项；其中，设备水平若达到生产工艺要求，则为40分，不合格记为0分；人员素质达标可依据操作人员是否持证上岗而确定指标值，经考核合格后持证上岗，则得60分，不合格则记为0分；计算公式如下：

$I_{13}=\frac{100-{\mathrm{score}}_{13}}{100}---\left(14\right)$

式(14)中：score₁₃为设备水平和人员素质得分；

14)应急预案包括联动方案、处置方案、保障方案、预案宣传演习四个方面，所述四项内容各占25分，总分为100分，指标值计算公式如下：

$I_{14}=\frac{100-{\mathrm{score}}_{14}}{100}---\left(15\right)$

式(15)中：score₁₄为应急预案得分；

步骤四、指标体系权重

采用1-9刻度法并结合DPSIR的层次结构模型，获得指标I_i(i＝1～14)的权重W_T-I-ij(i,j＝1～14)；

步骤五、突发水污染事件风险等级综合评价

$R_s=\underset{i,j=1}{\overset{n}{\Σ}}{W}_{T-I-ij}\×I_i---\left(16\right)$

式(16)中：R_s为突发水污染事件风险等级计算值；W_T-I-ij(i,j＝1～14)为各指标权重；I_i(i＝1～14)为各指标计算值，根据步骤二确定的风险等级分级标准确定本次评价的突发水污染事件的等级。