基于云模型的引调水工程突发水污染事件风险评价——以引江济淮工程(河南段)为例

doi:10.11988/ckyyb.20230890

摘要/Abstract

摘要：

开展引调水工程突发水污染事件风险评价,降低突发水污染事件的危险性和危害程度,对发挥引调水工程综合效益、提高区域供水安全保障能力等具有十分重要的意义。基于驱动力-压力-状态-影响-响应(DPSIR)模型,构建能反映风险源特征和风险受体特性的引调水工程突发水污染事件风险评价指标体系,提出基于云模型的引调水工程突发水污染事件风险等级评价方法,定量评价引江济淮工程(河南段)突发水污染事件风险。结果表明,引江济淮工程(河南段)突发水污染事件风险较低,有5个评价河段的风险等级均为一般(Ⅳ级),2个评价河段的风险等级为重大(Ⅱ级),与从风险源危险性、风险受体易损性、风险控制有效性等3个方面开展的定性评价结果一致。研究结果为合理评价引调水工程突发水污染事件风险提供了新的方法,为引江济淮工程(河南段)突发水污染事件风险管理提供了依据。

关键词: 突发水污染事件, 引调水工程, 云模型, 风险评价, 引江济淮工程(河南段)

Abstract:

Assessing the risks and reducing the hazard level of water pollution emergencies in water diversion projects are of prominent significance to leveraging the benefits of such projects and enhancing regional water supply safety. The Drivers-Pressures-State-Impacts-Responses (DPSIR) model was employed to establish a risk evaluation index system that reflects the characteristics of risk sources and risk receptors. A method of evaluating the risk grades of water pollution emergencies was proposed by utilizing the cloud model to quantitatively assess the risk water pollution emergency in the Henan section of the Yangtze River to Huaihe River Diversion Project. Findings revealed low risks of water pollution emergency in the studied section. Specifically, the risks of two sections were classified as significant (Level II), while five were designated as general (Level IV). These results aligned with qualitative evaluations considering risk source magnitude, risk receptor vulnerability, and risk control effectiveness. Our study offers a novel approach for assessing the risks of water pollution emergencies in water diversion projects and lays a foundation for risk management in the study area.

Key words: water pollution emergency, water diversion project, cloud model, risk assessment, Henan section of the Yangtze River to Huaihe River Diversion Project

中图分类号:

TV11

陈述, 王辉, 张泰赫, 范嘉懿, 刘爽, 王静. 基于云模型的引调水工程突发水污染事件风险评价——以引江济淮工程(河南段)为例[J]. 长江科学院院报, 2024, 41(10): 48-55.

CHEN Shu, WANG Hui, ZHANG Tai-he, FAN Jia-yi, LIU Shuang, WANG Jing. Risk Assessment of Water Pollution Emergencies for Water Diversion Project Based on Cloud Model: A Case Study on Henan Section of the Yangtze River to Huaihe River Diversion Project[J]. Journal of Yangtze River Scientific Research Institute, 2024, 41(10): 48-55.

指标名称	指标描述	不同风险等级与风险指数下取值
		Ⅰ级	Ⅱ级	Ⅲ级	Ⅳ级
		[0.75,1]	[0.5,0.75)	[0.25,0.5)	[0,0.25)
沿线公路里程 (D₁)	沿线公路长度与输水明渠长度比值/%	[100,200]	[50,100)	[25,50)	[0,25)
跨河桥梁数量 (D₂)	输水明渠上实际可通车的跨河桥梁数量/座	≥30	[20,30)	[10,20)	[0,10)
固定风险源规模 (D₃)	工业企业、有毒化学品仓库、污水处理厂等密集程度	高度密集	密集	较分散	分散
沿线航道里程 (D₄)	沿线航道长度与输水明渠长度比值/%	[75,100]	[50,75)	[25,50)	[0,25)
入河排污口数量 (P₁)	直接向输水明渠内排放污水的工业排污口、生活排污口以及混合排污口数量	工业排污口≥10个;或生活排污口≥30个;或工业生活混合排污口≥20个	工业排污口6~9个;或生活排污口20~29个;或工业生活混合排污口10~19个	工业排污口2~5个;或生活排污口10~19个;或工业生活混合排污口4~9个	工业排污口<2个;或生活排污口<10个;或工业生活混合排污口<3个
汇入支流情况 (P₂)	汇入支流数量/个	≥30	[20,30)	[10,20)	[0,10]
汇入支流情况 (P₂)	截污工程比例/%	[0,25)	[25,50)	[50,75)	[75,100]
输水水质状况 (S₁)	输水水质类别	Ⅰ类水	Ⅱ类水	Ⅲ类水	Ⅳ、V类水
闸泵工程情况 (S₂)	每10 km闸泵工程数量/座	[0,0.5)	[0.5,1)	[1,2)	≥2
水库调蓄能力 (S₃)	事故段下游调蓄水库体积与事故段日输水量比值	[0,0.5)	[0.5,1)	[1,2)	≥2
受影响人口数量 (I₁)	受影响人口数量占工程受益人口总数的比值/%	[75,100]	[50,75)	[25,50)	[0,25)
社会经济影响 (I₂)	受水区范围内工业企业减产损失、服务业营收损失、农牧渔减产损失以及水污染事件应急处置费用等/(万元)	≥10 000	[5 000,10 000)	[1 000,5 000)	[0,1 000)
防护栏安装比例 (R₁)	防护栏安装长度与输水明渠长度的比值/%	[0,50)	[50,100)	[100,150)	[150,200]
视频监控情况 (R₂)	输水明渠上视频监控安装密集程度	分散	较分散	密集	高度密集
应急处理能力 (R₃)	应急预案、应急设备、应急队伍等方面情况	无应急预案;无应急队伍;无应急设备	有初步应急预案;有少量应急设备;有应急队伍但人数不足	有较完善应急预案;有较多应急设备;有较多应急人员	有完善应急预案;有足够应急设备;有健全的应急队伍且定期开展应急演练

指标名称	指标描述	不同风险等级与风险指数下取值
		Ⅰ级	Ⅱ级	Ⅲ级	Ⅳ级
		[0.75,1]	[0.5,0.75)	[0.25,0.5)	[0,0.25)
沿线公路里程 (D₁)	沿线公路长度与输水明渠长度比值/%	[100,200]	[50,100)	[25,50)	[0,25)
跨河桥梁数量 (D₂)	输水明渠上实际可通车的跨河桥梁数量/座	≥30	[20,30)	[10,20)	[0,10)
固定风险源规模 (D₃)	工业企业、有毒化学品仓库、污水处理厂等密集程度	高度密集	密集	较分散	分散
沿线航道里程 (D₄)	沿线航道长度与输水明渠长度比值/%	[75,100]	[50,75)	[25,50)	[0,25)
入河排污口数量 (P₁)	直接向输水明渠内排放污水的工业排污口、生活排污口以及混合排污口数量	工业排污口≥10个;或生活排污口≥30个;或工业生活混合排污口≥20个	工业排污口6~9个;或生活排污口20~29个;或工业生活混合排污口10~19个	工业排污口2~5个;或生活排污口10~19个;或工业生活混合排污口4~9个	工业排污口<2个;或生活排污口<10个;或工业生活混合排污口<3个
汇入支流情况 (P₂)	汇入支流数量/个	≥30	[20,30)	[10,20)	[0,10]
汇入支流情况 (P₂)	截污工程比例/%	[0,25)	[25,50)	[50,75)	[75,100]
输水水质状况 (S₁)	输水水质类别	Ⅰ类水	Ⅱ类水	Ⅲ类水	Ⅳ、V类水
闸泵工程情况 (S₂)	每10 km闸泵工程数量/座	[0,0.5)	[0.5,1)	[1,2)	≥2
水库调蓄能力 (S₃)	事故段下游调蓄水库体积与事故段日输水量比值	[0,0.5)	[0.5,1)	[1,2)	≥2
受影响人口数量 (I₁)	受影响人口数量占工程受益人口总数的比值/%	[75,100]	[50,75)	[25,50)	[0,25)
社会经济影响 (I₂)	受水区范围内工业企业减产损失、服务业营收损失、农牧渔减产损失以及水污染事件应急处置费用等/(万元)	≥10 000	[5 000,10 000)	[1 000,5 000)	[0,1 000)
防护栏安装比例 (R₁)	防护栏安装长度与输水明渠长度的比值/%	[0,50)	[50,100)	[100,150)	[150,200]
视频监控情况 (R₂)	输水明渠上视频监控安装密集程度	分散	较分散	密集	高度密集
应急处理能力 (R₃)	应急预案、应急设备、应急队伍等方面情况	无应急预案;无应急队伍;无应急设备	有初步应急预案;有少量应急设备;有应急队伍但人数不足	有较完善应急预案;有较多应急设备;有较多应急人员	有完善应急预案;有足够应急设备;有健全的应急队伍且定期开展应急演练

评价指标	不同评价河段的指标风险指数
评价指标	A	A1	A2	A3	B	B1	B2
D₁	0.72	0.73	0.71	0.72	0.87	0.93	0.77
D₂	0.60	0.10	0.25	0.25	0.40	0.25	0.15
D₃	0.20	0.12	0.15	0.13	0.25	0.21	0.24
P₁	0.62	0.08	0.36	0.29	0	0	0
P₂	0.48	0.32	0.14	0.03	0.19	0.10	0.09
S₁	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33
S₂	0.66	0.42	0.69	0.30	0.28	0.25	0.11
S₃	0.58	0.58	0.58	0.58	0.18	0.18	0.18
I₁	1.00	1.00	1.00	1.00	0.63	0.63	0.63
I₂	0.25	0.25	0.25	0.25	0.16	0.16	0.16
R₁	0.18	0	0	0.93	0	0	0
R₂	0.87	0.83	0.83	0.90	0.83	0.83	0.83
R₃	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10

评价指标	不同评价河段的指标风险指数
评价指标	A	A1	A2	A3	B	B1	B2
D₁	0.72	0.73	0.71	0.72	0.87	0.93	0.77
D₂	0.60	0.10	0.25	0.25	0.40	0.25	0.15
D₃	0.20	0.12	0.15	0.13	0.25	0.21	0.24
P₁	0.62	0.08	0.36	0.29	0	0	0
P₂	0.48	0.32	0.14	0.03	0.19	0.10	0.09
S₁	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33	0.33
S₂	0.66	0.42	0.69	0.30	0.28	0.25	0.11
S₃	0.58	0.58	0.58	0.58	0.18	0.18	0.18
I₁	1.00	1.00	1.00	1.00	0.63	0.63	0.63
I₂	0.25	0.25	0.25	0.25	0.16	0.16	0.16
R₁	0.18	0	0	0.93	0	0	0
R₂	0.87	0.83	0.83	0.90	0.83	0.83	0.83
R₃	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10	0.10

指标	主观权重	客观权重	综合权重
D₁	0.116	0.089	0.097
D₂	0.116	0.051	0.071
D₃	0.097	0.048	0.063
P₁	0.140	0.101	0.113
P₂	0.116	0.055	0.074
S₁	0.048	0	0.015
S₂	0.048	0.042	0.044
S₃	0.058	0.077	0.071
I₁	0.058	0.077	0.071
I₂	0.048	0.077	0.068
R₁	0.081	0.206	0.168
R₂	0.033	0.177	0.133
R₃	0.041	0	0.012

基于云模型的引调水工程突发水污染事件风险评价——以引江济淮工程(河南段)为例

Risk Assessment of Water Pollution Emergencies for Water Diversion Project Based on Cloud Model: A Case Study on Henan Section of the Yangtze River to Huaihe River Diversion Project

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评价河段	确定度				风险等级
评价河段	Ⅰ级	Ⅱ级	Ⅲ级	Ⅳ级	风险等级
A	0.217	0.392*	0.168	0.244	Ⅱ
A1	0.197	0.153	0.173	0.382*	Ⅳ
A2	0.197	0.198	0.221	0.311*	Ⅳ
A3	0.216	0.346*	0.196	0.241	Ⅱ
B	0.223	0.106	0.186	0.391*	Ⅳ
B1	0.211	0.094	0.119	0.456*	Ⅳ
B2	0.186	0.130	0.080	0.498*	Ⅳ

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