水库突发水污染事件应急决策支持系统设计

2021-05-23 08:10:48柴大华
海河水利 2021年2期
关键词:决策支持系统决策应急

柴大华,金 珊,杨 菲,王 晶

(1.秦皇岛莫镭特环境科技有限公司,河北 秦皇岛 066004;2.河北省秦皇岛水文水资源勘测局,河北 秦皇岛 066004;3.燕山大学经济管理学院,河北 秦皇岛 066004)

随着经济迅速发展,我国正处于全面推进新型工业化的关键时期,日益剧增的突发水污染事件对人民的生命财产安全造成重大影响。由于突发水污染事件发生时间和地点难以预知,且影响巨大[1],因此,面对突发水污染事件时能够快速准确地做出应急措施非常重要。国内外许多学者对突发水污染事件应急决策支持系统进行了研究,例如为了使决策者在应对突发水污染事件时能够拥有更加准确的信息,陈蓓青等运用GIS 技术设计了一套辅助决策系统[2];陈翔等对于生态应急决策支持系统提出了战略设计与实施研究,最终实现生态风险控制和生态安全管理平台的设计与研究[3];Franklyn C 从1960年代后期建立模型驱动的决策支持系统[4];Shafiee Mohammadmehdi等人通过建立模型来动态实时模拟用户用水影响下污染物在配水系统中的变化情况,以此为代理商采取行动提供支持[5]。

笔者通过对水库水源地突发水污染事件的研究,分析了水污染应急决策支持系统运行机理,建立了应急决策支持系统,为构建突发水污染事件全新处理体系、设计突发水污染事件应急决策支持系统提供了技术支撑。

1 突发水污染事件应急决策支持系统需求分析

应急决策支持系统的主要任务是当突发水污染事件发生时可以进行预警与决策生成支持,因此该系统需要具备监测预警、信息管理与整合、信息通报与预警、事件模拟及预测、决策生成、应急联动和事后追责及善后处置的功能。

(1)信息管理与整合作为决策系统的基础支持,为相关的部门和人员提供准确有效信息,保证信息传递的及时性,从而为发生突发水污染事件作出应急决策提供保障。

(2)信息通报与共享是决策者能否快速准确地做出应急决策的前提,通报与共享可以大大减少各方部门信息不对称的问题,对于信息的准确性提供保障。

(3)事件模拟与预测是决策者能否作出正确应急决策的重要依据,借助共享信息以及事件流域的基础信息进行建模,分析建模结果确定事件的发展趋势和影响,从而制定正确的应急策略。

(4)应急决策生成是根据历史案例、事件模拟与预测的结果、专家意见以及应急技术的分析等基础信息来制定生成的,可以帮助决策者快速地作出解决预案,对于有效的治理水污染是极其重要的。

(5)无论是突发水污染事件的治理还是其他环境污染事件的治理,一个好的应急处置决策方案是必需的,但是如何去实施应急处置决策方案才是重中之重。

(6)事后追责与善后是解决突发水污染事件的必然环节,定期检测处置后的水质情况和变化趋势,防止应急处置时留下后遗症;同时,系统下达追责指令,将责任落实到个人,使有关人员意识到事件的严重性和责任的重要性。

2 应急决策支持系统功能分析

应急决策支持系统作为处理突发水污染的重要决策手段,其对于决策者在突发情况下作出决策具有重要意义。所以,系统功能的设计需要在满足客户满意的情况下,同时争取实现系统利益的最大化。根据系统的需求以及工作流程特点,应急决策支持系统应具备四大主要功能。

(1)信息管理功能。将事件发生流域的基本信息、污染信息、监测项目及标准、社会经济、历史资料、法律法规等信息编入不同的数据库中,实现信息的查询、修改、关键词搜索、整合分析和上报及共享等功能。

(2)模型模拟预测功能。将研究区域的地理环境、监测信息及相关资料输入系统模型中,通过模型对相关信息的模拟及分析,从而得出模拟结果进行对事态的预判,为决策者做应急决策时提供数据支持。

(3)决策支持功能。突发水污染事件总是各不相同,因此系统会根据所提供的相关监测数据和模型模拟结果对事件进行分析,再结合相关资料及专家意见,作出应急决策方案。

(4)应急指挥功能。将区域发生的突发事件进行上报,政府负责人根据事件等级及系统提供的信息建立应急指挥部,根据系统提供的应急决策方案,指挥长对市政相关部门进行联动。事件结束后,相关负责人应监督好事件的善后工作,为追责提供依据和相关材料。系统的总体功能结构,如图1所示。

图1 系统功能结构

3 应急决策支持系统设计

3.1 决策系统数据库设计

建立决策系统数据库是必不可少的,数据库中储藏着支持系统正常运行的各种数据,同时为系统内部功能提供服务。遵循标准化、安全性、完整性以及延展性四大原则建立案例数据库、基本信息数据库、空间信息数据库、应急数据库以及模型数据库,在相应的数据库中分别设置存储不同信息的子数据库。

决策系统数据库设计,如图2所示。

图2 决策系统数据库

3.2 系统子数据库设计

3.2.1 基本信息管理子系统

当突发水污染事件发生时,首先要做的就是迅速明确污染物和污染源所处位置以及污染源的周边环境状况,决策者才能迅速地作出应急决策。因此,建立一个基本信息管理子系统是非常重要的,由此将系统分为5个模块:污染源信息管理模块实现对污染源信息、位置、性质等基本信息的管理;污染物信息管理模块实现对污染物物理及化学性质、处理措施等信息的查询、修改等操作;监测管理模块实现对监测数据的整合、分析、统计及导出等功能;空间信息管理模块可以实现对事件发生的地理信息、其他污染源地理信息、监测站地理信息等数据的调用、管理和分析。

3.2.2 监测与数据采集子系统

监测与数据采集子系统不仅对监测站及污染源的排污口进行实时监测,还需对监测数据及不同部门上传的数据进行动态管理和整合分析,主要分为4个模块:检测标准模块是根据生活饮用水微生物方法检验标准和工业用水标准,对水资源降解能力、微量元素标准值及pH值等数值进行标准设定;监测项目模块实现对水质标准、常规监测项目、监测方法、位置等数据的整合分析;数据报表模块是将以往事件以报表的形式实现可视化,以供有关部门进行查询和下载;实时预警模块将突发水污染事件分为特别重大水污染事件(I级)、重大水污染事件(II级)、较大水污染事件(III级)、一般水污染事件(IV级)4个等级,根据实时监测的结果进行分析对照,并及时发出正确的预警信息。

3.2.3 决策生成管理子系统

决策的生成管理是对以往的案例进行记载,在突发水污染发生时借助案例经验进行建模、分析、决策。决策生成管理子系统分为案例管理、模型预测、应急决策3个模块:案例管理模块包括案例的查询、修改、分析功能;模型预测模块根据监测、收集的信息导入模型对水污染决策和预测提供参考依据;决策生成模块是根据多方数据和建议,对突发水污染作出及时准确的应急方案。

3.2.4 信息发布与应急联动子系统

信息发布与应急联动子系统是在通过信息的及时发布与多部门的联合行动对突发水污染事件的善后处理系统,由3个模块构成:信息发布与共享模块利用移动通信和互联网等通信手段对突发事件的详细信息、严重程度、处理措施及进展等关键信息进行实时发布与共享;应急联动模块在突发水污染发生后,实现有关部门的应急联动,从而大大提升有关部门的办事效率和处理突发事件之间的配合与协调能力;追责与善后模块解决了污染事件造成的2 次影响和后患,并将事件责任逐一落实到个人,使有关人员意识到事件的严重性和责任的重要性。

4 结论

突发水污染事件严重影响人民的生产生命安全、生态的可持续发展,本文对突发水污染事件应急决策支持系统进行设计,运用了管理信息系统、数据库等理论知识和技术,对系统功能需求、数据库及各子系统的框架及功能进行了介绍,为突发水污染应急决策系统设计提供了技术支撑。

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