跨界突发性水污染事故预警系统研究与应用

【摘要】：近年来，重大突发性水污染事故频发，对经济、社会和生态环境造成巨大损失，其中很多污染事故造成的危害涉及到不同行政区域，甚至延续到国界之外，成为跨界污染事故。与非跨界水污染事故相比，跨界突发性水污染事故污染强度大，它的影响时间上具有延续性和滞后性，空间上具有广泛性和远程传输特点。我国未全面实行非行政区域的流域管理模式，跨界双方在水体功能类别、流域管理水平、经济水平方面存在差异，同时国界双方的环境标准也存在显著的差异，发生突发性跨界水污染事故往往导致引发水环境纠纷。因此，本文在对国内外跨界环境污染预警案例的调研基础上，针对跨界突发性水污染事故预警在实践中存在的问题，以寒冷地区典型跨界流域松花江为研究对象，开展了跨界突发性水污染事故预警系统关键技术研究。 针对跨界突发性水污染事故特点，采用PSR模型框架分别构建了适合溶解态有机类污染和漂浮类有机类污染的跨界突发性水污染事故预警指标体系，并对各预警指标的计算方法进行了定量化表征。针对溶解态有机污染，从事故压力，事故状态和事故响应三方面考虑了环境风险源、健康与生态风险、跨界风险、应急响应与处置四个因素，选取了12个预警指标；漂浮类有机污染同样考虑了以上四个因素，选取了11个预警指标。采用层次分析法，确定了跨界水污染事故预警指标的权重。 基于跨界突发性水污染事故预警技术需求，分析了适用于松花江干流溶解态有机物污染物远程传输的WAF水质模型（课题组成员研发）的主要控制方程和输入输出，并进行了模型实验，实验结果表明模拟值和监测值的相对正负误差小于40%；分析了低温江河的溢油模型（课题组成员研发）的主要控制方程、输入与输出和适用条件，实现了寒冷地区江河溢油模型的软件开发。 为建立完备的跨界水污染事故预警技术体系，确定在时间和空间维度研究跨界水环境污染事故预警机制。在时间维度上，事故预警应重点进行事故发生时间段内的危害预测，确立了跨界风险源识别、特征污染物快速确定、污染物迁移转化实时模拟、事故危害预测四个相互关联的预警单元，设计了跨界突发性水环境污染事故预警工作流程。在空间维度上，考虑到污染物迁移转化模型输入参数的准确性、更明确的应急责任和敏感目标的保护，确定了跨界污染事故预警区域的划分原则。其次，确定了跨界水污染事故预警各单项指标的权重和标准值，将跨界水污染事故预警分级划分为“特别重大、重大、较大和一般”四个级别。在此基础上，采用AHP—模糊综合评价法，构建了跨界环境污染事故模糊判断矩阵，使用最大隶属度原则对风险模糊判断矩阵的向量进行综合分析评价。利用所构建的跨界水污染事故预警技术体系，对松花江硝基苯事件和跨界环境风险源苯酚泄漏事故分别进行了实证分析。实证分析结果如下：松花江硝基苯事件对于哈尔滨市和哈巴罗夫斯克市是重大跨界水污染事故和较大跨界水污染事故；佳木斯黑龙农药苯酚储罐泄漏引发的跨界水污染事故，对于哈巴罗夫斯克市是特别重大跨界水污染事故。 将污染物迁移转化模型与预警指标体系、模糊评价体系进行无缝耦合，形成了跨界水污染事故动态预警模型。对松花江跨界突发性水污染事故预警平台进行了框架，系统功能和界面设计，研究确定了开发环境和开发工具，构建了预警平台地理空间数据库系统。在现有网络环境上，采用系统工程和软件工程技术，开发了基于WebGIS跨界突发性水环境污染事故预警平台。预警平台将松花江流域水文地质、社会经济、水污染事故和地理信息等信息集成，在Internet上实现跨界突发性水污染事故预警动态模型的可视化，在网络发布系统中同时使用B/S与C/S结构，实现了环境污染事故预测结果的实时空间化表达。 对2005年松花江硝基苯水污染事件进行了事故反演跨，反演结果表明预警平台软件能快速、准确地演示硝基苯的迁移转化过程，硝基苯浓度预测值与历史监测数据的误差小于20%，事故预警判定结果与历史情境相符。以大庆采油十跨界环境风险源进行虚拟事故案例分析，软件能针对寒冷地区江河水文气候特征，在非冰封期和冰封期不同时期，可自动判断跨界溢油污染事故发生与否，同时模拟溢油污染团的风化迁移过程。 【关键词】：跨界 水污染事故 GIS 预警系统 松花江
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：X507;X52
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-16
• 第1章 绪论16-39
• 1.1 课题背景16-21
• 1.1.1 我国突发性环境事件统计分析16-18
• 1.1.2 松花江流域水环境特点18-21
• 1.2 跨界突发性水污染事故预警特征分析21-25
• 1.2.1 跨界水污染事故预警的概念内涵22-23
• 1.2.2 跨界突发性水污染事故特征23-24
• 1.2.3 跨界突发性水污染事故风险场分析24-25
• 1.3 国内外水污染事故预警方法研究概况25-31
• 1.3.1 突发性水污染事故预警机制与流程25-27
• 1.3.2 突发性水污染事故预警指标体系27-30
• 1.3.3 水污染事故实时风险综合评估方法30-31
• 1.4 国内外跨界水污染事故预警研究概况31-32
• 1.5 环境风险管理与预警系统软件开发技术32-36
• 1.5.1 GIS 在环境风险管理的研究现状32-34
• 1.5.2 Web-GIS 发展现状34-35
• 1.5.3 基于 GIS 的二次开发模式35
• 1.5.4 GIS 空间数据库技术35-36
• 1.6 课题研究目的和意义及主要内容36-39
• 1.6.1 课题来源36
• 1.6.2 研究目的和意义36
• 1.6.3 主要研究内容36-37
• 1.6.4 技术路线37-39
• 第2章 跨界水污染事故预警指标体系的构建39-58
• 2.1 跨界水污染事故预警指标体系设计思想39-41
• 2.1.1 设计原则39-40
• 2.1.2 跨界水污染事故预警指标体系的 PSR 模型40-41
• 2.2 溶解态有机污染跨界水污染事故预警指标体系41-50
• 2.2.1 溶解态有机预警指标体系的结构框架41-42
• 2.2.2 指标体系层次结构和指标类型分析42-43
• 2.2.3 预警指标的定义及计算43-50
• 2.3 漂浮类污染跨界水污染事故预警指标体系50-52
• 2.3.1 漂浮类警指标体系的结构框架50-51
• 2.3.2 预警指标的定义及计算51-52
• 2.4 预警指标权重的确定52-57
• 2.4.1 跨界溶解态有机污染物事故预警指标权重系数52-55
• 2.4.2 跨界漂浮类污染物故预警指标权重系数55-57
• 2.5 本章小结57-58
• 第3章 跨界水污染事故预警技术体系研究58-86
• 3.1 跨界水污染事故污染物迁移转化模型59-71
• 3.1.1 污染物混合稀释段浓度计算59-60
• 3.1.2 针对溶解态有机污染的 WAF 模型分析60-66
• 3.1.3 寒冷地区江河溢油预测模型分析66-71
• 3.2 跨界水污染事故预警工作流程71-73
• 3.2.1 跨界水污染事故风险场时间尺度特征71-72
• 3.2.2 跨界水污染事故预警工作流程72-73
• 3.3 跨界水污染事故预警区域划分73-76
• 3.3.1 跨界水污染事故风险场空间尺度特点73-75
• 3.3.2 跨界水污染事故预警区域划分原则75-76
• 3.4 跨界水污染事故预警等级计算方法76-81
• 3.4.1 预警指标与预报等级标准的确立76-78
• 3.4.2 预警预报模糊综合评级方法78-81
• 3.5 跨界水污染事故预警模型计算实例81-84
• 3.5.1 跨界水污染历史事件实证分析81-83
• 3.5.2 典型跨界风险源跨事故模拟计算83-84
• 3.6 本章小结84-86
• 第4章 松花江跨界水污染事故预警平台设计与实现86-125
• 4.1 松花江跨界水污染事故预警平台设计86-97
• 4.1.1 平台需求分析86-87
• 4.1.2 平台设计依据与流程87-89
• 4.1.3 跨界水污染事故预警动态模型结构89
• 4.1.4 平台开发环境和工具的选择89-91
• 4.1.5 平台结构设计91-93
• 4.1.6 平台功能设计93-97
• 4.1.7 平台界面设计97
• 4.2 松花江跨界水污染事故预警系统空间数据库97-107
• 4.2.1 空间地理数据库需求分析97-98
• 4.2.2 地理空间数据库设计98-102
• 4.2.3 地理空间数据库实现102-107
• 4.3 松花江跨界水污染事故预警平台的实现107-124
• 4.3.1 基础信息查询功能的实现108-110
• 4.3.2 平台核心功能实时信息生成与发布110-121
• 4.3.3 数据维护与用户权限设置121-122
• 4.3.4 平台软件客户端浏览器的使用122-124
• 4.4 本章小结124-125
• 第5章 松花江跨界水污染事故预警平台应用125-138
• 5.1 松花江跨界水污染事故预警信息调研125-129
• 5.1.1 松花江污染物迁移转化模型参数125-126
• 5.1.2 松花江特征污染物信息126-128
• 5.1.3 松花江预警区域社会经济信息128-129
• 5.2 松花江硝基苯历史污染事件反演129-131
• 5.2.1 事故信息输入及参数设置129
• 5.2.2 事故浓度场计算129-130
• 5.2.3 事故预警计算130-131
• 5.3 多元酚泄漏事故预警工作流程131-134
• 5.4 松花江典型跨界溢油事故案例分析134-137
• 5.4.1 非冰封期事故信息输入及参数设置134-135
• 5.4.2 事故污染模拟计算135
• 5.4.3 事故预警计算135-136
• 5.4.4 冰封期溢油类跨界水污染事故136-137
• 5.5 本章小结137-138
• 结论138-140
• 参考文献140-149
• 附录149-158
• 攻读学位期间发表的学术论文及其他成果158-161
• 致谢161-162
• 个人简历162

您可以在本站搜索以下学术论文文献来了解更多相关内容

1985—2005年中国城市水源地突发污染事件不完全统计分析    张勇;王东宇;杨凯;

2006年中国城市饮用水源突发污染事件统计及分析    王东宇;张勇;

突发水污染事故损失的界定原则    侯瑜;张天柱;温宗国;郑鹏凯;

突发性环境污染事故应急预警网络系统的设计与开发    冯文钊,张宏,彭立芹,闾国年

长江(江苏段)沿江开发环境风险监控预警系统    杨洁;毕军;周鲸波;李其亮;吕俊;石磊;黄和平;

模糊综合评价-聚类复合模型在地下水质评价与分区中的应用    罗定贵,王学军,后立胜

城市快速增长期生态与环境整合指标体系研究    杨燕风,王黎明,王宏伟,许顺才

突发性水污染事故预警应急系统的建立    彭祺;胡春华;郑金秀;陈雯;

绿色、效率、公平的城市愿景——美国西雅图市可持续发展指标体系研究    于洋;

乌江流域生态环境预警评价初探    苏维词,李久林

市场价值法在环境经济效益分析中的应用    何德炬;方金武;

苏州市循环经济规划的研究进展    朱曙光;

基于集对分析理论的土石坝风险分析    韩小虎;马乾;

基于实例的水质模糊综合评价    邹海明,李粉茹

城镇生活垃圾卫生填埋场对环境影响的预测方法及控制措施    朱纯祥;

武汉市土地利用规划实施环境影响评价研究    刘瑞亮

龙河口水库总氮·总磷变化趋势研究    朱纯祥;朱振涛;

基于熵权的模糊物元模型在城市人居环境质量综合评价中的应用    刘娜;艾南山;周波;

基于水域风险排查结果的我国环境风险管理体系分析    贺佳;宋豫秦;

基于BP神经网络番茄果实横纵径生长的建模研究    马丽丽;贺超兴;纪建伟;张志斌;

北方某市污水处理厂运行效果综合评价与分析    刘峰;郝瑞霞;吕鉴;

3S技术在突发性环境污染事故应急中的应用    杨剑;孙强;叶晓阳;林奎;杨大勇;赵坤荣;

石油化工建设项目环境影响评价要点与难点剖析    刘明清;

水环境风险预测的基础——数学模型    李晓娜;于宏海;曹旭;王黎;

从关键词和流行语看改革开放以来黑龙江省婚姻家庭的变化    辛湲;

城市环境治理能力评估:一种基于熵权的动态组合评价方法    邬文帅;寇纲;

基于GIS的海口市滨海旅游区土地利用的生态环境效应研究    李鹏山;谢跟踪;苏珊;孟相彩;于蕾;

生物多样性的评估和保护    李凤岚;马小军;赵建成;

略论南水北调中线水源区生态补偿机制的建立    朱桂香;

GIS在抗震救灾中的应用    马克;忠星;崔杰;张辉;

国家水污染物排放总量分配方法研究    董战峰

山东城市化发展战略对大气环境影响研究    王庆松

现代乡村生态系统演化与新农村建设研究    马永俊

长沙市湿地生态服务功能评估研究    戴兴安

城市供水水质监测与预警平台构建及关键技术研究    黄健

密云水源林造林规划设计系统的研究与实现    庞丽

京郊河溪水环境近自然诊断理论及应用研究    冯泽深

甘肃生态补偿机制研究    斯丽娟

基于IANN的县域农业可持续性预警模型研究    张金萍

历史文化村镇评价体系研究    张艳玲

武汉市湿地生态旅游可持续发展研究    李敏

我国房地产上市企业综合绩效分析及战略发展方向研究    刘洋

基于ArcGIS Server济南城市雨情WebGIS系统的设计与开发    陈珂

基于SuperMap Objects 的河南省南水北调地理信息系统设计与实现研究    张硕

流域生态补偿标准研究    王燕鹏

控释肥硫膜对土壤酸碱平衡和氧化还原平衡体系及作物生长的影响    张庆富

数字苹果空间信息管理系统的建立与应用    斯钧浪

基于WebGIS的作物生产管理信息系统建设    罗艺

景观生态型校园绿化的理论与实践    刘林

农村国土调查信息提取及信息管理系统研制    刘小庆

重大突发事件及其应急决策研究    袁辉

2000年国内重特大事故数据    黄 平,王亚军,刘 强

2001年我国事故与灾害状况综述    冯长根,郭新亚

1985—2005年中国城市水源地突发污染事件不完全统计分析    张勇;王东宇;杨凯;

民航交通灾害预警管理系统框架探讨    罗帆,佘廉,顾必冲

荒漠化危害预警指标体系框架研究    关文彬,谢春华,孙保平,丁国栋

城市环境质量多级模糊综合评价    徐福留,周家贵,李本纲,曹军,陶澍

环境预警系统在天津开发区环境质量评估中的应用    李捷,张玉福,许祯,董军兴,宋文华

仪征市可持续发展指标体系研究    薛东辉,窦贻俭

3S技术及其在环境信息系统中的应用    闫志刚,盛业华,左金霞

几近完美的跨界    凌嘉;

跨界,是时候双赢了    赖松;

跨界才艺多人气    王唯怡;

三和跨界打造品位    华兴;

爱马仕(Hermès) 方巾上的锦绣梦想    婷婷;

跨出这步界在哪    高鹏;

跨界合作 1+1大于2    鲁成;

混搭 跨界    董奎勇;

动漫玩具的跨界营销    黄海松;

跨界,安防市场发展的必然趋势    庞伟;

论跨界环境损害责任的确定因素    易琪;

跨界地区环境风险识别初探    杜崇;秦超;宋雅珊;郭微微;

国家危险行为的跨界环境损害责任——从日本排放高放射性污水谈起    

介面的经济地理意义:硅谷—新竹—苏沪的跨界连结    徐进钰;

跨界污染事件风险识别技术研究述评    尤宏;林长喜;

关于跨界民族若干理论问题的思考——兼论中国与东南亚的跨界民族    刘稚;

构建地方政府环境协同治理机制    王玉明;刘湘云;

跨界水环境冲突及对策分析    周劲松;吴舜泽;余向勇;

跨界越位的后现代:以林德俊《乐善好诗》为例    萧萧;

粤港跨界环境影响评价问题研究    毛庆国;

四条跨界公交即将开通    本报记者 周元春

跨界合作：让动漫盈利持续扩大    王维

跨界营销新突破吉奥国美携手双赢    钱立平

跨界营销 定制为王    王猛

石马河 跨界治污的样本期待    董学峰　黄虎波

我省地表水跨界断面水质考核“奖少罚多”    记者 张剑雯

战争层级模糊呼唤跨界作战研究    黄昌珊　许蕴

跨界饮品引领生活时尚    记者 谭俞雄

跨界污染,蚕先知    本报记者 鞠靖

个性化+市场化=跨界合作的力量    夏华　依文企业集团董事长

跨界突发性水污染事故预警系统研究与应用    李二平

跨界损害损失分担基本理论问题研究    郭红岩

跨界搜寻对组织双元能力影响的实证研究    肖丁丁

跨界河流水污染应急决策支持系统研究    郭亮

论跨界损害的国家责任    林灿铃

跨界环境影响评价制度研究    宋欣

基于准市场的跨界流域生态补偿机制研究    常亮

性别表演—后现代语境下的跨界理论与实践    幸洁

跨界环境损害国际法律责任体系研究    张寒

我国跨界水资源管理协商主体研究    周申蓓

跨界，超设计的时尚观念与1+1＞2的叠加效应    王卉

从村上隆看当代动漫的跨界合作    徐雅杰

关于跨界污染处理的国际法律制度研究    刘凤同

跨界设计对青年消费群体潜意识消费心理的研究    王寅威

当代艺术与时尚跨界现象研究    郑云

从“影画合璧”看当代艺术门类之间的跨界    张超

我国政府在跨界环境污染管理中的问题及其对策研究    宋茹吉

解析海报设计“零时代”    江菲飞

辽河源头区跨界断面水质预测研究    张利静

跨界搜索模式下技术和市场的权衡：组织冗余的调节作用    赵亚普