GIS在突发性水污染事件中的应用_触目惊心的水污染事件

GIS在突发性水污染事件中的应用由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“触目惊心的水污染事件”。

GIS在突发性水污染事件中的应用

资源环境学院

环境生态类2009级09班

崔孝强

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水是生命之源，这是妇孺皆知的事实。可是现在，我们的生命之源已经被我们糟蹋的不成样子了。有句俗语说得好，有道是“不看不知道，一看吓一跳”，此话果真不假。去年寒假前后，我在学校留了一段时间帮老师做事情，主要就是查阅从2000年到2010年全国各地的水污染事件及其发生的原因和应急处理措施。在整个查阅过程中，可以用一个词来形容，触目惊心！我国的水污染状况愈演愈烈，特别是突发性化工污染让人不寒而栗。而各种由水污染引起的后续反应，像是农作物绝产，养殖业受重创抑或是很多居民因此罹患重病甚至死亡跟是让人惨不忍睹。

所以如何有效地控制水污染状况，特别是加强对突发性水污染的控制成为保障我们人民用水安全的重中之重。在我查阅资料的过程中，我发现像是西方许多发达国家早就开始利用GIS系统来建立突发性水污染应急系统，并取得了可观的成效。我们国家也开始日渐重视这方面的发展，这学期我们学习了《地理信息系统》这门课程，那我就通过我查阅的资料来着重谈一下GIS在突发性水污染事件中的应用。

近年来,我国突发性水污染事件频繁发生,已引起社会的广泛关注和各级政府的高度重视。突发性水污染事件频发的主要原因是企业违法(超标)排污和企业安全生产事故、海损事故、陆路交通事故和码头泄漏事故等增多。长江流域突发性水污染事件也有逐年增加的趋势,影响重大的水污染事件有:葛洲坝库区黄柏河黄磷污染事件、万州航空油泄漏事件、沱江污染事件、重庆垫江县英特化工有限公司爆炸事故等。，目前我国水污染的突发事件是如此的频繁，平均每两到三天就会发生一起水污染事故，造成了相当大的经济损失。因此加强对水污染突发事件的监察、预测，势在必行。GIS 作为一个集数据和图像为一体的信息系统在加强对污染源的监察、预测、信息查询、空间模拟等方面，发挥了重要的作用。在解决水污染的许多问题中，GIS 成为一个颇有价值的系统。

GIS 是20 世纪60 年代迅速发展起来的地理研究新技术,是一门集计算机技术、地理学、测绘学、遥感学等为一体的综合技术。GIS 由于自身的特点,对庞杂的空间数据进行定量分析和信息综合评价是预测成为可能,从而使它有着广阔的应用前景。目前,在许多国家,GIS 已经广泛应用到环境保护、灾害监测防治、城市规划、资源开发与管理等诸多领域。突发性水污染事故应急管理是指预测突发性水污染事故的发生、发展,当突发性水污染事故刚刚发生或出现某些征兆时,在极短的时间内收集、处理有关的信息,模拟其影响范围与历时,实时监测各种指标的变化,快速应急决策进行处理、处置和灾后恢复,最大限度地减轻突发性水污染事故造成的不良影响的全过程。

下面就详细介绍一下GIS 在突发性水污染事故应急管理中的应用。GIS 在突发性水污染事故应急管理中的应用大致可分为四个阶段：应用GIS 建立突发性水污染事件预警预报系统、建立潜在危险源管理系统、建立快速应急响应和事故后恢复阶段的管理。

1.应用GIS 建立突发性水污染事件预警预报系统。GIS 具有很强的空间表达能力,能以矢量场、浓度场对各种污染物的时间分布进行有效表达。GIS 这一功能使得它在水质预警预报系统中的应用越来越广泛。

水质预警预报系统是以信息技术、水质模型技术为基础,综合运用GIS、RS、网络、多媒体及计算机仿真等现代高科技手段,针对某一区域的地形地貌、水质状况、生态环境、水资源分布等各种信息进行数字化采集与存储,实施动态监测,模拟各种污染物的迁移转化过程,并将其发布给公众,成为一个集监测、计算、模拟、管理为一体的系统,为行政主管部门提供事故应急处理的决策依据。

如果已经发生了水污染事故发生,只需在水质预警预报系统中输入事故发生的时间、浓度等参数,即可模拟水污染事故造成的污染物随时间变化的污染范围和影响程度。

2.建立潜在危险源管理系统。突发性水污染事故潜在危险源包括一些有毒、有害、易燃、易爆、具有放射性等物质,利用GIS 对这些危险源进行管理,建立各种污染物质的化学特性数据库以及它们可能污染环境的模型库;建立易燃物质燃烧的模型库,易爆物质爆炸的模型库等。尤其是一些重点污染源,利用GIS 把重点污染源的地理位置、污染类型、污染负荷及对该地区环境质量的影响在区域地图上清楚地反映出来。通过危险源管理系统,掌握重点企业、重点敏感地带(如饮用水源地附近)、河段等的污染事件隐患情况,建立详细的档案库,对可能造成突发性水污染事件的污染源及时跟踪,提高应急反应的科学性、合理性和智能化水平。

此外,还可以把GIS 与ES(专家系统)集成起来,加强突发性事故特征和实例的研究,总结以往各种事故的发生和处理情况,以便建立各种事故预防、监测、处理、灾后恢复的知识库。

3.建立快速应急响应。水污染事件一旦发生,要求区域或流域水环境管理部门必须在极短的时间内处理有关信息,明确事故类型和应急目标,拟定各种可行的方案,并经分析评价后选择一个满意的方案,组织实施和跟踪监测,直到突发性事故最终得以控制或消除为止。

利用GIS 建立突发性水污染事件应急响应系统具有快速定位、查询和应急决策支持的功能。快速定位包括省市定位、危险源定位和污染事故定位;查询功能包括关注焦点查询和专家查询;决策支持包括测量和缓冲选择功能,是应急响应的核心,因为决策的正确与否是行动成败的关键。

4.事故后恢复阶段的管理。对于突发性水污染事件,不仅要重视它的预防、预警和应急响应,还要重视在发生环境污染甚至重大灾害后的恢复阶段的管理。根据事故情况,对事故发生地进行必要的跟踪监测,参与事故原因调查,评价事故造成的损失,总结经验教训,提供索赔与赔偿方案;根据事故应急监测的实战经验,给出有效的灾后恢复方法,以使突发性事故造成的危害减少至最小,同时使受到损害的环境系统基本功能得到恢复和改善。同时要及时修订和完善应急监测预案及技术方案;完善事故预防、监测处理、灾后恢复的知识库。

GIS为加强水污染的治理提供了有利的支持工具，管理人员可以利用GIS 数据分析功能对污染源进行动态监测；利用空间分析功能，对水污染事件进行模拟再现；另外，还可以利用其可视化功能，在事故发生之后，对事故的发生地进行可视化的观察和分析；通过利用GIS特有的网络分析和缓冲区分析来采取最优的应急措施。我们可以将GIS 在水污染治理中的应用概括为以下几个模型:

1.空间统计分析模型。可以用来统计和分析相关的数据，对未知的情况进行预测。目前，政府部门不能及时的掌握工业企业的相关信息，在一定程度加剧了水污染。利用空间统计分析模型我们可以通过对GIS系统数据库的更新，来及时了解各大流域附近工业企业的相关信息，对周围水质作出实时、准确的监测，并建立水污染模型，预测变化趋势。

2.缓冲区分析模型。可以用来分析，当事故发生后受其影响的范围。当事故发生时，我们可以利用GIS可视化的功能对事故发生地的情况及其周围的情况有一个详细的了解，首先通过可视画面应急管理人员可以了解到事故发生地的准确位置，以及当前水污染的面积，接着通过对缓冲区的分析，应急管理人员又可以得知事故影响到的范围，据此作出相关的判断，启动相应的处理方案。

3.车辆线路分析模型。用于解决由一点到另一点的交通问题。在水污染事故发生之后，对应急管理人员来说，最重要的就是第一时间赶到事故现场。从现有的交通网络中，找到一个网络结构，应急中心就是网络上的点，而交通线路就是网络中的线，首先根据离事故发生地点的距离来选择最近的应急中心，选定之后，最短线路问题就演变为这一网络结构中点与点之间距离最短的问题。当事故发生后能让应急管理人员在最短的时间内赶往事故发生地，用时最短，而且最安全的线路便是最优路径。

下面来介绍几个国内的应用实例，像是汉江武汉段水质预警预报系统以及基于GIS/ ES 技术的化学危险品实时监测与应急响应系统。张艳军等应用河流一维水质模型和GIS 理论,开发了汉江武汉段水质预警预报系统,该系统由数据层、模型层、系统界面层和网络层组成的完整体系,具有对汉江水质实时监控、水质变化常规预报等功能。许健等探讨了GIS/ ES 技术应用于突发性环境污染事故应急管理的可行性及途径,研制与开发了基于GIS/ ES 技术的化学危险品实时监测与应急响应系统。该系统由事故预测子系统、实时监测子系统、灾时应急子系统、灾后恢复子系统、数据库、模型库、知识库、地理信息系统、专家系统及用户管理界面等部分组成。

突发性水污染事故是威胁人类健康、破坏生态环境,严重制约生态平衡及经济、社会的持续发展的重要因素。把GIS 应用到突发性水污染事故的应急管理方面是一条有效途径。目前,我国已有不少学者对突发性环境污染事的预防、应急决策、应急监测与处理处置等方面进行了研究,并已建立了一些事故应急管理系统。但是,由于技术所限,在紧急情况下这些系统有时并不能为环境管理者提供快速有效的辅助决策。要提高突发性水污染事故的应急管理的有效性,要把GIS 技术更好的应用到事故的应急管理中去,下面将是GIS 在这方面的主要发展方向。

1.建立重要流域突发性水污染事件应急处理协调系统。水是以流域为单元进行流动的,这是自然规律,处理突发性水污染事件,建立有关的机制,必须尊重这一规律。建立以国家确定的主要江河、湖泊为单元的流域突发性水污染事件应急处理协调系统,将有大量的工作有待完成。

2.决策模型的研究。GIS 与环境污染分析预测模型相结合,生成有效的决策支持系统,是事故的应急处理更加直观、快速、实时、有效。因此决策模型的研究是今后研究的一个主要方向之一。

3.将GIS 与ES 相集成。GIS用来产生数据,并作为空间分析和显示工具;而ES 可建立各类知识库,并利用其完备的启发式推理机制进行辅助决策,不仅能使问题的考虑更加全面和细致,而且可在极短的时间内迅速反应,作出最佳应急和行动路线。

目前，水污染事件已经引起了国务院的重视，加强对水污染的治理刻不容缓。GIS在水污染治理中的作用还是很有限的，目前将GIS、GPS、RS 技术结合来研究地理现象，已经在社会发展的诸多领域兴起。在三峡库区万州段建立的水污染应急系统示范区，就充分运用了“3S”技术，建立了二维、三维仿真工作台，并实现了突发性水污染事件发生地的快速准确定位。另外地理信息系统在时间方面基本没有涉及到，因此对空间实体和空间现象的描述是静态的，这就决定了GIS对地理现象进行准确的描述和动态模拟时必然受到了很大的限制。而目前在对复杂现象研究的领域兴起了一种新的模型即元胞自动机(CA)模型,此模型是一种动态的动力学模型，强调了时间的概念,恰好可以对GIS技术的缺陷进行补充,如果能够把GIS与CA结合,就可以很好的解决GIS在动态模拟发面存在的不足。但这一技术目前还处于起步的阶段，需要进一步研究。