饮用水水质事故应急处理的信息化研究

◎ 黄 健 黄金桃 杨柳忠

（1.中国地质大学 地球科学与资源学院 2.住房和城乡建设部信息中心）

1 前言

目前，我国正处于饮用水水质突发事故高发时期，如何在事故发生后及时控制污染，保障用水安全，将损失降至最低程度是亟需解决的问题。建立水质监控预警及应急处理支持平台，能针对突发水质事故给主管部门提供有效的应急支持，提升其处置能力，最大程度地预防和减少损害，保障城市饮用水安全。然而，处理突发水质事故是一项极其复杂的工作，需要满足整合、协作、预测、追踪、和分析等多种功能要求，它涉及各类信息的提取、应急资源的优化调度，应急方案的快速制定等诸多方面的内容。目前许多城市的应急能力还较低，水资源的统一管理和调度存在体制和机制上的障碍。本文提出以城市供水应急预案为基础，以GIS和人工智能技术为支撑，通过监控应急指挥中心提供全流程的信息化支持。

2 水质突发事故范围

水源水、出厂水、管网水都有可能出现水质突发事故。这类都是瞬间形成的，且大都为污染源肇事，特点表现为突发性、扩散性、长期性和危害性。水污染事故的主体相当部分属于运动源，使得事故的发生难以预料；水体的流动性决定了污染物在水中的扩散性；事故对自然生态环境容易造成严重破坏，甚至对人体健康造成长期的影响，需要长期的整治和恢复[1]。城市水质突发事故的范围主要包括[2]：

（1）城市水源或供水设施遭受生物、化学、毒剂、病毒、油污、放射性物质等污染，或由于传染性疾病爆发导致城市供水水质受到影响；

（2）取水水库大坝、拦河堤坝、取水涵管等发生垮塌、断裂致使水源枯竭；

（3）地震、洪灾、滑坡等导致取水受阻，泵房（站）淹没，机电设备毁损，或由于战争、恐怖袭击发生不可抗力导致水厂停产、供水区域减压等；

（4）消毒、输配电、净化构筑物等设施发生火灾、爆炸、倒塌、严重泄漏事故；

（5）城市供水系统整体或部分发生故障以及输配水管网发生大面积爆管或发生灾害影响，无法向城市正常供水；

（6）调度、自动控制、营业等计算机系统遭受入侵、失控、毁坏。

3 应急处理支持系统建设

3.1 应急系统与预警系统的关系

为了保障城市饮用水供水安全，供水水质监控预警及应急处理支持平台建设是《水体污染控制与治理科技重大专项》（简称水专项）的一项重要内容。监控预警与应急处理支持系统都是平台的一部分。监控预警的重点是利用水质监控网络对采集到的在线监测数据、实验室检测数据等进行日常监控，开展安全评价和预警分析，实现对突发性事故的提前预警和及时报警。应急处理支持系统的目的是对突发事故的应急处置提供信息化支撑，实现对突发事故从预案、响应、恢复到总结的有效管理和运作[3]，实现通信调度、信息交换、业务整合和知识支撑，从而提高供水水质管理部门的应急处理能力。

一旦预警系统发出异常警示，会经过系统自动分析与人工会商来确定水质事故，预警系统根据各级预案的可控范围、危害程度和影响范围，将预警事件划分为不同的等级来启动应急处理程序。进入应急处理后，应急系统开始提供信息化支持，组合各类关键信息在大屏幕上展示，协助决策者采取处理措施，并进行跟踪。

3.2 应急处理流程

国家已制定了《国家突发公共事件总体应急预案》，城市供水系统重大事故应急预案也已初步建立。应急预案是开展应急救援的行动计划和实施指南，使应急响应按照计划有条不紊的进行。水质事故发生后，主管部门将按预案迅速成立应急指挥部，并招集相关部门和专家在水质监控应急指挥中心部署工作。以城市级的应急预案为例，应急处理可被概括为如下流程（如图1所示）：

图1 应急处理流程

（1）情况通报：现场值班人员或目击者报告突发事故，主管部门立即派员前往现场初步确认事故性质和级别，发生事故的单位应在4小时内写出事故快报。

（2）启动应急预案：主管部门成立应急指挥部并宣布启动应急预案，通报事故情况，通知所有成员到位并开展应急工作。

（3）专家援助：选派专家对处理供水系统重大事故中遇到的问题给予技术支援。

（4）指挥部会同专家工作组根据事故等级和应急情况提出抢险、抢修和临时供水等建议方案，并安排相关部门迅速实施。

（5）事件跟踪：指挥部对方案执行情况进行跟踪，分析方案执行效果，及时应对新出现的问题。

（6）新闻发布：新闻发布的内容主要包括事件的基本情况、应急措施、存在困难和下一步工作等。

（7）应急终止与后期处置：结束应急程序，并完成总结报告，对事故和应急响应措施进行总结分析。

3.3 应急处理支持系统功能设计

应急处理支持系统以处理流程为中心，对应急预案进行数字化、结构化、流程化处理，使之变成一个真正可执行的流程，对流程的各个环节提供信息化支持。系统通过监控应急指挥中心的大屏幕提供统一的指挥画面，各应急联动单位能够在统一的平台上协同工作，提高应急预案的执行效率，实现应急预案与应急响应的迅速衔接。信息化支持主要体现在以下方面：

（1）情况通报和启动应急预案方面：从监控预警模块中提取事故情况，辅以人工修订，完成情况通报，并根据需要上报相关部门。指挥部根据事故的信息，讨论后启动应急预案。

（2）专家援助方面：根据污染物特征、专家处置经验、专家位置等信息进行分析和筛选，并对专家到场情况进行跟踪。

（3）确定处理方案方面：可筛选指挥部需要查看的信息，事故发生后，一般会重点关注以下信息：

① 供水系统概况，包括管网分布、水流方向、水厂分布等；

② 事故水厂的工艺流程，包括工艺图、处理参数等；

③ 应急储备与应急援助，按事故地点的位置搜索应急储备资源、援助资源；

④类似案例，根据事故情况筛选，并检索相关应急技术。

此外，系统还重点展示事故点及关联监测点的流动检测、在线监测、实验室检测数据的实时曲线变化情况。通过大屏幕配置技术组合、切换画面，快速组合所需的信息，向指挥部领导和专家进行展示，提供辅助生成应急处理方案的功能。

（4）事件跟踪方面：跟踪方案的实施效果，特别是处理过程中重点监控的水质指标、污染物控制效果。对事故趋势进行仿真模拟，以便方案的迅速调整。也可对预案过程进行模拟，评估预案的可行性。

（5）新闻发布方：汇总需要公布的关键指标，按新闻模板组合初步的新闻稿，供人工调整。

（6）应急终止与后期处置

生成总结报告，为原因分析、责任追究、处理评价等后期处置提供依据[4]，总结报告可进入案例库。

按照功能需求，应急系统的功能模块可划分为信息支持、资源支持、过程支持等部分，如下图所示。应急系统充分依托资源库与监控预警等模块的内容。资源库是应急处理的基础，包括案例、专家、监测资源、应急物资等信息的整合，以便做到高度统一、紧密配合。监控预警是应急处理的前一环节，在采取应急措施时，监控预警也将跟踪事故动态。系统提供大屏幕的快速组合与自由拼接功能，多角度的展示系统画面，辅助应急决策。（如图2）

图2 应急处理支持系统功能结构图

4 系统建设实例

供水水质监控预警及应急处理支持平台建设是水专项饮用水水质监控预警及应急技术集成与示范项目的重要内容，在山东省和济南市进行了示范建设，应急处理支持系统是平台中的一部分。目前已经初步建成了省市两级城市饮用水水质监测网络框架、建立了两级的水质监控应急指挥中心、安装了大屏幕。通过平台可实现在线监测水质数据和实验室检测水质数据的全面监控，水质数据的评价和预警，突发事故的应急指挥等。该平台是国家、省、市三级平台的组成部分，并为完成国家水专项的总体任务提供示范支持。

5 结语

本文根据水质突发事故的特点，以政府部门处理突发事故的过程为中心，对如何提供信息化支持进行了初步探讨。应急支持系统按预案为管理人员整理出明确的处理主线，整合各项资源，提供全流程的服务，为政府部门提升应急能力提供技术支撑。应急系统的建设是一个庞大的工程，任重而道远，需要多领域多专业知识的参与。在水专项“十二五”的研究中将不断补充和完善，逐步建立水质监控预警及应急处理业务化平台，同时使应急支持向高效、科学和智能化方向发展。