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水污染环境风险分区综合评价与信息化管理系统研究

发布时间:2018-12-17 10:28
【摘要】:随着中国经济的快速发展,化工企业的数量迅速增加,对周边水环境安全造成了严重威胁。在中国经济步入新常态的形式下,风险内涵和外延的变化,使得水环境风险成为一项越来越复杂的管理命题。以前静态的、以行政区划为整体单元以及只重视源主体评价管控的风险管理模式已经不能满足当代的风险管理的新形势。于是,提出符合当代高复杂管理命题的风险管理模式,是目前风险管理者迫切需要的。信息化高度发展的今天,信息多维模型建模与信息化协同技术是支撑社会上高复杂度问题处理的有效技术手段。信息化技术超强的计算力、深度的数据挖掘力和敏捷的网络在线传输力,使得水环境风险实现实时的、动态的、精细化的管理成为可能。面对水污染事故风险管理,本文根据风险的动态精细化管理模式提出相对应的风险评价体系,依托信息技术建立与之相匹配的信息系统平台,从而完成一种普适性的水污染事故环境风险评价方法构建和信息化管理系统的搭建的新方法。本文根据当代风险评价与管理的需求提出了SARM分区时空管理模式:主体上,将管理对象细化为S(风险源)、A(区域)、R(直接受体-河流)三大主体;时间上实现风险源动态管理,避免了传统的静态评价缺乏时间继承性的弊端;空间上实现分区管制,避免了传统风险评价以行政单位为总体评价单元由于地物空间分布不均所造成的评价精度不高的弊端。依据SARM分区时空管理模式,分别建立与对象S、A、R相对应的H(事故危险性)、V(环境脆弱性)、E(受体暴露性)三套指数评价指标体系,并分别进行三类指数评价,并且将E指数分为动态和峰值两套计算模型分别参与下一步的风险动态分区评价和风险峰值分区评价。采用多变量统计结合GIS技术对H、V、E指数进行分析评价。利用多变量统计方法中的自组织映射(SOM)对S、A、R三类主体的评价样本点进行聚类分析。最后采用哈斯图技术(HDT)对各项聚类进行偏序排序划分等级,分别得出H、V、E三项指数值,并根据结果分析出相应主体S、A、R的风险主导因素。在空间上引入距离权重,在时间上引入时间轴,对风险指数模型进行了相应的改进,构建了风险动态分区评价模型、风险峰值分区评价模型和区域风险综合评价模型。既得出了每个风险源在不同时间的风险变化趋势,还得到了风险源在全河段的最高强度级别。根据SARM分区时空管理模式及HVE评价体系方法,建立一套完整的基于云计算、大数据、物联网和GIS集成技术的水污染事故环境风险管理信息平台SARMIS。通过云计算三层架构,可以完成风险源管理所需计算物理资源的整合。完整设计基于云计算三层架构的系统架构,明确SARM管理模式的核心评价模型的集成模式、技术和方法。通过对SARMIS总体设计、业务流程设计、界面设计和核心程序模型设计等工作,最低成本的满足SARM管理模式的需要,逐步设置和完成管理模式所需的各项功能。使整套管理模式具有完整的信息化平台作为支撑,实现风险评价与管理的动态化与精细化。选取哈尔滨市作为SARMIS应用研究对象,验证了SARMIS的实用性和可行性。通过SARMIS平台得出了哈尔滨市H、V、E指数评价结果,以及进行综合评价分析形成了动态分区、峰值分区等级和区域总风险等级成果。根据结果得出以下结论:高危险性风险源包括ZM煤化工的多元酚和甲醇罐1、LX石化的苯酚和两个苯罐、YM集团的甲醇、SL药业的乙醇以及HE化工的液氯。低危险性风险源为DJ厂的甲苯和HY集团的丙酮;哈尔滨环境高脆弱地区为西部尤其是哈尔滨市区以及东北部,中部为低脆弱区;LX石化的苯酚和两个苯罐在整个哈尔滨市处于最高预测暴露等级且高等级影响范围最广,暴露等级最低的为DJ厂的甲苯,ZM煤化工所含的4个风险源在哈尔滨市影响范围较小但暴露预测强度较高;ZM煤化工的多元酚和甲醇罐1、LX石化的苯酚和两个苯罐对影响区域范围产生的风险值最高且Ⅰ级分区面积最大,DJ厂的甲苯产生的风险值最低且分区等级最高的仅为Ⅳ级;LX石化所含的5个风险源对哈尔滨市产生的风险总值处于最高等级,ZM煤化工所含的4个风险源由于受到坐落位置的因素限制风险强度较高但区域风险总值较低,DJ厂的甲苯处于等级也较低,其他风险源风险总值处于中上等。最后根据评价结果,提出降低风险源事故发生危险性,提高区域环境污染容灾能力等管理对策建议。因此,SARMIS系统平台可以形成对SARM管理模式完全支撑。不仅可以对未来水污染事故风险源管理提供新的管理理论,也可以为环境管理行政部门提供新的信息技术管理手段和平台载体。形成水环境安全可靠保障,对新常态下区域经济发展,环境改善具有现实意义和实用价值。
[Abstract]:With the rapid development of China's economy, the rapid increase of the number of chemical enterprises has posed a serious threat to the environmental safety of the surrounding water. In the form of China's economy entering the new normal state, the risk connotation and the change of the extension make the risk of water environment become a more and more complex management proposition. In the past static, the administrative division as the whole unit and the risk management mode which only pays attention to the management and control of the source main body has not been able to meet the new situation of the contemporary risk management. Therefore, it is urgent to put forward the risk management model which is in line with the contemporary high complex management proposition. The information multi-dimensional model modeling and information collaboration technology are the effective technical means to support the high complexity of the society. It is possible to realize the real-time, dynamic and refined management of the risk of water environment. In the face of the risk management of water pollution accident, this paper puts forward the corresponding risk evaluation system based on the dynamic fine management mode of risk, and builds the information system platform matching with the information technology. so as to complete a universal water pollution accident environment risk evaluation method construction and a new method of the construction of the information management system. According to the requirement of modern risk evaluation and management, this paper puts forward the SCORM partition space-time management mode: on the main body, the management object is refined into S (risk source), A (region), R (direct receptor-river) three main body, and the dynamic management of the risk source is realized in time. The disadvantages of the traditional static evaluation lack of time inheritance are avoided, the partition control is realized in the space, and the defect that the traditional risk evaluation is not high in the evaluation precision caused by the uneven distribution of the ground objects in the general evaluation unit by the administrative unit is avoided. according to the SARM partition space-time management mode, H (accident risk), V (environmental vulnerability) and E (receptor exposure) three index evaluation index systems corresponding to the objects S, A and R are respectively established, and three types of index evaluation are respectively carried out, and the E index is divided into two sets of dynamic and peak calculation models which are respectively involved in the risk dynamic partition evaluation and the risk peak partition evaluation of the next step. The analysis and evaluation of H, V and E indexes by using multi-variable statistics and GIS technology. The self-organization mapping (SOM) of the multi-variable statistical method is used for cluster analysis of the evaluation sample points of the three main bodies of S, A and R. In the end, we use the Haas (HDT) to sort out the ranking of the partial order of the various classes, and then the three index values of H, V and E are respectively obtained, and the risk leading factors of the corresponding main bodies S, A and R are analyzed according to the result. The time axis is introduced in the space, and the risk index model is improved correspondingly, and the risk dynamic partition evaluation model, the risk peak partition evaluation model and the regional risk comprehensive evaluation model are constructed. The risk changing trend of each risk source at different times is obtained, and the highest intensity level of the risk source in the full reach is also obtained. according to the SARM partition space-time management mode and the HVE evaluation system method, a complete set of water pollution accident environment risk management information platform SARMIS based on cloud computing, large data, Internet of Things and GIS integration technology is established. The three-layer architecture is calculated by the cloud, and the integration of the physical resources needed to be calculated by the risk source management can be completed. The system architecture of three-layer architecture based on cloud computing is fully designed, and the integrated model, technology and method of the core evaluation model of the SARM management mode are defined. Through the overall design of the SARMIS, the design of the business process, the interface design and the design of the core program model, the minimum cost meets the needs of the SARM management mode, and the functions required to manage the management mode are gradually set up and completed. The whole management mode has a complete information platform as the support to realize the dynamic and fine of risk evaluation and management. Taking Harbin as the object of the application of the SARMIS, the practicability and feasibility of the SARMIS are verified. The results of the evaluation of H, V and E in Harbin are obtained through the SARMIS platform, and the results of dynamic partition, peak partition level and total area risk level are formed by the comprehensive evaluation analysis. The following conclusions are drawn from the results: the high risk source includes the polybasic phenol of ZM coal chemical industry and the methanol tank 1, the phenol of the LX Petrochemical and the two benzene tanks, the methanol of the YM group, the ethanol of the SL medicine, and the liquid chlorine of the H Esterification process. the low-risk risk source is the acetone of the DJ plant and the acetone of the HY group; the high-fragile region of the Harbin environment is the western region, in particular the Harbin region and the north-east, and the middle part is the low-vulnerable region; The phenol and the two benzene tanks of the LX Petrochemical are at the highest predicted exposure level in the whole Harbin, the lowest exposure grade is the toluene of the DJ plant, and the four risk sources included in the ZM coal chemical industry are smaller in the influence scope of Harbin, but the exposure forecast intensity is higher; The risk value of the phenol and the two benzene tanks of the ZM coal chemical industry and the phenol and the two benzene tanks of the methanol tank 1, LX Petrochemical is the highest and the area of the zone I is the largest, the risk value of the toluene of the DJ plant is the lowest and the division level is the highest and the grade IV is the highest; The total risk value of the five risk sources included in the LX Petrochemical is at the highest level, and the four risk sources included in the ZM coal chemical industry limit the risk intensity due to the factors that are located, but the total value of the regional risks is low, and the toluene of the DJ plant is at a lower level. The total risk value of other risk sources is in the middle. Finally, according to the results of the evaluation, it is suggested to reduce the risk of risk source accident and to improve the capacity of regional environmental pollution. Therefore, the SARMIS system platform can form a full support for the SARM management mode. It can not only provide new management theory for future risk source management of water pollution accident, but also provide new information technology management means and platform carrier for environmental management administrative department. The water environment is safe and reliable, and has practical significance and practical value for regional economic development and environmental improvement under the new normal condition.
【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】:2015
【分类号】:X824

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本文编号:2384079

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