（环境工程专业论文）基于gis和网格化管理的环境危险源信息系统研究.pdf

摘要 摘要 近年来，随着我国经济的快速发展，环境污染事故频发，给生态环境、社 会经济和人民生命财产造成了重大损失。我国尚未建立系统的针对环境危险源 的数据库，缺乏对环境危险源监管的工具以及环境污染事故预测的信息基础。 本论文针对环境危险源的监管，突发性环境污染事故应急，以及环境危险源布 局性风险等问题，展开环境危险源信息系统研究。 地理信息系统( g i s ) 技术在空间信息数据的采集、管理、分析和输出方面 功能强大，适于将环境危险源信息以方便分析和易于理解的形式进行处理和展 示。同时，不断增加的城市管理网格化的成功案例为本文探讨城市环境危险源 信息管理的方法提供了借鉴。本论文将g i s 技术和网格化管理方法引入环境危 险源信息管理系统的研究。 研究的主要内容有：在现有资料的基础上筛选出需要关注的环境危险源， 并根据其危险程度对筛选出的环境危险源进行分级：确定网格划分原则，进行 网格的合理划分，优化信息的组织结构，以利于危险源周边环境信息的查询和 环境危险源的监管；根据系统所需提供的各类信息和各种功能的分析，选择合 适的软硬件平台进行g i s 的二次开发，实现需要的相应功能。 在环境危险源信息系统的框架体系研究的基础上，本论文以上海市某行政 区为例开发了一套环境危险源信息系统。该系统实现了地图缩放、漫游、鹰眼 图、标注、图层管理等基本地图操作功能，以及图形到属性信息的查询功能。 该系统提供的图形选择工具有单个选择、圆形选择、矩形选择、任意形选择等 普通选择工具，和网格选择工具。对所选要素进行查询操作可以了解该要素的 空问信息和各种基本以及风险属性数据，从而能为环境危险源的监管、危险源 选址、突发性环境污染事故应急提供环境危险源本身和其周边环境的各类信息。 关键词：环境危险源，突发性环境污染事故，地理信息系统，网格化管理 a b s t r a c t a b s t r a c t w i t hr a p i dg r o w t ho fo u re c o n o m y , t h ep r o d u c t i o n , s t o r a g e ，t r a n s p o r t a t i o n , a n d u s a g eo fv a r i o u sr i s k yc h e m i c a l si si n c r e a s i n g , w h i c hp o s e sg r e a t e rd a n g e ru p o no u r s o c i e t y i nt h ec o n t e x to fa c c e l e r a t e d u r b a n i z a t i o n h o w e v e r , n os y s t e m a t i c e n v i r o n m e n t a lh a z a r ds o u r c e sd a t a b a s eh a sb e e ne s t a b l i s h e di nc h i n at op r e s e n t , s o 1 1 0t o o la n di n f o r m a t i o nb a s ei sa v a n a b l ei ne n v i r o n m e n t a lh a z a r ds o u r c e s m a n a g e m e n ta n de n v i r o n m e n t a le m e r g e n c yr e s p o n s e t h i st h e s i se v o l v e st h es t u d yo fe n v i r o n m e n t a lh a z a r ds o u r c e si n f o r m a t i o n s y s t e md e v e l o p m e n ta i m i n ga ts o l v i n gi n f o r m a t i v ep r o b l e m si ne n v i r o n m e n t a lh a z a r d s o u i v ：e sm a n a g e m e n t , a n de n v i r o n m e n t a le m e r g e n c yr e s p o u s e g i st e c h n o l o g yi s f u n c t i o n a l i nm a n a g e m e n t , a n a l y s i s ，a n do u t p u to fs p a t i a ld a t a m e a n w h i l e ，t h e e x p e r i e n c eo fs u c c e s s f u lu t i l i z a t i o no fg r i dm a n a g e m e n tm e t h o di nc i v i lm a n a g e m e n t i nc h i n ai sa p p l i c a b l ei ne n v i r o n m e n t a lh a z a r ds o u l x 七sm a n a g e m e n t t h e r e f o r e ，t h i s t h e s i si n t r o d u c e dg i sa n dg r i dm a n a g e m e n tm e t h o di n t ot h es y s t e md e v e l o p m e m n 地s c o p eo ft h es t u d yi n c l u d e ds c r e e n i n ga n dr a t i n gm e t h o do fe n v i r o n m e n t a l h a z r ds o u r c e s ，g r i dp a r t i t i o np r i n c i p l e s ，a n dt h es e c o n d a r yd e v e l o p m e n to fg i s a f r a m e w o r kf o ri n f o r m a t i o ns y s t e mb a s e do no i sa n d 酣dn m n a g e m e n tm e t h o dw a s d e s i g n e d a n da ne x a m p l eo ft h ei n f o r m a t i o ns y s t e mf o rad i s t r i c ti ns h a n g h a iw a s d e v e l o p e d w ec h o s ea c c e s sa st h ed a m b a s em a n a g e m e n tt 0 0 1 a r c ，i n f oa st h eg i s p l a t f o r m , a n dv b 。n e ta s t h e p r o g r a m m i n ge n v i r o n m e n t n 忙p r o c e s s o ft h e d e v e l o p m e n tt o o ks e v e r a lp h a s e s ，s u c ha si n f o r m a t i o nc o l l e c t i o n ，鲥dp a r t i t i o n , d a t a b a s eb u i l d i n g m a pp r e p a r a t i o n , a n dg i ss e c o n d a r yd e v e l o p m e n t n es y s t e m d e v e l o p e di so p e r a t i o n a li nb a s i cm a pc o n 仃o l l i n g ，a n di n f o r m a t i o ni n q u i r ya b o u t h a z a r ds o u r c e sa n dt h e i rs u r r o u n d i n g s ，a n dc a nb eu t i l i z e di nv a r i o u sa s p e c t sw h e r e e n v i r o n m e n t a lr i s ki sc o n c e r n e d k e yw o r d s ：e n v i r o n m e n t a lh a z a r ds o u r c e s ，e n v i r o n m e n t a le m e r g e n c y , g i s ，鲥d m a n a g e m e n tm e t h o d 学位论文版权使用授权书 本人完全了解同济大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存学位论文的印刷本和 电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录 检索以及提供本学位论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关 部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适 当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名： 谛月纠日 同济大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行 研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：f f 么- 习章妊 u 滞月v e t 第一章绪论 1 1 课题研究背景 第一章绪论 随着我国经济的发展，各种化学品和危险品的生产、储存、运输、使用逐 渐增加，近年来重大环境污染事故的案例时有发生，给生态环境、社会经济和 人民生命财产带来重大损失。2 0 0 5 年1 1 月中国石油吉林石化公司双苯厂爆炸火 灾事故，车间苯胺装置、1 个硝基苯储罐、2 个苯储罐报废，大量的苯、苯胺、 硝基苯释放进入松花江，污染了松花江水域，甚至俄罗斯也受到影响。之后又 相继发生了广东北江镉污染事件、辽宁浑河抚顺段水质酚浓度超标事件、广西 红水河天蛾段水质污染事件、湖南湘江株洲和长沙段镉污染事件、河南巩义二 电厂柴油泄漏污染黄河事件和江西赣江水域油轮起火事故污染事件。2 0 0 6 年7 月2 8 日，江苏省射阳县盐城氟源化工有限公司发生的爆炸事故造成2 2 人死亡， 2 9 人住院接受治疗，其中5 人重伤。我国安全生产形势十分严峻，据统计，每 年由于安全生产事故引发的损失高达2 5 1 0 “元，特别是一些易燃、易爆或有毒 物质的火灾爆炸突发性事故屡屡发生，给整个国家、社会、个人造成的经济损 失和负面影响相当严重【1 】。另外，有相当比例的环境突发污染事故发生在危险化 学品的运输过程中。2 0 0 5 年3 月2 9 日晚，一辆载有约3 5 吨液氯的山东槽罐车( 鲁 h 0 0 0 9 9 ) 与山东货车( 鲁q a 0 3 9 8 ) 相撞，导致槽罐车液氯大面积泄漏，造成了公 路旁3 个乡镇村民2 7 人死亡的重大伤亡事故1 2 1 。这些重大污染事件，对流域或 区域生态环境和人民健康造成了重大危害，严重影响了当地社会稳定和正常的 经济秩序。 根据职业健康安全管理体系规范( g b t 2 8 0 0 1 2 0 0 1 ) 中的定义，危险源是 可能导致人身伤害或疾病、财产损失、工作环境破坏或上述情况组合的根源或 状态。主流的危险源分类方法包括：根源危险源和状态危险源、第一类危险源 和第二类危险源、固有型危险源和触发型危险源、固有危险源和变动危险源、 物质性危险源和非物质性危险源等p 卅。 环境危险源的危害还体现在危险源的布局上。城市是人口、产业、财富高 度聚集的地区，是现代经济社会活动最集中、最活跃的核心地域，是现代社会 第一章绪论 人们生活和生产的主要场所。随着经济与社会的发展，城市的人口、财富迅速 增长，城市安全的重要程度日趋突出，人们对城市安全的要求日益强烈。然而， 在我国的许多城市中，普遍存在着众多的重大危险源，一些有毒有害、易燃、 易爆等重大危险源屡屡发生火灾、爆炸、毒物泄漏等重大灾害事故，严重危及 了城市安全。全国化工石化项目环境风险大排查结果显示，我国约有6 3 的化 工石化项目分布于各大水域、城市附近或人口稠密区、饮用水源保护区上游( 1 0 公里) 内等敏感水域，产业布局存在较为严重的环境隐患。国家环保总局指出， 由于布局性的环境隐患和结构性的环境风险，我国在今后一段时期内，重大环 境污染事件的高发态势仍将继续存在。 改革开放以来我国经济快速发展，城市化进程随之不断加速。预计2 0 1 0 年 我国城市化水平将达到5 0 ，2 0 2 0 年将超过6 0 7 1 。由于城市具有人口密度大， 功能复杂的特点，且由于体制和历史原因，对环境危险源所在企业的选址及规 模扩大后的改扩建没有进行科学地规划，促使相应区域的风险进步加大。环 境危险源区域的形成具有一定历史和社会发展的必然性，是一个必须要正视且 引起高度重视的问题。随着物质生活水平的提高，“以人为本”、“尊重生命”等观 念深入人心，生命价值得到大幅提升，人们对安全的问题给予了更多关注，对 于安全的需求也越来越强烈。 突发性的环境污染事故的形式多样性、爆发具有突然性、危害严重性等特 征体现了环境应急的艰巨性。从事故的规律性入手，科学合理地对区域的位置 和区域内重大危险源分布进行规划，加强对日常运行的安全监管，建立并完善 应急响应机制，在源头上进行对环境危险源的管理，充分保障城市生命财产安 全，具有非常重要的现实意义。实施危险源普查、辨识，掌握危险源的数量、 分布及其状况，建立危险源信息管理系统，是建立危险源控制系统的基础和关 键，对提高我国的事故预防水平和环境应急水平意义重大i s 1 “。 本论文依托国家高技术研究发展计划( 8 6 3 重大专项) 重大环境污染事 件应急技术系统研究开发与应用示范项目，研究环境危险源信息系统的开发。 基于上文情况的分析，本论文主要针对环境危险源的监管、突发性环境污染事 故应急、以及环境危险源布局性风险的形成等方面存在的信息管理问题展开研 究，对环境危险源的管理能力的提升具有重要意义。 第一章绪论 1 2 国内外危险源信息系统研究进展 1 2 1 国内外环境危险源管理现状 1 2 1 1 国外环境危险源管理现状 英国是最早系统地研究重大危险设施控制技术的国家( 13 1 。1 9 7 4 年6 月，英 国发生严重的弗利克斯巴勒爆炸事故后，英国安全与卫生委员会设立了重大危 险咨询委员会( a c m h ) ，负责研究重大危险源的辨识、评价与控制。1 9 7 6 年， a c m h 首次提出了重大危险设施标准的建议书【1 4 】。1 9 7 9 年，a c m h 又提出了修 改标准i l ”。1 9 8 2 年，英国政府又率先颁布了关于报告处理危害物质的报告规 程。在英国政府的倡导和推动下，同年6 月，欧共体颁布了工业活动中重 大事故危险法令( 简称塞韦索法令) ，该法令列出了1 8 0 种( 类) 物质 及其临界量标准。1 9 8 4 年，印度发生博帕尔毒气泄漏事故后，1 9 8 5 年6 月。国 际劳工组织召开大会，会上讨论通过了关于危险物质应用和工业过程中事故 预防的措施决定。1 9 8 8 年，国际劳工组织还出版了重大危险源控制手册。 1 9 9 3 年第8 0 届国际劳工大会上，世界各国又审议通过了预防重大工业事故 1 7 4 号国际公约和1 8 1 号建议书。随后，一些国家相继颁发了一些法规，加强 了对重大危险源的辨识、评价与控制。在亚洲如日本、韩国、印度、印尼、泰 国、马来西亚和巴基斯坦等国都积极开展了此项工作，有的国家还建立了国家 重大危险源控制系统。1 9 9 6 年1 2 月，欧共体通过了8 2 5 0 1 e e c 的修正件： “c o u n c i ld i r e c t i v e9 6 8 2 e c ”( “塞维索章程i i ”) ，作为成员国控制固定危险源的 立法框架【1 6 】【m 。 1 2 1 2 我国的环境危险源管理现状 我国在1 9 8 7 年就开展重大工业事故预防的研究工作，“八五”期间原劳动部主 持完成了重大危险源的评价和宏观控制技术研究，提出了一套基本适合我 国国情、适用于各行业的易燃、易爆、有毒、危险建( 构) 筑物重大危险源辨识、 评价和分级方法及安全监察、管理措施，为我国开展重大危险源的普查、评价、 分级监控和管理提供了良好的技术依托。1 9 9 7 年，原劳动部首次在北京、上海、 天津、青岛、深圳、成都6 个城市组织开展重大危险源的普查试点工作，共普查 出万余个重大危险源，建立了重大危险源数据库。1 9 9 9 年，原国家经贸委又在 第一章绪论 重庆、南京两市开展试点。2 0 0 0 年，重大危险源辨识国家标准正式颁布施 行。2 0 0 2 年，安全生产法颁布实施后，安全生产法第3 3 条作出了明确 的规定，生产经营单位对重大危险源应当登记建档、进行定期检测、评估、监 控，并制定应急预案，告知从业人员和相关人员在紧急情况下应当采取的应急 措施。生产经营单位应当按照国家有关规定将本单位重大危险源及有关安全措 施、应惫措旌报有关地方人民政府负责安全生产监督管理的部门和有关部门备 案。根据安全生产法的要求，2 0 0 3 年底，国家安全生产监督管理局决定在 河北、辽宁、江苏、福建、广西、甘肃、浙江、重庆8 省市区开展重大危险源申 报登记试点工作。2 0 0 4 年4 月，国家安全生产监督管理局印发了关于开展重大 危险源监督管理工作的指导意见，重大危险源的监督管理工作有了较大的进展 耵 1 2 2g i s 在环境危险源管理中的应用 1 2 2 1g i s 的含义 从本世纪6 0 年代初，加拿大的r o g e r f t 和美国d u n t i e f m 在不同方面、 从不同角度提出了地理信息系统g i s ( g e o g r a p h i ci n f o r m a t i o ns y s t e m ，简称g i s ) 的概念以来，随着多学科、多技术的发展和密切结合，尤其是空间分析理论和 计算机技术的飞速发展，g i s 的含义与应用范围正在不断扩大。地理信息系统 ( g e o g r a p h i c f li n f o r m a t i o ns y g e m ，g i s ) 是以地理空间数据库为基础，由计算机硬 件、软件组成的高新技术系统，它具有采集、处理、分析、建模和显示空间数 据的功能，是表达、模拟现实的地理系统和进行地理数据处理、分析的工具， 是测绘学、地理学、遥感与卫星定位技术、现代通讯技术、专家系统技术等学 科和技术集成的基础平台，是多种学科交叉的产物，是一种特定而十分重要的 空间信息系统 1 9 3 2 】。经过将多年的发展，g i s 已发展成为一种成熟的空间数据处 理技术和方法。g i s 不仅可以像传统的数据库管理系统( d b m s ) 习g 样管理数字和 文字( 属性) 信息，而且还可以管理空间数据【2 3 】。 g i s 具有以下几个方面的特征： ( 1 ) 具有采集、管理、分析和输出多种地理空间信息的能力，具有空间性 和动态性； ( 2 ) 以地理研究和地理决策为目的，以地理模型方法为手段，具有区域空 第一章绪论 间分析、多要素综合分析和动态预测能力，产生高层次的地理信息； ( 3 ) 由计算机系统支持进行空间地理数据管理，并由计算机程序模拟常规 的或者专门的地理分析方法，作用于空间数据，产生有用信息，完成难以完成 的任务； ( 4 ) g i s 是一门技术，它不能单独产生理论，是支持各类应用强有力的工 具。 1 2 2 2g i s 在环境领域的应用价值 到目前为止，地理信息系统已被广泛应用于包括资源管理、城市和区域规 划、交通运输、石油和天然气、教育、军事等类别的1 0 0 多个领域。在资源开发、 环境保护、城市规划建设、土地管理、农作物调查、交通、能源、通讯、地图 测绘、业、房地产开发、自然灾害的监测与评估、金融、保险、石油与天然气、 军事、犯罪分析、运输与导航、“1l o ”报警系统、公共汽车调度等方面展现了广 阔的应用前景。而在环境领域中，g i s 的应用具有独特的优越性： ( 1 ) 把环境信息放到空间里面去研究。环境保护工作离不开环境信息的收 集与处理，而8 0 9 0 的环境信息都与空间位置有关，利用g i s 来研究环境信息 不仅可以摆脱传统分析方式纯粹依靠文本的枯燥，还可能发现单纯的数据文字 所不能表现出来的有价值的信息； ( 2 ) 降低工作量。环境信息背景繁多，涉及面极其广泛，利用g i s 的空间 分析功能不仅可以进行定性、静态的分析，还可以进行定量、定位和动态分析， 大大降低管理“海量数据”的工作量，使工作更具时效性； ( 3 ) 各种信息的叠加分析。在g i s 当中有“层”的概念，不同来源、不同类 型的信息在不同的层上刻画描述，然后把各个图层进行叠加( 可以认为图层是 透明的) ，从而可以比单独分析各类数据得到更多的“叠加”信息。例如，假设现 在有三个图层：行政区划分图层、河网图层和点污染源图层，那么通过三个图 层的叠加可以方便地把点污染源和河网在地图上定位；点污染源图层描述了污 染源的分布状况，河网又是水污染控制规划时的基础资料，两者的联系则是研 究或者解决污染问题所必须考虑的。可见这种“图层叠加”的数据管理方式有利于 描述各类信息之间的联系： ( 4 ) 显示的直观性。传统的纯数据信息很难表达关于污染源地域分布这样 的地理信息，而且这些带有专业色彩的数据对于非环保专业的人士而言很不直 第一章绪论 观，难于理解。利用e g i s 可以使环境信息的显示不只是依靠文字，还可以配合 地图来进行描述，提高显示的可视化。 ( 5 ) 推动空间决策支持系统的发展。地理信息系统方便引入模型库和模型 管理系统等概念提高了对复杂的，结构性较差( 如半结构化或非结构化) 的空 间问题的求解能力和决策能力，从而使空间决策支持系统具备了提供实质性的 决策方案肛q 。 1 2 2 3g i s 在国外环境危险源管理中的应用 以地理空间数据库为基础，采用空间模型分析方法，实时提供相关信息， 有利于综合研究、资源开发、区域发展规划、环境保护、灾害防治、环境评价 和决策管理等方面【2 5 1 。欧洲关于g i s 在环境危险源管理的应用经验为我们提供了 参照。和环境危险源相关的土地使用规划和企业外部应急计划的制定是一个多 方博弈的过程。在欧洲的塞维索章程框架下，公众的积极参与必须在土地使用 规划和企业外部应急计划的制定过程中得到明确地保障。这种要求的存在使得 所有相关集团，即运营方、官方和公众，在关于风险的事物达成统一意见的复 杂过程中，需要一种相互理解、交流、冲突解决的平台。 这意味着假设的数据和风险分析各阶段的结果都应该以易于检索和理解的 方式展示出来。而基于地理信息的地图可以方便地利用各种数据和假设运行工 厂风险模型以分析各种事故情景，开展敏感度分析、在地图上展示结果。为了 到达这些要求，需要一种合适的支持工具，这种工具应包含数据库、数学模型、 地图处理模块、地理信息以及功能性强的图形用户界面。因此，已有许多针对 工厂安全和事故后果分析的简单地图模块被开发并应用。它们在定程度上方 便了工厂运营方和官方的对话，取得了很大的进步。 风险量化评价需要整合许多相关数据，如：工艺流程、有害物质、设想事 故情景、该地区的气象学和地图数据。自上世纪9 0 年代以来个人电脑技术的快 速发展使得功能强大的桌面g i s 系统得到普及，促使了基于g i s 的风险管理决策 技术支持工具的发展。另外，网络应用的盛行更使得风险信息和风险控制方法 能得到前所未有的传播。加之风险分析和风险管理的各个阶段常用的主要模型 和数据都与地理信息有关，大量的与地理信息相关的数据需求使得g i s 得以应用 于这一领域。 一个在“塞维索章程”框架下的欧洲委员会的风险管理政策的成功实施案 第一章绪论 例为“塞维索工厂信息检索系统”( s e v e s op l a n t si n f o r m a t i o nr e t r i e v a ls y s t e m ， s p 塔) 。s p i r s 是一个欧盟范围内被章程管辖的重大危险企业( “塞维索工厂”) 的危险事故以及风险相关属性的信息系统。最初开发s p i l l s 的原因是各研究机构 和公众向委员会提出大量关于塞维索工厂数量和种类的问讯。s p 塔通过提供风 险的地理属性，帮助普通大众了解塞维索工厂，并在成员国的相关政府在风险 管理决策时提供支持。 s p i r s 的功能通过如下途径实现： 提供欧盟中所有塞维索工厂的地理信息图以及风险相关基本信息( g i s 组件) ； 提供一种灵活的用户可以自定义的工厂风险评级工具( 风险评价组件) 2 6 1 。 1 2 2 4g i s 在国内环境危险源管理中的应用 g i s 在环境领域中得到了较为广泛的应用。如：廖振良等将水动力水质模型 w a s p 软件集成到g i s 平台，应用于苏州河环境综合整治的水质分析取得了很好 的效果【2 7 1 。董淑福利用g i s 开发了上海市水环境管理信息系统，实现了数据统计 分析和绘制多种专题地图的功能，使分析结果更直观清晰【凋。程红亮开发了苏 州河流域污染源g i s 系统，并将其应用于规划苏州河流域污染源防治措施研究 嗍。 目前国内在利用g i s 进行危险源管理上正处于起步阶段，国家安全生产科技 发展规划( 2 0 0 4 - 2 0 1 0 ) 把基于g i s 的重大危险源监控管理软件列入1 0 0 项重点推广 技术之一【1 j ，目前国内关于这方面的研究有很多。张明广等开发了基于g i s 的重 大危险源风险管理辅助决策系统，利用g i s 技术强大的空间描述能力可视化重大 危险源管理涉及的众多地理要素，结合事故后果分析模型和g i s 技术的空间分析 功能，实现重大危险源风险分析和事故应急救援辅助决策，能有力地支持安全 管理部门的重大危险源监管工作 3 0 j 1 3 j 】。万祥云等建立了基于3 d g i s 技术的重大 危险源信息系统，以三维动态视景形象，直观地向用户展示重大危险源的现实 状态及事故模拟结果，实现了化工企业重大事故隐患及重大危险源多媒体信息 的数据管理、重大危险源危害程度评估的计算机辅助分析以及重大事故应急预 案的形象表述【3 2 j 。王建平等建立的基于g i s 的城市危险源管理系统，将城市危险 源信息与空间信息相结合，能够全面、及时地了解危险源分布，可视化地表示 第一章绪论 危险源发生灾害时影响的空间范围，快速估算可能的损失，为管理决策提供信 息【3 3 】。王丽等利用g i s 实现了危险源伤害范围的可视化，建立了城市危险源管理 数据库，并能对危险区域的人1 ：3 财产进行统计，实现了应急预案电子化1 3 4 1 。贾 颖等为青岛市某化肥厂成功开发了具有监视监测、预报预警、应急辅助决策和 处置工艺等一系列模块，涵盖安全保障的预防、预警、应急和处置的各个环节 的多模式重大危险源监控系统，实现了多参数实时监控、自动预警和应急辅助 决策【3 5 1 。郭向坤等以g i s 和数据库技术为基础，采用组件式集成二次开发方式， 开发矿山重大危险源管理信息系统，为矿山安全生产和管理服务1 3 6 】。王耕将g i s 技术应用在事故模拟预测与灾时应急方面，以大连市为例，建立了城市重大环 境风险事故应急救援系统1 3 7 1 。张予凡等开发的南京环境污染事故应急监测地理 信息系统利用南京市电子地图的地理信息，将环境污染事故应急监测数据库与 g i s 结合，并通过g i s 技术综合分析环境污染事故中风险源要素哪j 。 利用g i s 技术实施危险源监管的实际应用案例有：北京市先后两次开展全市 重大危险源普查，并逐步建立“北京市重大事故隐患及重大危险源信息管理系 统”。为满足政府日常管理和应急指挥的需要，依照北京市安全生产条例等 有关规定，2 0 0 5 年对原系统进行改造，提高重大危险源的监控水平。新的重大 危险源管理系统采用更加直观的北京市彩色遥感图，预留了实时监控需要的数 据接口，专业信息量增大，功能增强。在信息内容上，重大危险源类别由原来 的仅限于危化品的3 大类，增加到国家安监总局确定的9 大类；在系统功能上， 将增加重大危险源申报、自动辨识、评价分级、风险评估、分级监控管理、危 化品动态管理以及应急救援辅助决策支持等功能。 重庆市建立了重大危险源电子地图信息系统，其主要内容有：重庆市重大 工矿危险源分布图、重庆市重大煤矿危险源分布图、重庆市重大化工危险源分 布图、重庆市主城区重大危险源分布图，重庆市主城区重大天然气管网危险源 分布图、重庆市主城区重大危险品库危险源分布图、重庆市主城区重大c n g n 气站危险源分布图。该系统功具有数据和图片录入、数据和图片查阅、电子地 图显示、统计、打印报表等功能。 青岛建立的重大危险源监控管理系统( 监控中心) 包括一个总控中心，设 在市安监局，1 2 个分控中心设在市辖1 2 个区( 市) 安监局。总控中心通过电话 专线等形式定期与设在电信部门的托管服务器进行数据传递。各分控中心通过 i n t e m e t 与托管服务器进行连接，进行信息传送。相关企业通过权限设置可访问 8 - 第一章绪论 本企业重大危险源信息，并定期上报安全监督管理数据。总控中心服务器应用 平台基于地理信息技术，包括b s 和c s 两种结构形式，存储青岛市完整的重大 危险源基础数据，实现青岛市重大危险源安全监督管理完整功能，并为联动平 台提供基础数据。托管服务器仅包括b s 应用形式，主要是建立企业和主管部门 信息交流平台，存储主要数据包括重大危险源变更管理、设备维护数据、安全 检查报告、隐患整改等动态变化数据，通过这些数据，及时反应重大危险源安 全管理状况。 1 2 3 月格化管理概述 环境危险源的管理是城市安全的重要保障，环境危险源的管理也是城市管 理的一个方面。因此，在环境危险源的管理的研究中可以引入新思维，借鉴成 功的城市管理的方法。 城市网格化管理作为一种新兴的现代化城市管理模式，由北京市东城区首 创。它依托数字城市技术，通过“万米单元网格管理法”和“城市部件管理法”相结 合的方式，将城市管理要素划分为部件、事件；将城市管理范围以万米为单位 划分为若干网格，并将网格内的部件、事件数字化。通过整合政府管理资源， 市区联动，条块结合，行业联手，流程再造，建立“一个平台，两个轴心”( 即： 城市管理信息平台；城市管理监督受理中心，城市管理指挥处置中心) 的城市 管理新体制，将监督职能与管理职能分开，强化监督与服务，推进社区网格化、 信息数字化、服务市场化、管理民主化、市管理从粗放转向精细，从开环状相 闭环，从静态转向动态，从被动转向主动，从分散转向综合，以实现城市管理 精确、敏捷、高效、全过程、全覆盖。 中科院院士陈述彭对此给予了高度评价：这是我国数字城市技术应用领域 的重大突破，国际上也处于领先地位。这是我国首次提出的实际应用的城市地 理编码标准，填补了国内空白。”在美国拉斯维加斯举办的微软全球移动应用开 发合作伙伴大会上，微软总裁比尔盖茨特意介绍了中国北京市东城区政府运用 移动应用技术支持政府办公的业绩，并称赞这种城市管理新模式是一项“世界级 案例，【3 9 j 。 第一章绪论 1 2 a i 万米单元胃格管理法 万米单元网格管理法就是在城市管理中运用网格地图的技术思想，以一万 平方米为基本单位，根据属地管理、地理布局、现状管理、方便管理等原则， 将管理空间划分成若干个网格状单元，由城市管理监督员对所分管的万米单元 实施全时段监控，同时明确各级地域责任人为辖区城市管理责任人，从而对管 理空间实现分层、分级、全区域管理的方法。 单元网格划分的原则为： ( 1 ) 法定基础原则：单元网格的划分应基于法定的地形测量数据进行，其 比例尺一般以1 5 0 0 为宜，但不应小于1 ，2 0 0 0 。 ( 2 ) 属地管理原则：单元网格的最大边界为社区的边界，不应跨社区分割。 ( 3 ) 地理布局原则：按照城市中的街巷、院落、公共绿地、广场、桥梁、 空地、河流、山丘、湖泊等自然地理布局进行划分。 ( 4 ) 现状管理原则：单位自主管理的独立院落超过一万平方米时，不应拆 分，以单位独立院落为单元迸行划分。 ( 5 ) 方便管理原则：按照院落出行习惯，考虑步行或骑车方式便于到达。 ( 6 ) 负载均衡原则：兼顾建筑物、城市市政管理对象的完整性，网格的边 界不应穿越建筑物、市政管理对象，并使各单元网格内的市政管理对象的数量 大致均衡。 ( 7 ) 无缝拼接原则：单元网格之间的边界应无缝拼接，不应重叠。 ( 8 ) 相对稳定原则：单元网格的划分宜保持相对稳定。 1 2 3 2 城市部件管理法 城市部件管理法就是把物化的城市管理对象作为城市部件进行管理，运用 地理编码技术，将城市部件按照地理坐标定位到万米单元网格地图上，通过网 格化城市管理信息平台对其进行分类管理的方法。城市部件主要包括道路、桥 梁、水、电、气、热等市政公用设施及公园、绿地、休闲健身娱乐设施等公共 设旄，也包括门牌、广告牌匾等部分非公共设旌。 1 2 3 3 城市管理网格化的特点 城市管理网格化是一种创新的管理模式，通过创立“两个轴心”的管理体制， 再造城市管理流程，实现了城市管理由粗放、盲目、运动、落后方式向高效、 第一章绪论 敏捷、精确方式的转变，解决了职责交叉、责任推诿、多头管理等“政府失灵” 问题，进一步强化了政府的社会管理和公共服务职能，为建立城市管理长效机 制做出了有益探索，具有鲜明的首创性特征，在城市管理中具有信息化、标准 化、精细化、动态化等特点。 ( 1 ) 信息化 城市管理网格化集成现代信息技术，通过整合和应用g i s 、g p s 、r s 等多种 技术和各类业务平台，实现了城市管理全过程信息的实时传递与处理；实现了 技术支撑体制、体制保障技术应用的良性互动；支撑了整个系统流程再造，系 统的内生评价；支撑了精确、敏捷管理方式的实现，摆脱了过去为信息化而信 息化、信息化与生产和管理很大程度上脱节的怪圈，做到了需求引导信息化建 设，信息化建设带动政府管理效率的提高，使信息化建设落地”。做到了以信息 流调控人流、物流，实现了数字城市技术应用领域的创新。 ( 2 ) 标准化 通过城市管理网格化试点工作，在实践的基础上形成了一系列标准规范： 单元网格划分及编码规则、城市部件和事件分类与编码规则、地理编码等三个 产品标准和城市市政综合监管信息系统技术规范等标准。各地的城市管理网格 化建设工作都将要在标准的指导下进行，使城市管理网格化具有较高的标准化 和规范化，便于各地各系统的交流和扩展。 ( 3 ) 精细化 “细节决定成败 ，网格化管理就是从细节做起，实现精细型管理。城市管理 网格化使城市管理者对管理对象做到一清二楚，为维护城市公共安全提供了可 靠保障。新模式将城市管理部件准确定位并编码，通过城市管理监督员全天候 不问断巡查，不仅可以及时发现并上报各种城市管理部件和事件信息，还可以 在很短时间内完成对某类城市管理对象的专项普查；不仅可以及时发现问题， 而且可以及时处理问题，有效防止各种安全事故的发生。从而为维护城市公共 安全提供了可靠保障。 ( 4 ) 动态化 在网格化城市管理中，通过网格监督员动态实时的主动巡查、信息实时采 集传输；监督中心和指挥中心动态实时的监督、指挥处理；再加上动态、实时 的评价体系，使城市管理由被动转向主动，由静态转向动态【加】。 第一章绪论 1 3 课题研究内容 为了做好事故预防和环境应急，首先要了解环境危险源的基础信息以及周 边的环境信息。而我国尚未建立系统的针对环境危险源的数据库，缺乏对环境 危险源监管的工具以及环境污染事件发生预测的信息基础。因此，本论文针对 环境危险源的监管，突发性环境污染事故应急，以及环境危险源布局性风险等 问题，展开城市环境危险源信息系统开发的研究。 由国内外研究成果的综述可知，现阶段g i s 已被广泛应用于我国危险源的信 息管理，实现了危险源在地图上的定位和查询，对危险源的空间分析和缓冲区 分析，以及危险源属性数据的查询等功能。通过现有的研究已经开发出实用的 危险源地理信息和属性数据的管理系统，为危险源的监管提供了有力的工具， 但仍存在一些不足之处，有待改进。例如，现有的研究较少关注对危险源周边 环境信息的管理，或是查询不便，达不到应急响应的要求，以及缺乏危险化学 品信息查询功能等。而另一方面，城市管理网格化的成功推广和应用为本论文 的环境危险源信息管理研究提供了有价值的借鉴。 通过上文的分析和总结，本论文在开发基于g i s 的环境危险源信息系统的基 础上，进一步将网格化管理方法引入环境危险源的管理，以解决在环境危险源 的监管方法、环境危险源周边环境的信息查询、环境危险源的布局性风险形成 等方面存在的信息管理问题。研究的主要内容有： ( 1 ) 环境危险源的筛选：在现有资料的基础上筛选出本研究开发的信息系 统关注的环境危险源，并根据其危险程度对筛选出的环境危险源进行分级： ( 2 ) 基于网格化管理的环境危险源信息管理系统的框架体系的研究： 研究区域网格的划分：网格的合理划分不仅能优化信息的组织结 构，方便危险源周边环境信息的查询和环境危险源的监管，并能帮 助危险源的选址和土地使用规划的制定，以及应急资源的合理配 备； 信息需求分析和功能需求分析：分析系统和用户的信息和功能需 求，确定开发目标； 结构设计和图层设计：功能模块划分，并进行系统的结构设计和地 图图层设计； 关键技术：应用g i s 技术和空间数据库存储技术等； 第一章绪论 ( 3 ) 以上海市某行政区为例，通过研究区域网格划分、数据库构建、g i s 的二次开发等工作，开发基于g i s 和网格化管理的环境危险源信息系统，实现地 图操作和信息查询等功能。 第二章环境危险源的筛选方法 2 1 概述 第二章环境危险源的筛选方法 自1 9 8 2 年欧共体颁布了工业活动中重大事故危险法令以来，美国、加 拿大、印度、泰国等地都发布了相应的标准，1 9 9 6 年澳大利亚颁布了国家标准 n o h s c ：1 0 1 4 ( 1 9 9 6 ) 重大危险源控制。这些法规或标准与我国的重大危 险源辨识标准( g b l 8 2 1 8 2 0 0 0 ) 中辨识重大危险源的依据都是物质的危险性及 临界量，这种做法在技术上是合理的，操作方便【4 l j 。 通过对上海市的危险源进行辨识，我们发现在实际的操作中，按照我国的 重大危险源辨识标准辨识出的环境危险源情况千差万别。若将超过临界量的危 险源笼统地归纳为重大危险源，还不能体现出其具体的危险系数t 为应急预警 级别的划分带来困难。因此对环境危险源辨识和分级进行进一步探讨是十分重 要的。本章阐述了本研究采用的环境危险源辨识手段，并尝试提出了环境危险 源分级的方法。 2 2 环境危险源评价模型 2 2 1 环境危险源分类评价模型 按环境危险源一旦酿成事故后其污染环境的方式及人们相应采取的应急措 施归类，环境危险源可大致分为造成空气污染的危险源和造成水体污染的危险 源两大类。 ( 1 ) 空气污染型危险源 对空气污染型危险源而言，度量事故危害程度主要是考虑一旦发生事故其 最主要的直接危害是由于有毒有害气体泄漏扩散或爆炸危及周边人员的生命， 相应地周边的学校、医院、工厂、自然保护区等社会、经济与环境敏感点就会 遭殃，且离危险源距离越近越易受到危害。因此，将空气污染型危险源危险指 数( 1 a ) 具体表达为下式： 第二章环境危险源的筛选方法 竺m o i f , 3 半+ 莓纷+ ) ， 式中，m 为危险源危险物质储量( t ) ；肘j 为危险源危险物质l 临界量( t ) ；墨为 距危险源的半径( m ) ；q 、q 分别为对应于墨：5 0 m 、是：l o o m 、局5 0 0 m 三个 半径范围内的敏感点个数和人数，故i = 1 ，2 。3 ；5 0 0 是为使敏感点个数g 和人 员数日的重要性可比而设的加权系数； r 为危险源附近除本危险源自身的其他 爆炸性危险源的个数，因附近的爆炸性危险源( 通常在同一个企业里，距离在 l o o m 以内) 发生事故容易导致链锁反应，增加其旁边的危险源出事的概率；口a 为待定系数，是一个有量纲的量。 ( 2 ) 水体污染型危险源评级模型 水体污染型危险源的污染事故主要直接危害水体及相关的环境敏感因子。 将水体污染型危险源危险指数( 1 - ) 具体表达为： l = 吼詈( 五+ 易+ 墨+ 毛) ( 1 + ) o ( 2 2 ) 式中，m m o 及n 的含义与上式中完全相同，瓯亦为待定系数；骂至毛则 是反映事故可能危害到的主要环境敏感因子：q = 1 0 ，当受影响水体有饮用水源 保护区时，否则为1 ；t 乏= l o ，当受影响水体有养殖区或洄游产卵保护区时，否 则为1 ；如= 1 ，当受影响水体附近有基本农田保护区时，否则为0 ；= 3 ，当 受影响水体附近有中心城镇时，否则为0 ；q 到乜的赋值实际上就是度量不同 环境敏感因子的权重【4 2 】。 2 2 2 环境危险源系数评价模型 环境危险源系数评价模型是一种简化的评价模型，方法是根据重大危险源 辨识标准( g b l 8 2 1 8 2 0 0 0 ) 对环境危险源进行危险源系数的计算： ( 1 ) 单元内存在危险物质为单一品种时，危险源系数，的计算方法为： ，：旦 q ( 2 3 ) ( 2 ) 当单元内存在多种危险物质时 第二章环境危险源的筛选方法 ，：旦+ 鱼+ + 盟( 2 4 ) q i