（水利水电工程专业论文）水源地安全评价及保障措施研究.pdf

摘要 摘要 水是人类生活和生产活动中不可缺少的重要物质，也是不可替代的自然资源。饮 用水源与人类社会密切相关，获得安全饮用水是人类生存的基本需求和基本人权。水 源地的安全和应急能力也是一个国家和地区发展水平、生活质量和执政能力的重要标 志。 随着经济社会的持续发展，水环境污染问题日益严重，城市供水安全也受到了严 重威胁。同时，近年来频繁爆发的水源地突发事故也暴露了我国水源地应对突发事故 能力的不足。本文在总结相关领域研究成果的基础上，根据水源地的安全特性和影响 因素，同时综合考虑水源地应急能力，构建了一套水源地安全评价指标体系，并以固 城湖水源地为例进行实例研究，证明了该评价方法的实用性，最后根据评价结果提出 相应的安全保障措施。论文主要内容主要包括： 1 调查分析我国饮用水现状和水源地现状存在的主要问题，阐述了水源地安全的 重要性，并分析国内外水源地安全评价和安全保障措施的研究动态及其发展特点。 2 系统地介绍水源地安全的基础理论，主要包括水源地安全的定义、特性和影响 因素，并着重分析了水源地突发事故的定义、类型和特征，为水源地安全评价及保障 措施研究奠定了理论基础。 3 研究水源地安全评价体系建立的原则，根据水源地安全特性，建立了以水质安 全、水量安全、生态安全、运行安全和应急能力五项评价准则，以及在此基础上建立 的具有多个评价指标的一般性水源地安全评价指标体系。根据水源地安全评价的特 性，选择了基于a h p 的模糊综合评价作为评价方法。 4 在水源地基础理论研究的基础上，从工程和非工程两个角度提出安全保障措 施，并针对水源地突发事故从应急准备、应急响应和善后处理三方面探讨构建应急保 障体系。 5 结合高淳县固城湖水源地的实际情况，利用本文建立的水源地安全评价指标体 系对水源地进行模糊综合评价，并根据评价结果提出水源地安全保障措施。 关键词：水源地；安全评价；a h p 一模糊综合评价；安全保障措施；应急保障体系 a b s t r a c t f o r t h l y ，o nt h eb a s e o ft h ew a t e r - s o u r c e - a r e at h e o 拶，s a f e g u a r d i n gm e a s u r e sa r e p r o p o s e d ，w h i c hi n c l u d e se n g i n e e r i n gc o n s t l l 】c t i o na n dn o n - e n g i n e 硎n gm e a s u r e s a n dt h e n t h ee m e 唱e n c ya n ds a f e g u a r d i n gs y s t e n ni se s t a 【b l i s h e d ，w h i c hi sc o m p d s e db ye m e 唱e n c y p r e p a r a t i o n ，e m e 唱e n c yr e s p o n s ea n dp o s t - a c c i d e n tc o u n t e n n e a s u r e f i f u l l y t h es e c u t ys t a t u so ft h eg u c h e n gl a k ei se v a l u a t e db ym a k i n gu s eo fm e s e c u r i t ya s s e s s m e ms y s t e m a n dt h ec o u n t e 咖e a s u r e sa r ep r o p o s e da c c o r d i n g t ot h er e s u l t o ft h ee v a l u a t i o n k e yw o r d s ：s o u r c ew a t e ra r e a ；s e c u r i 哆a s s e s s m e n t ；a h p - f u z 巧c o m p r e h e n s i v e a p p r a i s a l ；s a f e g u a r d i n gm e a s u r e s ；e m e r g e n c ya n ds a f e g u a r d i n gs y s t e m 学位论文独创性声明： 本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取 得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论 文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同事 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 如不实，本人负全部责任。 论文作者( 签名) ： 丞查边2 0 0 8 年f 月爿汨 学位论文使用授权说明： 河海大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆、中国学术期刊 ( 光盘版) 电子杂志社有权保留本人所送交学位论文的复印件或电子文 档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被 查阅和借阅。论文全部或部分内容的公布( 包括刊登) 授权河海大学研究生 院办理。 论文作者( 签名) ：鍪茎塑2 0 0 8 年j 月冶日 第一章绪论 1 1 研究的背景与意义 1 1 1 研究的背景 第一章绪论 1 1 1 1 饮水问题的解决刻不容缓 2 0 世纪下半叶起，全球范围内的水资源短缺和水质恶化问题日益突出。提供 安全饮用水成了全世界面临的四大水资源问题之一。1 9 7 2 年，联合国第一次人类 环境会议把1 9 8 1 1 9 9 0 年作为“国际饮水供给和卫生十年”。1 9 9 6 年，联合国将“为 干渴的城市供水定为该年“世界水日的主题【1 1 。1 9 9 9 年，联合国在世界水日 即将到来的时候发出警告：“除非各国政府采取有力措施，否则到2 0 2 5 年，世界 上就将有1 3 的人口( 2 3 亿) 无法获得安全的饮用水。2 1 世纪被称为“水的世 纪”，水资源是本世纪最短缺的自然资源，是一个国家或地区综合实力与发展后劲 的重要组成部分。2 0 0 2 年“联合国持续发展首脑会议”将水危机列为未来十年人 类面临的最严重的挑战之一和优先发展的五大领域之一。获得安全饮用水是人类 的基本需求和基本人权，如何让人类公平享有必需的水资源是当今世界的一个热 点问题【2 1 。 我国水资源总量为2 8 4 1 2 亿m 3 ，位于世界第六位，但是人均水资源占有量却 不足2 2 0 0 m 3 ，仅为世界平均水平的3 0 ，再加上时空分布不均，全国各地的人均 可用水资源差距更大。统计资料表明，我国6 6 1 个建制市中，目前有4 0 0 多个城 市常年供水不足，其中1 1 0 个城市严重缺水。“水量型”缺水尚可以通过工程措施 来缓解，社会经济的发展却导致了更为严重的问题“水质型缺水。由于忽 视了水环境保护，大量水域被污染，国内一部分城市水源污染严重，有关资料显 示，全国9 0 以上城市的水域已受到不同程度的污染，4 7 的河段水质已超过i i i 类标准，一半以上的淡水水体己被严重污染而不能使用。饮用水水质带来的危害 正在影响着3 亿多人民群众的身体健康。 饮用水安全问题引起了党中央和国务院的高度重视以及社会各界的广泛关 注。胡锦涛总书记在2 0 0 5 年中央人口资源环境工作座谈会上指出水利工作“一定 要把切实保护好饮用水源，让群众喝上放心水作为首要任务”；温家宝总理在十届 1 河海大学硕士学位论文 全国人大三次会议上做政府工作报告中指出：“我们的奋斗目标是，让人民群众喝 上干净的水 并提出要“加强对城乡污染源的监控，保护饮用水源地，保障 群众饮水安全”。“十一五”期间，中央将投资3 2 0 亿元用于解决3 亿农村人口的 饮水安全问题，投资强度较“十五”期间增加了2 倍。我国政府按照联合国千年 宣言的要求，承诺在2 0 1 5 年基本解决饮水安全问题。 1 1 1 2 水源地现状不容乐观 供水是城市基础设施的重要组成部分，它既是城市形成的必要基础，也是城 市发展的“血液，它是城市兴衰及容纳能力的标志【3 】。水源地作为供水系统最重 要的组成部分，对城市的安全供水起着举足轻重的作用。一个安全的水源地不仅 要在一定的持续时间内能保证原水的水量和水质，而且还要能够具备对胁迫的恢 复能力，即应对事故的能力。目前我国的水源地现状不容乐观，在水质、水量、 管理等方面都存在着不少问题，具体表现如下： ( 1 ) 水源地污染严重 目前我国饮用水水源地普遍受到不同程度的污染，且有日益加剧的趋势，涉 水疾病种类增多，发病率明显升高，威胁着人民的生命健康【4 1 。2 0 0 5 年全国1 1 0 个环保重点城市针对3 6 0 个集中式水源地进行水质监测，监测结果表明，水源地 水质达标率为8 0 ；河流型水源主要污染指标为粪大肠菌群，湖库型水源主要污 染指标为总氮。前水利部副部长翟浩辉在全国城市饮用水源地安全保障规划审查 会开幕式上的讲话指出，在调查的6 6 1 个城市4 5 5 5 个集中饮用水水源地中，有 6 3 8 个饮用水水源地水质不安全，影响了5 6 0 0 多万人。此外，全国以地下水源为 主的城市，地下水几乎全部受到不同程度的污染【5 】。2 0 0 3 年最新调查数据显示， 我国约有一半城市地下水污染比较严重，7 0 0 0 多万人仍在饮用不符合饮用水水质 标准的地下水。以上种种数据表明，水污染己成为影响我国饮用水水源地安全的 首要问题，这不仅加剧了我国水资源短缺，且严重影响了居民的身体健康。 ( 2 ) 水源地水量匮乏 近年来，我国北方地区持续干旱，华北、西北等地区缺水程度严重，一些城 市出现水荒。在3 2 个百万人口以上的特大城市中，有3 0 个长期受缺水困扰【6 】。 缺水问题在经济发达，人口集中的地区尤为突出。供水不足，不仅带来巨大的经 济损失，还给城市居民生活造成许多困难和不便，成为城市生活的一种隐忧。随 着我国城市化进程的逐步推进，城市供水人口数量和单位人口用水量的不断增加， 2 第一章绪论 水源地的供水压力将进一步加剧，水量匮乏的问题将成为制约经济和社会发展进 步的主要因素。 ( 3 ) 水源地管理不力 目前与水源地管理相关的部门较多，有水利部门、建设部门、环保部门和地 方、流域工程管理部门等，多龙管水的局面导致了水量调度与水质管理分离、原 水管理与供水系统管理分离、工程建设管理与水质管理部门分离的状况。 虽然目前已经有国家颁布的中华人民共和国水法、饮用水水源保护区污 染防治管理规定等法律法规，部分省市也相继出台了地方性水法规，但是大部 分城市水源地保护法制仍然不健全，水法规体系不够完善，缺乏专门的水源地保 护法律规范。 ( 4 ) 水源地应急体系薄弱 水源地突发事故往往具有随机性，目前我国大部分水源地尚未建立完善的应 急机制，突发事故发生时往往没能及时发现并加以控制，严重影响了人们的正常 工作和生活。2 0 0 5 年，松花江水污染事件就给人们敲响了警钟。1 1 月1 3 日中国 石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸事故，事故发生之后，由于对灾难危害的估量 不足，剩余的化工原料、爆炸残剩物、爆炸烟尘的飘落物等被冲入下水管道，并 排向松花江，造成松花江沿岸居民断水数日的严重后果。 造成水源地应急反应较慢的原因主要有以下三个方面： a 水源地多龙管水的局面导致了水源地工程管理、水质管理、调度管理和城市 供水管理等职能分离，部门分离导致了信息分割，突发事故发生时，由于无法在 丰富的信息基础上进行决策，反应速度较慢，统一行动较难，容易贻误最佳的治 理时机； b 水源地水质监测系统不健全，目前水源地监测大多是监测部门在水源地附 近建立断面监测点进行常规旬测旬报，监测手段较为落后，且水源地监测站网还 存在着大量盲区，不能全面反映水源地质量状况。这些现状距离水源地应急反应 的要求还有一定的差距，突发事故发生时，不能迅速及时地做出反应。 c 目前大部分城市水源地类型较单一，且没有合理地规划应急备用水源，当现 有水源遭受事故不能立即恢复供水时，城市将陷入断水的困境中。 ( 5 ) 公众参与意识不足 公众参与将在很大程度决定水源地环境制度能否有效地实行。广泛的公众参 气 河海大学硕士学位论文 与能够降低交易成本和管理成本，可以确保决策者了解公众的意见，并通过各方 的合作来协调多目标、多部门、多地区和多利益集团之间的关系。目前水源地的 保护普遍缺乏公众参与，水资源的使用者和供应者之间只有买卖关系。无论是通 常意义下的水资源保护还是应急情况下的对策，公众都没有强烈的参与意识【7 1 。 1 1 2 研究的意义 1 1 2 1 水源地保护的重要性 水是城市生存的要素，清洁、充足、稳定的水源是城市发展的基础保障。在 城市化进程日益加速的当今社会，城市对水的依赖性越发明显。饮用水安全问题， 直接关系到广大人民群众的健康。切实做好饮用水安全保障工作，是维护最广大 人民群众根本利益、落实科学发展观的基本要求，是把以人为本真正落到实处的 一项紧迫任务。 提供安全充足的水源是水源地的首要任务。如果水源地没有良好的保护措施， 安全供水将无从谈起。所以确保水源地安全，对于保护和改善生态环境，保护人 类的生存和发展，促进经济社会持续、稳定地发展具有重要的意义。 1 1 2 2 水源地安全评价的意义 水源地作为饮用水的源头，对保障饮水安全起着举足轻重的作用，其安全程 度也是一个国家和地区发展水平和生活质量的重要标志。一般地，人们往往把水 源地安全与水质、水量安全等同起来，常规的水源地安全评价也大多集中在这两 方面。近年来，水源地突发性污染事故频繁爆发，其中几起甚至造成停水数日的 严重后果，影响了人们正常的工作和生活。人们开始意识到必须从更全面的角度 来审度水源地安全问题，水源地日常管理维护，事故预测评估以及应急反应也应 该被纳入水源地安全评价的范畴。 饮用水源地安全评价是根据水源地安全影响因子与社会经济、生态环境之间 的相互作用关系，确定水源地安全评价指标，建立评价模型。通过水源地安全评 价可以让管理部门更好地了解水源地安全状况，分析水源地水质变化趋势和各种 潜在风险，推动水源地保护工作的开展，保障人民群众饮水安全。 1 1 2 3 水源地安全保障措施研究的意义 水源地安全是一个动态发展的不稳定状态，它容易受外界因素的影响，流域 污染源、生态环境、气候等都将破坏水源地的安全。因此应该重视水源地安全保 4 第一章绪论 障措施的研究。水源地安全保障不仅要在日常运行中常规保护，还要针对水源地 突发事故建立应急保障体系。突发事故的实质是通过威胁城市水源地环境安全来 影响城市供水的城市安全问题。近些年来，随着国内多起重大水源地突发性污染 事件被公开报道，公众对饮水健康的关注程度日益提升，人们在深切地体会到水 源对一个城市的重要性的同时，也充分意识到建立完善的水源地应急反应机制的 必要性【9 1 。 尽管突发事故的发生具有随机性和不确定性，但是人们在总结以往经验的基 础上，可以在一定程度上分析出突发事故的诱因和前兆【i 们。因此在突发事件还没 有爆发的情况下，通过对以往类似或相关事件的总结分析，制定出应对措施，形 成应急保障体系，在突发事故发生时就可以做到有法可依，有备无患。 1 2 国内外研究进展 1 2 1 水源地安全评价国内外研究进展 1 2 1 1 国外研究进展 国外饮用水源地评价工作具体，实用性很强。评价程序大多包括以下几个方 面：a 确定评价的范围；b 确定评价的对象和影响因素，并进行基础资料的收集， 如污染源调查等；c 对评价水体作为饮用水源的适宜性进行评价，如水质评价、风 险评价等；d 向社会发布评价结果，并提出相关保护措施，对政府管理部门提出 建谢引。 美国于1 9 9 6 年对安全饮水法案进行修正，要求国家确立并实施水源评价计划 ( s o u r c e 、t e ra s s e s s m e n tp r o g r a m ，简称s w a p ) 。s w 八p 要求各个州针对取 水口划定饮用水源保护区，并在保护区内确定主要污染物，分析公共供水系统的 敏感性【12 1 。 加拿大利用水质指数法( w a t e rq u a l i t yi n d e x ) 法对水体进行评价，将水体赋 予不同的分值( o 1 0 0 ) ，据此将水体划分为极好( 9 5 1 0 0 ) 、好( 8 0 9 4 ) 、中等( 6 0 7 9 ) 、 及格( 4 5 4 9 ) 、差( 0 4 4 ) 等5 个级别，对不同级别的水体采取不同的水处理工艺 或者放弃水源地的供水能力【13 1 。 欧盟制定的地表水体取水导则( t h es u r f a c ew a t e r a b s t m c t i o nd i r e c t i v e ) 根据 水体满足公众饮用水的处理水平及取水的适宜度将水体分为以下类别：a l 类水体 5 河海大学硕士学位论文 仅经过简单的物理处理和消毒就能满足饮用要求；a 2 类水体需要经过常规的物理、 化学处理，消毒以满足饮用要求；a3 类水体需要集约化的物理、化学处理，附加 处理措施和消毒手段才能满足饮用要求13 1 。 目前国外水源地研究已经超越了对水源简单描述的阶段。微观上转为水源地 开发与水源水质关系的内在机理研究，宏观上转为对水源地规划管理的研究。目 前水源保护已经呈现向土地利用调控转变的趋势，将水源保护纳入水资源集成管 理的范畴【1 4 - 15 1 。 法国政府自国家层面上按水系分成六大流域，各自流域委员会和流域管理局 管理本流域内水资源，而后由地方层面进行详细规划。 新西兰3 0 个自来水公司与国家农业与环境中心合作重新规划水源地，调整部 分种植用地为自然保护区。同时针对国家水源地管理的实际需求，制定水源检测 和分级框架草案，作为水源地评价的基础文件，并在此基础上进行地表水体作为 饮用水适宜性的等级评价，同时将评价结果向社会发布，并根据评价结果提出相 关保护措施【3 1 。 1 2 1 2 国内研究进展 我国对饮用水源地安全评价研究还处于起步阶段，对于饮用水源地安全尚无 明确定义，相关评价工作主要是单纯的水质评价、污染源控制、生态状况等方面， 较少考虑水源地的综合评价。 。 目前水质评价工作参照地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ，普遍采用单 因子评价方法。此法采取最差项目赋全权，无法给出水环境质量综合状况。同时 我国水源地水质检测制度和数据处理也存在缺陷，难以有效揭示水源地水质变化 以及识别水源地部分水质指标高峰出现的原因，导致水源地水质评价结果差异性 较大。针对这一状况，申献辰、杜霞、邹晓雯在国家地表水环境质量标准的基础 上研制出了一套水质分类、分级的综合指数系统。该指数系统包括评价依据、综 合指数的计算以及评价结果的水质含义和报告方法等16 1 。曾艳芹( 2 0 0 6 ) 年提出 在水质评价中，引入模糊数学来刻画水质分界线，通过建立模糊综合评价对水质 进行评价【17 1 。 在污染源控制方面，卢卫( 2 0 0 3 ) 在对浙江省主要饮用水源地背景资料基础 上，通过污染物总量控制指标分析了水源地水环境承载能力，并提出了提高水源 地水环境承载能力的措施【1 8 】；朱红云等( 2 0 0 4 ) 选取饮用水源地上下游l k m 岸线 6 第一章绪论 利用、饮用水源地上游1 k m 5 k m 岸线利用、饮用水源地下游1 k m 5 k m 岸线利 用、饮用水源地腹地土地利用为经济因子，根据土地利用类型、利用强度和是否 有排污口将四个因子划分为不同的层次，采用特尔菲法赋权，对江苏沿江2 6 个饮 用水源地的生态安全进行评价19 1 。 目前国内针对水安全综合评价的研究较多，其方法对于水源地安全评价具有 一定的借鉴意义。 张巧显等( 2 0 0 2 ) 运用系统分析的理论和方法，分析了中国水生态安全系统 的特征及各组分间的相互作用，建立了中国水安全动态模型。模型从生命安全、 经济安全、粮食安全、生态系统安全、环境安全和社会安全等六个子安全出发， 按常规发展的模拟、技术革新模拟、体制改革和引为诱导模拟以及水资源可持续 利用模拟四种不同情景下进行系统模拟【2 叭。 韩宇平，阮本清( 2 0 0 5 ) 在对水安全概念充分理解的基础上，构建了一个具 有层次结构的区域水安全评价的指标体系，并利用半结构化的决策理论与模糊优 选方法对区域水资源持续利用方案进行评价【2 1 1 。 刘国香( 2 0 0 5 ) 以山东省为例，建立了水安全评价体系，该体系包括饮用水 安全、水控制安全、水生态环境安全、水管理安全以及水供需安全等五大部分共 二十二项影响指标，采用层次分析法确定其权重，利用多层次多目标优选模型和 模糊综合评价模型，对水安全状况进行相对和绝对两种评价2 2 1 。 陈绍金( 2 0 0 5 ) 研究了水安全系统的评价与预警问题，构建了评价与预警的 指标体系，提出了运用层次分析法( a h p ) 法和距离指数综合分析法评价水安全 系统，运用系统动力学( s d ) 对水安全系统进行预警【2 3 1 。 王琳( 2 0 0 5 ) 将层次分析法与“压力状态一响应( p s r ) ”模型相结合，建立 辽河流域水安全评价指标体系，并利用数学模型，以辽河流域内主要河段和城市 为研究对象，进行区域尺度的水安全质量状况综合评价，计算各个评价单元水安 全综合指数，划分安全等级【2 4 1 。 卢敏( 2 0 0 6 ) 基于d p s r 原理建立了小城镇水安全评价指标体系，采用集对 分析理论对其不确定性进行分析，并根据其原理建立了水安全评价排序模型【25 1 。 黄乾( 2 0 0 7 ) 结合熵理论与模糊物元理论，建立了基于熵权的水安全模糊物 元模型，根据水安全评价的特点和评价区域的实际情况，构建了区域水安全评价 指标体系，并利用水安全模糊物元模型对水安全体系中2 3 个指标进行评价【2 6 1 。 7 河海大学硕士学位论文 1 2 2 水源地安全保障措施国内外研究进展 1 2 1 1 国外研究进展 ( 1 ) 安全保障措施 目前，国外水源地管理体制可分为三类：一类是以地方行政区域管理为基础 但不排除流域管理的管理体制，如美国、加拿大等；一类是按照水系建立流域机 构以自然流域管理为基础的管理体制，如英国、法国等；一类是按照水的不同功 能对水资源进行分部门管理的管理体制，如日本【2 7 1 。 德国以饮用水为生活的第一物质材料，水源保护区的建立和保护是一项法律 程序。相关法律有地下水水源保护区条例、水库水水源保护区条例和湖 水水源保护区条例。各洲政府参照这些保护条例颁布自己的水法【2 引。 日本流域管理的一个鲜明特点是注重流域立法，把法制建设作为流域管理的 基础和前提。目前法律体系包括流域管理的专门法规河川法和在各种水法规 中有关流域管理的条款【2 9 1 。 加拿大在地表水源保护上采用生态系统与集水区管理，其中生态系统管理强 调了水资源管理应更多关注水系统而非水资源本身，而集水区管理则强调地方分 权，突出分担决策、相互合作、引入利益方等措施【3 0 1 。 美国水源管理强调流域管理、水源管理和净水处理三者的有机结合，比较成 功的典型是“美国流域计划管理机构”【3 1 1 。欧盟也在这方面做出尝试，于2 0 0 0 年制定了水资源管理框架指导方针【32 1 ，提出了基于流域管理的水资源政策。 国外在水源地经济补偿上做了许多尝试，如德国生态补偿主要是靠洲际间横 向转移支付；瑞典、比利时等国家也以各种与环境有关的税收( 绿色税) 等形式 对生态环境进行补偿【3 3 】；美国为提高水源地上游地区居民对水土保持工作的积极 性，采用了水土保持补偿机制；纽约市将税收政策作为控制环境与经济协调发展 的有效工具，一方面将最接近水源的土地购买收归国有，另一方面对水源地地区 进行经济补贴【34 1 。 ( 2 ) 应急保障体系 美国是较早认识到城市饮用水源突发污染危害并迅速开展相关应急管理研究 和实践的国家。1 9 7 6 年制定了国家紧急状态法作为专门应对公共突发事件的 法律，也适用于饮用水源突发污染事件的应急管理【35 1 。在“9 1 l 事件之后，恐 8 第一章绪论 怖主义袭击也成为了饮用水源的威胁之一。美国2 0 0 2 年制定的公众健康安全和 反恐准备及应对法( 2 0 0 2 ) 包括了饮用水源保护的内容，在饮用水源易损性评估、 突发事件应急反应，信息交换和水源安全技术开发方面提出了要求。美国饮用水 源突发污染事间应急管理是在美国政府运作机制的框架下运行的，分别在联邦政 府、州政府和地方政府三个层次上开展应急管理工作3 6 1 。 美国和日本的自来水厂在原有传统处理工艺的基础上增加膜滤技术深度处 理，这一措施可以对污染水体进行紧急处理，保证安全供水【37 1 。 国外在城市水源地环境安全及突发性污染事件的相关研究方面，c h r i s t o p h e r 等探讨了水源供应的主要威胁，解决方案及突发性事件的第一应急反应机制问题 【3 8 】；j a m e sp d o b b i n s 等对内河航运事故性污染的风险管理，进行了决策支持系统 的开发，建议通过一些先进的及时通讯、定位、检测、模拟技术、实施快速应急 救援，对敏感区域重点考虑和保护，并以密西西比河下游某河流为研究区域，对 其进行案例模拟f 3 9 1 。 国际上，欧洲多瑙河流域的德国、奥地利、捷克等9 个国家的相关研究机构 和政府部门专门针对多瑙河这一跨国河流的突发性事故设计了“多瑙河突发性事 故应急预警系统”，经过不断的更新和改进，现已具有快速的信息传递能力，较为 完备的危险物资数据库，较为准确的污染物影响模拟水准，逐渐成为多瑙河突发 性污染事故风险评价和应急响应的主要工具【9 】。预警系统应 x 河海大学硕士学位论文 保护管理条例【33 1 。 水源地环境保护和经济发展需要不可避免地存在一定的矛盾，特别是在生态 较为敏感的小城镇。针对这一矛盾，黄群芳，董雅文，张运林( 2 0 0 4 ) 提出水源 地城镇生态建设方案，主要措施有：建设以“水、绿”为主体的生态景观格局； 实行轮休轮养、资源保护与增殖的生态养殖方式；发展生态种植业；恢复沿湖水 生植被；实施农业化学品的减量化工程；对农业农村固体废弃物进行集中化处理 和资源化利用；对城乡生活污水进行处理【4 。 鉴于黄浦江上游水源地保护压力巨大，而相应的环境管理措施相对薄弱的现 状，王虹扬，王敏，杨泽生( 2 0 0 6 ) 提出构建水源地管理层、操作层和协调监督 层，并通过三者间的协调合作来优化水源地的综合环境管理。同时结合水源地实 地情况，提出通过流域常规管理、企业经营市场化和转换政府管理职能相互结合， 充分调动各个层面的水源保护工作的积极性【4 2 1 。 我国多数流域尚未建立水源地生态补偿机制，仅有少数地区在摸索试行。如 负责给广州、深圳和香港供水的东江流域，经过多次协商与协调，建立了流域上 下游区际生态效益补偿机制，广东省每年拿出1 5 亿元，交给上游江西省寻乌、 安远和定南三县，用于东江源区生态环境保护【4 3 1 。 ( 2 ) 应急保障体系 突发性污染事件是近年来才得到广泛关注的水源地风险问题。资料显示，自 2 0 0 5 年松花江事件至2 0 0 6 年底，我国共发生了1 4 0 多起水污染事故，国家环保 总局发布的2 0 0 6 年全国十大环境污染事件，有7 起与水环境污染有关，其中有4 起直接影响到附近居民的饮用水安全【4 4 1 。我国目前已有一些地区建立水源地水质 预警系统，如天津自来水公司原水预警系统和汉江武汉段水质预警系统，主要用 于藻类水华爆发预测【33 1 。 孙晓明，杨齐青( 2 0 0 6 ) 等在环渤海地区水资源供需平衡分析的基础上，分 析主要城市建立地下水应急供水系统的必要性，提出建立地下水应急水源地的原 则，并根据水文地质条件，地下水开发现状和开采技术条件，对应急水源地选取 进行了综合分析，对3 3 处拟选水源地进行了初步评价，为进一步勘查应急水源地 提供了依据【4 5 1 。 阮仁良，张勇( 2 0 0 6 ) 在论述城市水源地突发性污染事件的主要研究内容的 基础上，针对黄浦江上游水源地突发性污染事故提出应急处置预案，并着重从水 1 0 第章绪论 资源调度和管理的角度提出以下措施：实现数据的实时采集，构建数字化黄浦江； 建立预警预报体系，构筑常规污染控制和突发污染事故的预防体系；实施原水取 水口和备用取水口的联合运用，实现以空间换时间的避污措施【4 6 1 。 张勇，王宇东、杨凯( 2 0 0 7 ) 分析了水源地突发污染事件的“事先、事发、 事中、事后”4 个阶段的应急反应过程，初步探讨了水源地突发污染事件的应急 预案编制方法及应急机制设置方式，提出了“应急中心附属组织式的应急机制， 为我国建立和完善饮用水源突发污染事件应急管理体系提供了参考【4 7 1 。 许伟，钱谊，戴科伟等( 2 0 0 7 ) 从风险源的辨识与评价、应急能力和资源的 评价、应急预案的目的和适用范围、预案级别、预警机制、应急响应措施六个方 面构建了污染事故应急预案框架，并以昆山市唯一的饮用水水源地傀儡湖为 例编制水源地应急预案，提出分级响应的应急措施【4 引。 1 3 主要研究内容 本论文研究的主要内容包括以下几个方面： ( 1 ) 水源地安全的基础理论。从水源地安全的定义出发，探讨水源地安全的 特性和影响因素，并着重分析了水源地突发事故的定义、类型和特征； ( 2 ) 建立水源地安全评价系统。从评价指标体系的含义和建立的原则出发， 根据水源地安全的影响因素，构建了由目标层、准则层及指标层组成的多层次水 源地安全评价指标体系，并通过比较几种常见的多指标评价方法，选定a h p 模糊 综合评价作为水源地安全的评价方法； ( 3 ) 在水源地基础理论研究的基础上从工程和非工程两个角度探讨水源地安 全保障措施，并针对突发事故从应急准备、应急响应和善后处理三个方面构建水 源地应急保障体系。其中应急准备是基础，应急响应是核心，善后处理则是补充； ( 4 ) 以高淳县固城湖水源地为例，进行水源地安全评价，并根据评价结果针 对固城湖提出水源地安全保障措施。 论文基本框架如图1 1 所示。 第二章水源地安全的基础理论 第二章水源地安全的基础理论 水源地按照其存储位置可划分为地表水源和地下水源，其中地表水源又可以 分为河道型和湖库型，本文着重针对湖库型水源地展开讨论。目前国内对水安全 的内涵讨论比较多，观点也比较完善，而对于水源地安全却缺少一个完善的定义。 一般认为，只要能保证水质安全、水量充足，则水源地是安全的。事实上，供水 一般只是水源地的一个主要功能，防洪、航运、灌溉等也是水源地常见功能，水 源地安全运行应该建立在各个水体功能协调发展和充分发挥的基础上。 近年来，国内爆发多起重大水源地突发性污染事故，一大堆触目惊心的统计 数据让人们意识到水源地安全不能局限于水源地的安全运行上，水源地监测系统 预警能力与备用水源地供水能力也应该被涵盖于其中。 因此，本文拟对水源地安全定义如下：水源地安全是指一个地区饮用水源地 能够提供充足优质稳定的水源，可以满足区域当前和可持续发展的需求，同时水 源地运行状况良好，各项功能协调发展，在突发事故发生时有关部门可以迅速作 出应急反应，通过采取应急措施，启动备用水源地保证供水安全。 2 1 水源地安全的特性 水源地安全既包括水的自然属性，也包括水的社会属性，既有一般水资源安 全的共同特点，也具有明显的自有特征。水源地安全的主要特性包括【9 】【1 3 】： ( 1 ) 整体性 水源地的水量短缺、水质恶化是影响水源地安全的主要因素，这与由于供水 不足而引起一系列社会经济和生态环境问题是相互联系、相互影响的有机整体， 任何一个环节出现问题，都有可能导致整个水源地安全系统的震荡。如若由于城 市水源地保护不当，将使得水源地水质恶化，引起城市供水危机，并进一步引发 社会经济危机。因此，对于水源地安全问题，要从系统的角度进行综合整体的考 虑和分析。 ( 2 ) 动态性 水源地安全处于不断的运动和变化之中。不同区域不同时期可能会面临不同 的水源地安全问题。由于气候原因，遭遇连续干旱年或特早年将导致水量不足； 13 河海大学硕士学位论文 目前水源地多为开放式水源地，不少河道型水源地还同时担负着航运功能，如若 保护不当，极易出现船舶漏油事件，污染水质。因此水源地安全是个动态的概念， 在某一时期水源地安全状况良好的区域有可能在下一阶段就面临巨大的供水危 机，因此应该以发展、变化的观点来看待水源地问题。 ( 3 ) 不可逆性 水源地水资源和水环境对人类活动的支撑能力有一定的限度，一旦超过自身 修复的能力，将造成不可逆转的后果，因此对于水源地安全问题应该未雨绸缪， 尽量防范于未然。 ( 4 ) 随机性 水源地安全受气候因素、社会经济、生态环境、人类活动等多方面因素的影 响，一方面影响因素众多，另一方面各因素相互作用复杂，加上人类认识水平的 局限，导致水源地问题呈现随机特征。 ( 5 ) 复杂性 水源地安全系统是涉及资源、社会、环境等要素的复杂系统，系统内部因素 众多，彼此关系错综复杂，很多因素难以精确表达，加之水源地安全的概念、理 论以及研究方法体系尚不完备，使得水源地安全问题呈现高度的复杂特性。 2 2 水源地安全的影响因素 提供优质充足的水源是饮用水水源地最基本也是最重要的功能，因此水质和 水量是衡量水源地安全性主要的评价指标。引起水质恶化，水量不足的突发事故 是水源地安全的主要影响因素。 ( 1 ) 流域污染源 水源地污染源类型主要分为外源污染和内源污染两种类型。其中外源污染根 据污染来源及污染物特性又可以分为点源污染和面源污染。 点源污染主要包括工业企业、居民生活、规模化畜禽养殖场等污染源，以及 对水源地造成污染的固定点源，如垃圾转运站、垃圾填埋场、油库等违章建筑物 及其他建设项目等。面源污染指由于农业农药喷洒、施肥、农村生活排水、石油 开采、自然污染物、降雨径流、大气沉降等因素引起的流域大面积污染，具有分 布广、量大、分散、不便于控制等因素。 内源污染是指来源于水体本身的污染物，主要是由养殖、旅游、船舶、污染 1 4 第二章水源地安全的基础理论 物底泥等引起。对于底泥污染物，其特点是释放、污染持久，恢复缓慢；而对旅 游、船舶等水上活动引起的污染，则有流动性大、不易控制等特点。2 0 0 7 年“太 湖蓝藻之祸 就是一个典型，持续的内源污染导致了水体富营养化，在持续高温 的天气下蓝藻大量爆发。 ( 2 ) 气候原因 当遭遇连续干旱年或者特早年时，将出现河道水位低，湖库蓄水不足等旱情， 这将严重影响水厂的正常供水。 即使在汛期，洪水也会对水源地产生重大影响。当洪水接近或超出水源地可 以承受的范围时，防洪形势严峻，鉴于防洪安全的重要性，水库调度等工作应优 先服务于防洪安全。受流域降雨和径流的影响将使水量调度频繁，水源地水质情 况将发生较大变化，这将影响到水源地的正常供水，对人民群众的安全构成严重 威胁。 ( 3 ) 生态环境 在城市化和工业化发展进程中，一些地区盲目发展高耗水、高污染的产业， 有的污染严重的企业甚至建在水源地附近或保护区内，恶化了包括饮用水源保护 区在内的地区的生态环境。 同时水土流失也是影响水源地安全的重要因素。水土流失降低了土壤持水能 力，减少了地下径流，导致水资源的时空分布严重不均【4 9 1 ；此外还将造成流域降 雨时期泥沙下泻，淤积江河湖库，加之暴雨径流加速汇集，降低了调蓄和行洪能 力。流域植被遭到破坏后，化肥、农药等面源污染物更容易随降雨径流进入水体， 加速原水水质污染13 1 。 ( 4 ) 运行状况 一般地，供水只是水源地的功能之一，水源地往往还兼具航运、灌溉、旅游 等其他功能。这些功能的运行状况将会对水源地的水质和水量产生一定的影响。 同时管理人员的整体素质也将影响到保护措施的落实与否。因此水源地的安全应 该建立在各个功能良性运行，协调发展的基础上。 ( 5 ) 应急能力 水源地突发事故作为一个概率事件，从根本上讲是难以完全避免的，是一种 必须学会与之共存的环境风险事件9 1 。近年来，水源地突发性事故频发，事故带 来的严重后果，使人们对水源地突发性污染事故有了直观的认识，对其后果也有 15 第二章水源地安全的基础理论 ( 2 ) 按风险源发生的位置特点分为三类：1 ) 位置固定的风险源。主要包括 工业污染源、废水处理厂、危险有毒化学品仓库、废弃物填埋厂、装卸码头等。 这类污染以化学污染为主，从局部由点及面逐渐扩散。2 ) 位置移动的风险源。主 要特指水体中的航运船舶或者沿岸公路上行驶的货运车辆发生交通事故时，燃油 溢出或者车( 船) 载货物倾翻入水。这类事故在发生位置、时间、泄露物质、泄 露量等方面都具有不确定性。3 ) 流域性风险。主要指由潮汛、水灾引起的大面积 污染或者连续干旱年、特枯年引起的大范围枯水。这类风险可能会造成大规模、 整个流域的污染。它属于整个流域的水文现象，受人类的干扰不是很强，发生前 可能会有一定的预兆，甚至有周期性预测的可能。 ( 3 ) 按照主客观因素所占的不同比重分为三类：1 ) 主观因素起主导。恐怖 分子有计划、有阴谋地对水源地的破坏属于这类事故的典型。2 ) 主客观因素相结 合，一般地，交通事故造成的污染事故是气候、路面等外界因素和人为操作失误 等诸多原因导致的交通事故。3 ) 客观因素起主导。这类灾害是不可抗拒的，比如 连遇干旱年、洪水灾害等。 ( 4 ) 按照污染物性质及常发生的方式分为四类：核污染事故，溢油事故，有 毒化学品的泄漏、爆炸、扩散污染事故，非正常大量排放废水造成的污染事故。 2 3 3 特征 水源地突发事故不同于一般事故，具有其鲜明特点，具体有： ( 1 ) 事故的不确定性 水源地突发事故一般是不确定，且难以预测的。不确定性主要体现在发生地 点、时间、水域性质、污染源和危害性等方面。人类活动的不确定性、自然现象 的突发性、人类认识客观世界能力的局限性等致使突发事故的发生率提高。这就 要求水源地的预警系统和监测队伍时刻保持警惕性，一旦有突发事故，立刻进行 迅速有效的处置解决。 ( 2 ) 事故的不可避免性 突发事故在一定程度上是不可避免的，这是由事故发生的不确定性决定的。 因此在水源地保护措施中应该重视对各种潜在威胁研究，力争将危险性降到最低。 ( 3 ) 形式的多样性 由于突发事故中污染源和特干旱年的不确定，导致了突发形式和后果的多样 1 7 河海大学硕士学位论文 ( 6 ) 定性与定量结合 指标体系应尽量选择可量化指标，难以量化的重要指标可以采取定性描述的 方法。 3 1 3 水源地安全评价指标体系构建 评价指标体系的构建以水源地安全的特性及影响因素为基础，同时综合考虑 流域水循环过程以及饮用水水源地的功能特性，尽可能使构建的指标体系能够综 合地反映水源地安全状况的各个方面。 本文建立的饮用水水源地安全评价指标体系包括三个层次：目标层、准则层、指 标层。各准则层的评价指标确定依据具体如下： 水源地安全评价指标体系框架如图3 1 所示。 目标层 准则层 指标层 图3 1 水源地安全评价指标体系框架图 3 1 4 水源地安全评价指标分级标准 本文拟将饮用水水源地安全级别分为i v 级，分别代表的安全状况为i 级( 非 常安全) 、i i 级( 安全) 、i i i 级( 基本安全) 、i v 级( 不安全) 、v 级( 极不安全) 。 同时将各个指标也按照相关的标准值划分为五个等级，与总体安全等级相对应。 各指标具体分级标准分述如下： 2 0 第三章水源地安全评价系统的建立 3 1 4 1 水质安全 ( 1 ) 水质等级 水质等级评价是根据对水体的大量监测数据，按一定的水质目标值，对水体 的客观性状和可用程度所作的定量描述。目前我国地表水质评价工作开展较为广 泛，主要有水质分类分级的综合指数系统、人工神经网络法、灰色评价法等【5 1 】： 考虑到评价方法的实用性，本文采用单项指数超标法对水质进行等级评价，即所 有参加评价的项目中，只要有一项( 或数项) 不符合某类水质标准，则该水质不 符合该类标准。评价标准参考地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) ，具体见表 3 1 。 表3 1地表水环境质量标准( g b 3 8 3 8 2 0 0 2 ) 暴 i 类 i i 类i 类 类 v 类 磊 p h ( 无量纲)6 9 高锰酸盐指数( c o d m 。)2461 01 5 五日生化需氧量( b o d 5 )3346l o 氨氮( n h 3 n )s 0 1 5o 51 01 52 0 挥发酚( f n )s0 0 0 20 0 0 20 0 0 50 o l0 1 溶解氧( d o )2饱和率9 0 ( 或7 5 )6532 化学需氧量( c o d ) s1 51 52 03 04 0 0 1 ( 湖、库0 2 ( 湖、0 3 ( 湖、 总磷( 以p 计) s0 0 2 ( 湖、库o 0 1 )0 4 ( 湖、库0 2 o 0 2 5 )库o 0 5 )库o 1 ) 总氮( 湖库以n 计) 笪 0 2 0 51 o1 52 0 汞s o 0 0 0 0 5 o 0 0 0 0 5o 0 0 0 lo 0 0 l0 0 0 1 石油类曼o 0 50 0 5o 0 5o 51 0 铅s0 0 lo 0 lo 0 50 0 50 1 氟化物( 以f 计) s1 o1 01 o1 51 5 ( 2 ) 富营养化水平 水体富营养化是因水体中所含的n ，p 等营养物质过多而导致的一种水体效 应，主要表现有水中某些藻类和大型水生植物异常增殖，水生生物种群单一化及 水质变坏等，水生生态系统受到严重破坏。水体富营养化主要发生在湖泊、河口、 海湾等流动缓慢且水体更新时间较长的水域【5 2 1 。目前富营养化的评价方法主要有 特征法、参数法、生物指标评价法、营养状态指数法、数学分析法等【5 3 1 。2 0 世纪 7 0 年代以来，随着我国湖泊富营养化研究工作的开