专利名称：一种区域突发环境污染事故风险区划的方法
技术领域：
本发明涉及环境科学、环境风险与应急管理领域，尤其涉及一种基于区域环境风险系统理论，利用GIS技术对突发环境风险进行区划的方法。该区划方法可广泛应用于主体功能区划、产业布局规划以及区域污染事故预防措施和应急预案的制定中。
背景技术：
近年来，我国工业化与城市化进程的快速推进，人口和经济密度激增；同时由于区位优势，特别是交通与资源的便利，化工企业不断向沿江沿海大城市集聚；由此导致巨大的布局型突发环境风险。化工企业危险物质生产、贮运及运输的增加使我国突发环境污染事故频发，而人口和经济密度的激增导致污染事故的影响和损失不断上升，突发环境污染事故已成为阻碍区域经济发展，危及环境安全和人体健康的重要因素。从宏观统计数据看， 1990年到2008年，全国共发生36，211起污染事故，即平均两到三天就会有一起污染事故发生。在过去十几年中，环境污染事故已造成1 人死亡，53，966人健康受到污染物影响(中国环境统计年鉴，1990-2008)。松花江事故后，环境保护部对我国2003年以来建于环境敏感区的化工项目进行了风险排查。结果显示81%的化工企业都存在重大风险隐患，尤其在一些沿海、沿江，人口集中，产业密集的区域，呈现出环境风险源集聚，产业结构不合理，企业污染事故应急预防能力薄弱等特征。由于我国经济发展模式的限制，短时间内彻底改变产业布局不合理引起的布局型环境风险存在一定的难度。因此，需要进行突发环境污染事故风险区划，从空间上掌握区域环境风险的分布规律，实施不同的控制策略，有效降低事故发生概率和污染损失。国外关于环境风险区划的研究主要集中在对区域环境风险要素的图形叠置上。Kuchuk等(1998)应用欧洲环境与健康地理信息系统显示暴露的人群健康的类型与趋势，并依此将人群健康风险进行了空间上归类和划分，用于指导与健康有关的决策； Gupta (2002)构建了环境风险制图法，并把环境风险区划和土地发展适宜性分析结合起来， 环境风险区划图可用来指导当地产业发展规划，但该环境风险区划方法没有考虑周边居民等受体的脆弱性；AniK2002)通过对自然风险和工业系统相互作用潜在不利影响的分析，提出工业区选址对于区域风险管理尤为重要，设计了一套经济不发达地区环境风险制图方法(Environmental risk mapping approach)，以实现区域环境风险最小化；Merad等 (2004)在考虑专家意见、定量与定性标准以及方法的不确定性的基础上，提出了基于多目标决策支持的风险分区方法ELECTRETRI，并将该方法应用在法国的Lorraine地区，按照将不同风险等级将区域进行风险区的划分。我国学者对区域环境风险区划的研究主要是通过环境风险评价，将环境风险值进行不同的级别的划分。杨洁等O006)认为环境风险区划是按照区域自然环境及社会结构、功能及特点，对环境风险相对大小进行排序划分不同等级的过程，在对区域多个风险因素评价的基础上，得到区域环境风险综合指数，编制风险分布图，依此来确定环境风险优先管理顺序；徐琳瑜O007)运用信息扩散法对环境风险进行评价，并在一定的环境风险分级标准下对风险值进行聚类，得到广州市南沙工业园环境风险分区图，为当地政府部门优化产业布局、制定风险预防和应急管理措施提供了依据；张宏哲 (2008)等在分析应急救援指南、立即致死浓度、紧急反应计划指南、关心浓度限制等方法的基础上，采用有毒化学品的各种暴露极限浓度对初始隔离区、防护区、热区、暖区、冷区进行了划分，并依此对事故范围内人员疏散的原则进行了界定；兰冬东等O009)构建环境风险分区指标体系，提出环境风险量化模型，并以上海市闵行区为例，将该区域分为高、中、低、 较低四个风险区；曲常胜，毕军，黄磊等O010)为评估省级区域范围内环境风险状况，构建了由危险性指标和脆弱性指标两大类指标组成的区域环境风险综合评价指标体系，并引入时序加权平均算子(TOWA)对区域环境风险进行评价，依据评价结果将区域划分为高、中、 低风险区。近年来，随着区域突发环境风险系统理论和计算机技术的日趋成熟，GIS技术强大的数据输入、存储、管理和分析能力为区域环境风险系统要素特征的量化、空间分析、环境风险模型的构建、环境风险运算及结果的空间表达提供了有力的支持，基于GIS技术的突发环境风险区划研究可对大尺度范围内的环境风险源、环境风险场及社会经济和生态环境受体进行综合分析，可以针对区域尺度范围内环境风险多源、多危险物质、风险累积迭加、受体多变等问题进行具体研究。环境风险区划是依据环境风险在时间上的演替和空间上的分布规律，对其空间范围进行区域划分，用等级系统体现环境风险系统要素空间分异规律的过程。传统的自然地理区划方法在环境风险区划领域的运用能直观了解区域环境风险要素在空间的差性和一致性，而GIS技术的成熟为为传统区划方法在环境风险领域的实现提供了技术保障。突发环境污染事故风险区划为区域布局型环境风险缓解、不同类型区环境风险管理提供了重要的科学依据。目前尚未有对区域突发环境风险区划方法进行系统归纳并将其制定为一套完备的方法体系的专利，随着松花江污染事故、沱江污染事故、北江污染事故等重大环境污染事故的爆发，以及人们生态环境保护意识的不断增强，我国区域布局型环境风险的缓解和风险的差异性管理已成为当前社会稳定发展的迫切需要，促使区域突发环境风险区划方法亟待成熟与完善。因此，在国内外已有区域环境风险区划研究成果的基础上，结合环境风险系统理论，将传统区划方法运用于环境风险区划，并使之高效、经济、广泛的应用于区域布局型环境风险管理、突发环境污染事故预警应急具有非常现实的意义。
发明内容
本发明针对区域环境风险多源、环境风险场传输特征复杂、环境风险受体复杂繁多的特点，提供了一种基于GIS技术，“自上而下”和“自下而上”相结合的区域突发环境风险综合区划方法。该方法包括如下几个步骤首先，在区域突发环境风险系统分析的基础上， 从环境风险源、环境风险场及环境风险受体三方面构建环境风险区划指标体系；然后，构建一系列点、线、面概念模型实现区划指标量化，运用GIS空间分析功能，将指标特征信息集成，使每个最小区划单元都包含指标属性特征，对指标属性特征的相似性进行聚类分析，依据区域宏观规划对聚类图斑碎块进行实用性调整，实现区域突发环境风险“自下而上”的区划，得到区域突发环境风险的亚区；依据区域突发环境环境污染事故时空格局作为“自上而下”区划的依据，得到区域突发环境风险大区；最后将“自上而下”得到的环境风险大区和“自下而上”生成的环境风险亚区综合集成分析，得到区域突发环境风险综合区划方案，实现区域突发环境污染事故风险区划，具有充分考虑区域环境风险系统要素特征空间异质性，具有科学、全面、适用范围广等特点。本发明的特征在于将区域突发环境风险系统与传统区划方法相结合；并运用GIS 技术构建环境风险区划指标量化概念模型，在最小区划单元实现各要素的空间解耦；从宏观的区域风险差异性和和微观的风险相似性两个角度反映区域突发环境风险要素分布特征。本发明的目的在于提供一种综合全面、科学、适用范围广、操作性强的区域突发环境污染事故风险区划方法，以弥补现有环境风险分析方法的不足，与现有研究区域环境风险方法相比，本发明专利具有以下优点(1)对区域突发环境风险系统要素特征综合而全面的评价本发明依据区域突发环境风险系统的特征，从环境风险源、环境风险场及环境风险受体三方面构建区划指标，并依据一定的概念模型，实现环境风险系统要素相对特征的量化，是对区域突发环境污染事故风险要素特征全面的评价。(2)适用范围广本发明适用于任何区域突发环境风险区划。(3)科学本发明基于GIS技术平台，从“自上而下”宏观区划结果反映区域突发环境风险分布规律；从“自下而上”区划结果了反映环境风险系统要素特征的区域差异，科学的实现了区域突发环境风险系统的综合区划。
图1为区域突发环境污染事故风险区划方法技术路线图； 图2为本发明的实施例突发环境污染事故风险区划结果图。
具体实施例方式以下详细的说明本发明的工作原理和实施方式首先在对研究区突发环境污染事故风险系统识别分析的基础上，确定突发环境风险源、环境风险场及环境风险受体，然后建立环境风险区划指标，通过构建环境风险源危险性模型、环境风险场特征指数模型(主要为大气和水系风险场)及环境风险受体脆弱性模型，实现区域环境风险要素的空间解耦，利用GIS平台，将指标属性特征在区划最小单元进行空间集成，利用聚类分析，得到环境风险类型组合图斑，图斑碎块的调整则依据研究区的政府宏观规划，如土地利用规划、产业布局规划及其城市总体规划等，经图斑碎块调整后的环境风险类型组合图斑可作为区域突发环境污染事故风险亚区和小区；依据区域历史突发环境污染事故空间格局作为“自上而下”宏观区划的依据，生成环境风险一级区，即一级区；将区域突发环境污染事故风险区划的大区和亚区小区人机交互，综合集成分析，获得环境风险综合区划方案。在计算过程中，环境风险区划指标的权重值是根据研究区自然社会条件，并征询有关专家的意见确定的。实施例1某城市人口密集、社会经济高速发达，区位优势明显，化学工业聚集。近几年，随着中心城的不断外扩，布局型环境风险日益凸显，突发环境污染事故呈明显的上升趋势。根据研究区突发环境污染事故风险系统识别，构建环境风险区划指标，如表1所示，通过环境风险源危险性评价、环境风险场特征指数分析及环境风险受体脆弱性评价，利用聚类分析，实现该区域突发环境风险“自下而上”区划；通过对该城市2000-2008年各区县突发环境污染事故发生频次，确定“自上而下”风险区划的大区，人机交互、综合集成分析“自上而下”和 “自下而上”的区划结果，基于GIS平台得到研究区突发环境风险污染事故风险综合区划图， 如图2所示。该区域突发环境污染事故风险区划结果得到2个一级区，5个亚区和21个风险小区，客观揭示了突发环境污染事故风险的空间分布规律和主导风险要素特征。表1某城市突发环境污染事故风险区划指标
权利要求
1.本发明的特征在于将区域突发环境风险系统与传统区划方法相结合；并运用GIS技术构建环境风险区划指标量化概念模型，在最小区划单元实现各要素的空间解耦；从宏观的区域风险差异性和和微观的风险相似性两个角度反映区域突发环境风险要素分布特征。
全文摘要
本发明针对当前布局型环境风险及区域环境风险分析的现状，提供一种基于GIS技术的区域突发环境风险区划方法。该方法包括如下三个步骤首先，在区域突发环境风险系统分析的基础上，构建环境风险区划指标体系；然后，构建一系列点、线、面概念模型实现区划指标量化，对指标属性特征的相似性进行聚类分析，依据区域宏观规划对聚类图斑碎块进行实用性调整，实现区域突发环境风险“自下而上”的区划，得到区域突发环境风险的亚区；依据区域突发环境环境污染事故时空格局作为“自上而下”区划的依据，得到区域突发环境风险大区；最后将“自上而下”得到的环境风险大区和“自下而上”生成的环境风险亚区综合集成分析，得到区域突发环境风险综合区划方案，实现区域突发环境污染事故风险区划，具有充分考虑区域环境风险系统要素特征空间异质性，具有科学、全面、适用范围广等特点。
文档编号G06Q10/00GK102364507SQ201110194170
公开日2012年2月29日 申请日期2011年7月12日 优先权日2011年7月12日
发明者曾维华, 石巍方, 薛鹏丽 申请人:北京师范大学