一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法

摘要

本发明是流域跨界区域水环境风险源风险表征方法，用于评估流域跨界区风险源的风险水平。跨界区风险源分为五大类：面源，生产企业，废弃物集中处理场所，化学品储存场所及交通运输。包括五个步骤：首先构建一套跨界区域风险源风险指标体系，五类风险源风险指标体系均包括三个一级指和若干数量不等的二级指标，指标分为三个风险级别：高风险、中风险和低风险；建立跨界区域风险源信息数据库对所有二级指标进行赋值，将所有二级指标数值标准化至[0，1]；后确定指标的模糊权重；接着采用模糊积分方法分别计算风险源的危险性指数，环境介质的自净性指数，风险受体的易损性指数；最后采用模糊积分方法计算风险源风险指数，表征风险源的风险水平。

说明书

技术领域

本发明属于一种流域跨界区域水环境风险源风险表征的方法，是一种基于风险源风险指数计算的流域 跨界区域水环境风险源风险表征方法。特别适用于较大流域跨界区域水环境风险源的风险表征与评估。

背景技术

由于我国的环境管理体制和运行机制问题，我国流域跨行政区水污染纠纷问题一直存在。只是近二 三十年来，随着经济的高速发展，跨行政区水污染呈现出上升趋势，跨行政区污染纠纷愈演愈烈，产生了巨 大的社会经济危害，引起了强烈的社会反响。对我国近十年来百起重大水污染事故统计分析发现，发生在 跨界区域、产生跨界影响的水污染事故占一半以上。比如太湖流域，近年来在太湖流域相继发生了苏浙皖 太极洞风景名胜区环境污染与生态破环事件，浙沪平湖、苏浙吴江、嘉善太浦河饮用水水源事件等一系列 跨界水污染事件。跨行政区水环境风险的防控已成为流域，尤其是较大流域水环境管理亟需解决的重要问 题之一。

跨界区域上下游、左右岸对跨界区环境资源利用竞争激烈。如江苏的昆山花桥经济开发区、吴江汾 湖经济开发区，浙江长兴经济开发区、吴兴工业园区、南浔经济开发区、嘉善经济开发区、嘉兴工业园区， 上海的嘉定工业园区、嘉定出口加工区、青浦工业园区等多个国家级、省级开发区都位于太湖流域跨界区 域。加之跨界区域生态功能区划不合理、上下游、左右岸的执行标准不统一、环境信息沟通不畅通等诸多 问题导致跨界区域污染负荷大，环境资源配置不合理，使得跨界区域环境风险较其它区域大。由于跨界双 方在管理和标准上的差异，跨界区的环境的协调和突发事件的解决变得尤为复杂和困难。流域跨界区多为 对污染因子或生态影响因子特别敏感的目标区域。如太湖流域跨界区设有多个集中式生活饮用水地表水源 地、生态保护区。跨界区域水环境安全不仅是人民正常生产生活的保障，更是上下游区域关系协调的基础， 是社会重点关注的区域之一。由此可见，流域跨界区风险表征与识别工作非常重要，而流域跨界区风险源 的风险表征则是流域跨界区风险表征的重中之重。目前尚未有专门针对流域跨界区域水环境风险源的定量 表征方法，因此，针对流域跨界区风险源类型多样，区域敏感性强，风险高等特点，构建较为实用的流域 跨界区域水环境风险源风险表征方法，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的是，提供一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法，用于表征流域跨界区风险源的 风险水平，筛选重点风险源。

本发明的技术方案如下：

一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法，步骤如下：

(1)通过计算机建立跨界区域风险源风险指标体系，所述跨界区域风险源风险指标体系是从风险源的危 险性，环境介质的自净性，风险受体的易损性三方面构建的一套跨界区域风险源风险指标体系，包括跨界区 域面源风险指标体系，跨界区生产企业风险指标体系，跨界区废弃物集中处理处置场所风险指标体系，跨界 区化学品仓库风险指标体系和跨界区运输源风险指标体系，所述五类风险源风险指标体系均包括三个一级指 标和若干数量不等的二级指标，按照潜在的风险水平高低指标分为三个风险级别：高风险、中风险和低风险；

(2)建立跨界区域风险源信息数据库，数据库中包括风险源信息数据、环境介质信息数据和风险受体信 息数据，根据数据库信息对二级指标进行赋值，并标准化至[0，1]，离散型指标直接采用指标的标准化得分， 即级别属于高风险则为1，中风险为0.6，低风险为0.2，连续型指标则采用分段线性函数方法对指标值进行 标准化，指标的分级点为分段线性函数的分割点；

x₁：跨界区单位长度河道面源COD年入河量

——跨界河流平均单位长度河道每年承受的面源COD负荷量，计算方法：跨界区面源COD入河量(吨 /年)/跨界河流长度(千米)，单位为吨/千米，

x₂：跨界区单位长度河道面源氨氮年入河量

——跨界河流平均单位长度河道每年承受的面源氨氮负荷量，计算方法：跨界区面源氨氮入河量(吨 /年)/跨界河流长度(千米)，单位为吨/千米，

x₃：跨界区单位长度河道面源TP年入河量

——跨界河流平均单位长度河道每年承受的面源总磷负荷量，计算方法：跨界区面源总磷入河量(吨 /年)/跨界河流长度(千米)，单位为吨/千米，

y₁：区域内水质达标比例

——近一年的常规监测中，跨界水体水质达到功能区要求的次数比例，单位为％，

y₂：跨界河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值，可实测或取近五年的平均值，单位为m³/s，

z₁：水产养殖面积占跨界区水体总面积的比例

——整个跨界区内水产养殖总面积占水面总面积的百分比，单位为％，

z₂：饮用水源保护区长度占跨界河道长度的比例

——跨界区内，饮用水源保护区长度占跨界河道长度的百分比，单位为％，

z₃：景观河道长度占跨界区总河道长度的比例

——跨界区内，景观河道长度占跨界区河道总长度的百分比，单位为％，

z₄：跨界区珍稀水生物种数

——指国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数，单位为种，

z₅：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度，采用跨界区总人口/跨界区总面积，单位为人/km²；

跨界区生产企业风险指标体系：

x₁：行业类型

——指生产企业的行业类别，按照我国《国民经济行业分类》(GB/T4754-2011)进行分类，

x₂：年污水排放量

——指生产企业每年的污水排放量，可参照最新的污染源普查数据，单位为万吨，

x₃：年COD排放量

——指生产企业每年的化学需氧量的排放量，可参照最新的污染源普查数据，单位为吨，

x₄：年氨氮排放量

——指生产企业每年的氨氮的排放量，可参照最新的污染源普查数据，单位为吨，

x₅：近5年非法排放记录

——指生产企业被环境保护部门记录在案的近五年的违规排放次数，单位为次，

y₁：纳污河流水质达标比例

——近一年的常规监测中，纳污水体水质达到功能区要求的次数比例，单位为％，

(3)确定指标的模糊权重，定义X=(x₁，x₂......x_n)，Y=(y₁，y₂......y_m)，Z=(z₁，z₂......z_p)为二级 指标的指标集，X指标集用来表达风险源的危险性，Y指标集表达环境介质的自净性，Z指标集表达受体的 易损性，定义T=(X，Y，Z)为一级指标的指标集，T指标集表达风险源的风险水平，四个指标集的幂集即 X、Y、Z、T的所有的子集(包括全集和空集)构成的集族分别定义为P(X)、P(Y)、P(Z)和P(T)。每类风险源指标体系均可定义这四个指标集及其幂集。对每个指标集子集进行重要性评分作为指标集子集的模糊权重 得分，分数在[0，1]范围内，1表示该子集对指标集表征含义的影响最重要，0表示子集对指标集表征含义的 影响最不重要；

(4)应用模糊积分方法分别计算风险源的危险性指数，环境介质的自净性指数，风险受体的易损性指数； 运用风险源的危险性指数表征风险源的潜在危险性，运用环境介质的自净性指数表征环境介质的潜在自净性 能，运用风险受体的易损性指数表征环境风险受体的易损性；

(5)应用模糊积分方法计算风险源风险指数，运用风险源风险指数表征跨界区域风险源的风险水平。

进一步地，所述的一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法，所述跨界区水环境风险源分为五大类： 面源、生产企业、废弃物集中处理场所、化学品储存场所及交通运输；

所述面源风险源主要包括雨季地表径流和跨界区域农业污染，针对整个跨界区进行面源风险表征；

所述生产企业风险源涵盖各生产行业，行业类型、企业规模、管理水平不同，风险等级也不同，需要对 跨界区所有企业逐个进行风险表征；

所述废弃物集中处理处置场所主要指污水集中处理厂、垃圾填埋场等，需要对跨界区所有废弃物集中处 理处置场所逐个进行风险表征；

所述化学品存储场所指按GB13690规定的八类化学危险品的储存场所，需要对跨界区所有化学品存储 场所逐个进行风险表征；

所述交通运输类风险主要指道路运输与水运对跨界水体带来的风险，需要对单个跨界河流进行风险表 征。

进一步地，从风险源的危险性，环境介质的自净性，风险受体的易损性三方面构建一套跨界区域水环境 风险源风险指标体系，包括跨界区域面源风险指标体系、跨界区生产企业风险指标体系、跨界区废弃物集中 处理处置场所风险指标体系、跨界区化学品仓库风险指标体系和跨界区运输源风险指标体系，所述五类风险 源风险指标体系均包括三个一级指标：风险源的危险性，环境介质的自净性和风险受体的易损性，分别标记 为X，Y和Z，每个一级指标包括若干数量不等的二级指标分别标记为x₁、x₂......，y₁、y₂......和z₁、z₂......， 所述的风险源信息数据即为二级指标x₁、x₂......的数值，所述的环境介质信息数据即为二级指标y₁、y₂...... 的数值，所述的风险受体信息数据即为二级指标z₁、z₂......的数值，按照潜在的风险水平高低分为三个风险 级别：高风险、中风险和低风险；各指标体系包含的二级指标及其含义、计算方法如下；

跨界区域面源风险指标体系：

y₂：纳污河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值，可实测或取近五年的平均值，单位为m3/s，

z1：企业排污口与跨界断面的距离

——指企业排污口与跨界断面的距离，按照河道长度计距离，单位为米，

z2：企业排污口与水产养殖场距离

——指企业排污口与下游最近的水产养殖场的距离，按照河道长度计距离，单位为米，

z₃：企业排污口与饮用水源地保护区距离

——指企业排污口与下游最近的饮用水源保护区的距离，按照河道长度计距离，单位为米，

z₄：企业排污口与灌溉取水区的距离

——指企业排污口与下游最近的灌溉取水区的距离，按照河道长度计距离，单位为米，

z₅：企业排污口与景观河道距离

——指企业排污口与下游最近的景观功能河道的距离，按照河道长度计距离，单位为米，

z₆：纳污水体珍稀水生物种

——指纳污水体中国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数，单位为种，

z₇：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度，采用跨界区总人口/跨界区总面积，单位为人/km²；

跨界区废弃物集中处理处置场所风险指标体系：

x₁：处置废弃物类型

——指废弃物集中处理处置场所处置的废弃物类型。危险废物指根据《国家危险废物名录》的定义危 险废物的物质，其他工业废弃物指除危险废物以外的其他工业废弃物，

x₂：已运行年限占设计年限的比例

——指废弃物集中处理处置场所已运行时间占设计年限的百分比，单位为％，

x₃：场所分布的科学合理性

——采取专家判断分析，

x₄：场所处理工艺设计的规范性

——采取专家判断分析，

x₅：近5年发生污染事故次数

——指废弃物集中处理处置场所被环境保护部门记录在案的近五年的发生污染事故次数，单位为起，

x₆：近5年非法排放记录次数

——指废弃物集中处理处置场所被环境保护部门记录在案的近五年的违规排放次数，单位为次，

y₁：纳污河流水质达标比例

——近一年的常规监测中，纳污水体水质达到功能区要求的次数比例，单位为％，

y₂：纳污河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值，可实测或取近五年的平均值，单位为m³/s，

z₁：场所与跨界断面距离

——指废弃物集中处理处置场所与跨界断面的距离，按照河道长度计距离，起点为距离场所最近的跨 界水体位置，单位为米，

z₂：场所与水产养殖场距离

——指废弃物集中处理处置场所与下游最近的水产养殖场的距离，按照河道长度计距离，起点为距离 场所最近的跨界水体位置，单位为米，

z₃：场所与饮用水源地保护区距离

——指废弃物集中处理处置场所与下游最近的饮用水源保护区的距离，按照河道长度计距离，起点为 距离场所最近的跨界水体位置，单位为米，

z₄：场所与灌溉取水区的距离

——指废弃物集中处理处置场所与下游最近的灌溉取水区的距离，按照河道长度计距离，起点为距离 场所最近的跨界水体位置，单位为米，

z₅：场所与景观河道距离

——指废弃物集中处理处置场所与下游最近的景观功能河道的距离，按照河道长度计距离，起点为距 离场所最近的跨界水体位置，单位为米，

z₆：纳污水体珍稀水生物种

——指纳污水体中国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数，

z₇：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度，采用跨界区总人口/跨界区总面积。单位为人/km²；

跨界区化学品仓库风险指标体系：

x₁：化学品类型

——高度危险性类化学品指我国《危险货物品名表》(GB12268-90)中的第6类，第7类，第8类物 质，中度危险性类化学品指我国《危险货物品名表》(GB12268-90)中的第5类物质，轻度危险性指《危 险货物品名表》中的第1-4类物质，

x₂：已运行年限占设计年限的比例

——指仓库已运行时间占设计年限的百分比，单位为％，

x₃：仓库地点的合理性

——采取专家判断分析，

x₄：仓库安全防范措施的完整性

——采取专家判断分析，

x₅：近5年发生泄露事故次数

——指仓库被环境保护部门记录在案的近五年的发生泄漏事故次数，单位为起，

x₆：仓库所在地

——仓库所在地的分类，分为城区，郊区和农村，

y₁：纳污河流水质达标比例

——近一年的常规监测中，纳污水体水质达到功能区要求的次数比例，单位为％，

y₂：纳污河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值。可实测或取近五年的平均值，单位为m³/s，

z₁：仓库与跨界断面距离

——化学品仓库与跨界断面的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓厍最近的跨界水体位 置，单位为米，

z₂：仓库与水产养殖场距离

——化学品仓库与下游最近的水产养殖场的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库最近 的跨界水体位置，单位为米，

z₃：仓库与饮用水源地保护区距离

——化学品仓库与下游最近的饮用水源保护区的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库 最近的跨界水体位置，单位为米，

z₄：仓库与灌溉取水区的距离

——化学品仓库与下游最近的灌溉取水区的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库最近 的跨界水体位置，单位为米，

z₅：仓库与景观河道距离

——化学品仓库与下游最近的景观功能河道的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库最 近的跨界水体位置，单位为米，

z₆：纳污水体珍稀水生物种

——指纳污水体中国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数，

z₇：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度，采用跨界区总人口/跨界区总面积，单位为人/km²；

跨界区运输源风险指标体系：

x₁：跨界河流通航量

——指跨界河流的日均通航船只，取最近一年的平均值，单位为船只/天，

x₂：跨界河流危险品运输船舶量

——指跨界河流的日均通航的危险品船只，取最近一年的平均值，单位为船只/天，

x₃：沿河道路(含桥上)年均交通事故量

——指跨界水体两侧道路(与水体不超过100米的道路)的近五年的年均交通事故，单位为起/年，

x₄：沿河道路日均危险品运输车辆通行数

——指跨界水体两侧道路(与水体不超过100米的道路)的近一年的日均通行危险品运输车辆数，单 位为车/天，

x₅：沿河两侧(含跨河)输油管线长度占河道总长度的比例

——指跨界水体两侧(与水体不超过100米的距离)的输油管线长度占河道总长度的比例，用输油管 线总长度/跨界河道总长度，单位为％，

x₆：跨界区水上加油点个数

——跨界水体上(水体边)加油点个数，单位为个，

x₇：跨界断面与加油点的最近距离

——跨界断面与跨界水体边(上)加油点的最近距离，单位为米，

x₈：区域内装卸码头个数

——跨界水体上(水体边)装卸码头的个数，单位为个，

x₉：跨界断面与码头的最近距离

——跨界断面与跨界水体边(上)装卸码头的最近距离，单位为米，

y₁：通航河流水质达标比例

——近一年的常规监测中，河流水质达到功能区要求的次数比例，单位为％，

y₂：通航河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值，可实测或取近五年的平均值，单位为m³/s，

z₁：通航河道内水产养殖面积占整个河道面积的百分比

——通航河道内水产养殖总面积占通航河道水面总面积的百分比，单位为％，

z₂：通航河道内饮用水源保护区面积占整个河道面积的百分比

——通航河道内饮用水源保护区长度占通航河道长度的百分比，单位为％，

z₃：通航河道内景观河道长度面积占整个河道长度的百分比

——通航河道内景观河道长度占通航河道总长度的百分比，单位为％，

z₄：纳污水体珍稀水生物种

——指通航水体中国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数，

z₅：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度，采用跨界区总人口/跨界区总面积，单位为人/km²。

进一步地，所述的一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法，对所有二级指标进行赋值后，将所 有二级指标数值标准化至[0，1]，二级指标按照取值的连续性分为离散型指标和连续型指标，离散型指标直 接采用分级标准的标准化得分，即级别属于高风险则为1，中风险为0.6，低风险为0.2，连续型指标则采 用分段线性函数方法对指标值进行标准化，分段线性函数的分割点为指标分级标准，分割点的标准化得分 分别是高风险等级标准对应1，中风险等级标准对应为0.6，低风险等级标准对应为0.2。

进一步地，所述的一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法，定义X=(x₁，x₂......x_n)，Y=(y₁， y₂......y_m)，Z=(z₁，z₂......z_p)为二级指标的指标集，X指标集用来表征风险源的危险性，Y指标集表征 环境介质的自净性，Z指标集表征受体的易损性，定义T=(X，Y，Z)为一级指标的指标集，T指标集表 征风险源的风险水平，四个指标集的幂集即X、Y、Z、T的所有的子集(包括全集和空集)构成的集族分 别定义为P(X)、P(Y)、P(Z)和P(T)，每类风险源指标体系均可定义这四个指标集及其幂集，为每个指标 集子集进行重要性评分作为指标集子集的模糊权重得分，分数在[0，1]范围内，1表示该子集对指标集表征 含义的影响最重要，0表示子集对指标集表征含义的影响最不重要，每类风险源指标体系均须评定其指标 集子集的模糊权重。

进一步地，所述的一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法：采用模糊积分方法分别计算风险源的 危险性指数HI，环境介质的自净性指数EI，风险受体的易损性指数VI；

定义h1、h2、h3分别为指标集X、Y和Z与[0，1]之间的映射关系，该映射关系即为指标赋值的标 准化得分，根据指标值的标准化得分高低，将X、Y、Z、进行重新排序为$Z^{\text{'}}=\{z_1^{\text{'}},z_2^{\text{'}}...z_p^{\text{'}}\}$使得$h1\left(x_1^{\text{'}}\right)\ge h1\left(x_2^{\text{'}}\right)\ge ..\ge h1\left(x_n^{\text{'}}\right),h2\left(y_1^{\text{'}}\right)\ge h2\left(y_2^{\text{'}}\right)\ge ..\ge h2\left(y_m^{\text{'}}\right),h3\left(z_1^{\text{'}}\right)\ge h3\left(z_2^{\text{'}}\right)\ge ..\ge h3\left(z_p^{\text{'}}\right);$定 义x、Y、z的指标子集与其模糊权重得分之间的对应关系为模糊测度分别为gl、g2、g3。采用以下公式 分别计算出各潜在事故源的危险性指数HI，环境介质的自净性指数EI，风险受体的易损性指数VI：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{HI}=\int h1\mathrm{dg}1=\\ h1\left(x_n^{\prime }\right)g1\left(X_n^{\prime }\right)\\ h1\left(x_2^{\prime })\right)g1\left(X_1^{\prime }\right)\end{array},+(h1\left(x_{n-1}^{\prime }\right)-h1\left(x_n^{\prime }\right))g1\left(X_{n-1}^{\prime }\right)+···(h1\left(x_{i-1}^{\prime }\right)-h1\left(x_i^{\prime }\right))g1\left(X_{i-1}^{\prime }\right)+···+(h1\left(x_1^{\prime }\right)-\right)$

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{EI}=\int h2\mathrm{dg}2=\\ h2\left(y_m^{\prime }\right)g2\left(Y_m^{\prime }\right)\\ h2\left(y_2^{\prime })\right)g2\left(Y_1^{\prime }\right)\end{array},+(h2\left(y_{m-1}^{\prime }\right)-h2\left(y_m^{\prime }\right))g2\left(Y_{m-1}^{\prime }\right)+···(h2\left(y_{i-1}^{\prime }\right)-h2\left(y_i^{\prime }\right))g2\left(Y_{i-1}^{\prime }\right)+···+(h2\left(y_1^{\prime }\right)-\right)$

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{VI}=\int h3\mathrm{dg}3=\\ h3\left(z_p^{\prime }\right)g3\left(Z_p^{\prime }\right)\\ h3\left(z_2^{\prime })\right)g3\left(Z_1^{\prime }\right)\end{array},+(h3\left(z_{p-1}^{\prime }\right)-h3\left(z_p^{\prime }\right))g3\left(Z_{p-1}^{\prime }\right)+···(h3\left(z_{i-1}^{\prime }\right)-h1\left(z_i^{\prime }\right))g3\left(Z_{i-1}^{\prime }\right)+···+(h3\left(z_1^{\prime }\right)-\right)$

式中：$\left(\begin{array}{ccc}{X}_i^{\prime }=\{x_1^{\prime },x_2^{\prime },···,x_i^{\prime }\},& Y_i^{\prime }=\{y_1^{\prime },y_2^{\prime },···,y_i^{\prime }\},& Z_i^{\prime }=\{z_1^{\prime },z_2^{\prime },···,z_i^{\prime }\},\end{array}\right)$

HI、EI、VI数值均在【0，1】；

运用风险源的危险性指数表征风险源的潜在危险性，HI越高，潜在事故源的危险性越强，潜在风险越 高；

运用环境介质的自净性指数表征环境介质的潜在自净性能，EI越高，环境介质的自净性能越差，潜在 风险越高；

运用风险受体的易损性指数表征环境风险受体的易损性，VI越高，受体越易损，潜在风险越高。

进一步地，所述的一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法：采用模糊积分方法计算风险源风险 指数RI，评估风险源的风险水平；

定义h4分别为指标集T=(x，Y，z)与[0，1】之间的映射关系，该映射关系即为权利要求6计算出 的HI，EI，vI数值，将T进行重新排序为使得定义T的指 标子集与其模糊权重得分之间的对应关系为模糊测度分别为g4，则风险源的风险指数RI为：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{RI}=h4\mathrm{dg}4=\\ h4\left(t_3^{\prime }\right)g4\left(T_3^{\prime }\right)+(h4\left(t_2^{\prime }\right)-h4\left(t_3^{\prime }\right))g4\left(T_2^{\prime }\right)+(h4\left(t_1^{\prime }\right)-h4\left(t_2^{\prime }\right))g4\left(T_1^{\prime }\right)\end{array}\right)$

式中：$T_i^{\prime }=\{t_1^{\prime },···,t_i^{\prime }\}$

运用风险源风险指数表征跨界区域风险源的风险水平，风险指数RI越高，则风险源对区域环境的潜 在风险越高。

本发明的有益效果：

1.通过该方法对跨界区风险源进行表征，根据风险源风险指数高低，对风险源进行风险水平排序，筛 选跨界区重点风险源。设置风险分级标准，可将风险源分类分级。从而为跨界区风险管理及有限资源的合 理配置提供科学合理的参考数据和建议。

2.通过比较风险源的危险性指数HI，环境介质的自净性指数EI，风险受体的易损性指数VI，可以解 析影响跨界区风险源风险水平的关键因子，为拟定具有针对性的跨界区风险防控方案提供参考。

附图说明

图1——流域跨界区水环境风险源分类

图2——本发明的程序流程框图

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明提供一种流域跨界区域水环境风险源风险表征方法，步骤如下：

(1)通过计算机建立跨界区域风险源风险指标体系，所述跨界区域风险源风险指标体系是从风险源的危 险性，环境介质的自净性，风险受体的易损性三方面构建的一套跨界区域风险源风险指标体系，包括跨界区 域面源风险指标体系，跨界区生产企业风险指标体系，跨界区废弃物集中处理处置场所风险指标体系，跨界 区化学品仓库风险指标体系和跨界区运输源风险指标体系，所述五类风险源风险指标体系均包括三个一级指 标和若干数量不等的二级指标，按照潜在的风险水平高低指标分为三个风险级别：高风险、中风险和低风险；

(2)建立跨界区域风险源信息数据库，数据库中包括风险源信息数据、环境介质信息数据和风险受体信 息数据，根据数据库信息对二级指标进行赋值，并标准化至[0，1]，离散型指标直接采用指标的标准化得分， 即级别属于高风险则为1，中风险为0.6，低风险为0.2，连续型指标则采用分段线性函数方法对指标值进行 标准化，指标的分级点为分段线性函数的分割点；

(3)确定指标的模糊权重，定义X=(x₁，x₂......x_n)，Y=(y₁，y₂......y_m)，Z=(z₁，z₂......z_p)为二级 指标的指标集，X指标集用来表达风险源的危险性，Y指标集表达环境介质的自净性，Z指标集表达受体的 易损性，定义T=(X，Y，Z)为一级指标的指标集，T指标集表达风险源的风险水平，四个指标集的幂集即 X、Y、Z、T的所有的子集(包括全集和空集)构成的集族分别定义为P(X)、P(Y)、P(Z)和P(T)。每类风险 源指标体系均可定义这四个指标集及其幂集。对每个指标集子集进行重要性评分作为指标集子集的模糊权重 得分，分数在[0，1]范围内，1表示该子集对指标集表征含义的影响最重要，0表示子集对指标集表征含义的 影响最不重要；

(4)应用模糊积分方法分别计算风险源的危险性指数，环境介质的自净性指数，风险受体的易损性指数； 运用风险源的危险性指数表征风险源的潜在危险性，运用环境介质的自净性指数表征环境介质的潜在自净性 能，运用风险受体的易损性指数表征环境风险受体的易损性；

(5)应用模糊积分方法计算风险源风险指数，运用风险源风险指数表征跨界区域风险源的风险水平。

流域跨界区域水环境风险源包括面源，生产企业，废弃物集中处理场所，化学品储存场所及交通运输 共五大类。从风险源的危险性，环境介质的自净性，受体的易损性三方面构建出一套跨界区域风险源风险 指标体系(表1一表5)。

五类风险源风险指标体系均包括三个一级指标：风险源的危险性，环境介质的自净性和风险受体的易 损性，分别标记为x，Y和Z。每个一级指标包括若干数量不等的二级指标分别标记为x₁、x₂......,y₁、 y₂......和z₁、z₂......。按照潜在的风险水平高低分为三个风险级别，分别为高风险、中风险和低风险。风 险指标体系中分级标准可根据流域的特点、水环境风险的管理目标等进行适当调整。各指标含义的解释及 计算方法罗列在表格下方。

表1跨界区域面源风险指标体系

面源风险指标解释及计算方法：

x₁：跨界区单位长度河道面源COD年入河量

——跨界河流平均单位长度河道每年承受的面源COD负荷量。计算方法：跨界区面源COD入河量(吨 /年)/跨界河流长度(千米)。单位为吨/千米。

x₂：跨界区单位长度河道面源氨氮年入河量

——跨界河流平均单位长度河道每年承受的面源氨氮负荷量。计算方法：跨界区面源氨氮入河量(吨 /年)/跨界河流长度(千米)。单位为吨/千米。

x₃：跨界区单位长度河道面源TP年入河量

——跨界河流平均单位长度河道每年承受的面源总磷负荷量。计算方法：跨界区面源总磷入河量(吨 /年)/跨界河流长度(千米)。单位为吨/千米。

y₁：区域内水质达标比例

——近一年的常规监测中，跨界水体水质达到功能区要求的次数比例。单位为％。

y₂：跨界河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值。可实测或取近五年的平均值。单位为m³/s。

z₁：水产养殖面积占跨界区水体总面积的比例

——整个跨界区内水产养殖总面积占水面总面积的百分比。单位为％。

z₂：饮用水源保护区长度占跨界河道长度的比例

——跨界区内，饮用水源保护区长度占跨界河道长度的百分比。单位为％。

z₃：景观河道长度占跨界区总河道长度的比例

——跨界区内，景观河道长度占跨界区河道总长度的百分比。单位为％。

z₄：跨界区珍稀水生物种数

——指国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数。单位为种。

z₅：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度。采用跨界区总人口/跨界区总面积。单位为人/km²。

表2跨界区生产企业风险指标体系

生产企业风险指标解释及计算方法：

x₁：行业类型

——指生产企业的行业类别，按照我国《国民经济行业分类》(GB/T4754-2011)进行分类。

x₂：年污水排放量

——指生产企业每年的污水排放量。可参照最新的污染源普查数据。单位为万吨。

x₃：年COD排放量

——指生产企业每年的化学需氧量的排放量。可参照最新的污染源普查数据。单位为吨。

x₄：年氨氮排放量

——指生产企业每年的氨氮的排放量。可参照最新的污染源普查数据。单位为吨。

x₅：近5年非法排放记录

——指生产企业被环境保护部门记录在案的近五年的违规排放次数。单位为次。

y₁：纳污河流水质达标比例

——近一年的常规监测中，纳污水体水质达到功能区要求的次数比例。单位为％。

y₂：纳污河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值。可实测或取近五年的平均值。单位为m3/s。 z1：企业排污口与跨界断面的距离

——指企业排污口与跨界断面的距离，按照河道长度计距离。单位为米。

z2：企业排污口与水产养殖场距离

——指企业排污口与下游最近的水产养殖场的距离，按照河道长度计距离。单位为米。

z₃：企业排污口与饮用水源地保护区距离

——指企业排污口与下游最近的饮用水源保护区的距离，按照河道长度计距离。单位为米。

z₄：企业排污口与灌溉取水区的距离

——指企业排污口与下游最近的灌溉取水区的距离，按照河道长度计距离。单位为米。

z₅：企业排污口与景观河道距离

——指企业排污口与下游最近的景观功能河道的距离，按照河道长度计距离。单位为米。

z₆：纳污水体珍稀水生物种

——指纳污水体中国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数。单位为种。

z₇：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度。采用跨界区总人口/跨界区总面积。单位为人/km²。

表3跨界区废弃物集中处理处置场所风险指标体系

废弃物集中处理处置场所风险指标解释及计算方法：

x₁：处置废弃物类型

——指废弃物集中处理处置场所处置的废弃物类型。危险废物指根据《国家危险废物名录》的定义危 险废物的物质。其他工业废弃物指除危险废物以外的其他工业废弃物。

x₂：已运行年限占设计年限的比例

——指废弃物集中处理处置场所已运行时间占设计年限的百分比。单位为％。

x₃：场所分布的科学合理性

——采取专家判断分析。

x₄：场所处理工艺设计的规范性

——采取专家判断分析。

x₅：近5年发生污染事故次数

——指废弃物集中处理处置场所被环境保护部门记录在案的近五年的发生污染事故次数。单位为起。 x₆：近5年非法排放记录次数

——指废弃物集中处理处置场所被环境保护部门记录在案的近五年的违规排放次数。单位为次。

y₁：纳污河流水质达标比例

——近一年的常规监测中，纳污水体水质达到功能区要求的次数比例。单位为％。

y₂：纳污河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值。可实测或取近五年的平均值。单位为m³/s。

z₁：场所与跨界断面距离

——指废弃物集中处理处置场所与跨界断面的距离，按照河道长度计距离，起点为距离场所最近的跨 界水体位置。单位为米。

z₂：场所与水产养殖场距离

——指废弃物集中处理处置场所与下游最近的水产养殖场的距离，按照河道长度计距离，起点为距离 场所最近的跨界水体位置。单位为米。

z₃：场所与饮用水源地保护区距离

——指废弃物集中处理处置场所与下游最近的饮用水源保护区的距离，按照河道长度计距离，起点为 距离场所最近的跨界水体位置。单位为米。

z₄：场所与灌溉取水区的距离

——指废弃物集中处理处置场所与下游最近的灌溉取水区的距离，按照河道长度计距离，起点为距离 场所最近的跨界水体位置。单位为米。

z₅：场所与景观河道距离

——指废弃物集中处理处置场所与下游最近的景观功能河道的距离，按照河道长度计距离，起点为距 离场所最近的跨界水体位置。单位为米。

z₆：纳污水体珍稀水生物种

——指纳污水体中国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数。

z₇：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度。采用跨界区总人口/跨界区总面积。单位为人/km²。

表4跨界区化学品仓库风险指标体系

化学品仓库风险指标解释及计算方法：

x₁：化学品类型

——高度危险性类化学品指我国《危险货物品名表》(GB12268-90)中的第6类，第7类，第8类物质； 中度危险性类化学品指我国《危险货物品名表》(GB12268-90)中的第5类物质；轻度危险性指《危险货 物品名表》中的第1-4类物质。

x₂：已运行年限占设计年限的比例

——指仓库已运行时间占设计年限的百分比。单位为％。

x₃：仓库地点的合理性

——采取专家判断分析。

x₄：仓库安全防范措施的完整性

——采取专家判断分析。

x₅：近5年发生泄露事故次数

——指仓库被环境保护部门记录在案的近五年的发生泄漏事故次数。单位为起。

x₆：仓库所在地

——仓库所在地的分类，分为城区，郊区和农村。

y₁：纳污河流水质达标比例

——近一年的常规监测中，纳污水体水质达到功能区要求的次数比例。单位为％。

y₂：纳污河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值。可实测或取近五年的平均值。单位为m³/s。

z₁：仓库与跨界断面距离

——化学品仓库与跨界断面的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库最近的跨界水体位 置。单位为米。

z₂：仓库与水产养殖场距离

——化学品仓库与下游最近的水产养殖场的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库最近 的跨界水体位置。单位为米。

z₃：仓库与饮用水源地保护区距离

——化学品仓库与下游最近的饮用水源保护区的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库 最近的跨界水体位置。单位为米。

z₄：仓库与灌溉取水区的距离

——化学品仓库与下游最近的灌溉取水区的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库最近 的跨界水体位置。单位为米。

z₅：仓库与景观河道距离

——化学品仓库与下游最近的景观功能河道的距离，按照河道长度计距离，起点为距离化学品仓库最 近的跨界水体位置。单位为米。

z₆：纳污水体珍稀水生物种

——指纳污水体中国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数。

z₇：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度。采用跨界区总人口/跨界区总面积。单位为人/km²。

表5跨界区运输源风险指标体系

运输源风险指标解释及计算方法：

x₁：跨界河流通航量

——指跨界河流的日均通航船只。取最近一年的平均值。单位为船只/天。

x₂：跨界河流危险品运输船舶量

——指跨界河流的日均通航的危险品船只。取最近一年的平均值。单位为船只/天。

x₃：沿河道路(含桥上)年均交通事故量

——指跨界水体两侧道路(与水体不超过100米的道路)的近五年的年均交通事故。单位为起/年。

x₄：沿河道路日均危险品运输车辆通行数

——指跨界水体两侧道路(与水体不超过100米的道路)的近一年的日均通行危险品运输车辆数。单 位为车/天。

x₅：沿河两侧(含跨河)输油管线长度占河道总长度的比例

——指跨界水体两侧(与水体不超过100米的距离)的输油管线长度占河道总长度的比例。用输油管 线总长度/跨界河道总长度。单位为％。

x₆：跨界区水上加油点个数

——跨界水体上(水体边)加油点个数。单位为个。

x₇：跨界断面与加油点的最近距离

——跨界断面与跨界水体边(上)加油点的最近距离。单位为米。

x₈：区域内装卸码头个数

——跨界水体上(水体边)装卸码头的个数。单位为个。

x₉：跨界断面与码头的最近距离

——跨界断面与跨界水体边(上)装卸码头的最近距离。单位为米。

y₁：通航河流水质达标比例

——近一年的常规监测中，河流水质达到功能区要求的次数比例。单位为％。

y₂：通航河流流量

——河流枯水期，丰水期，平水期的流量的平均值。可实测或取近五年的平均值。单位为m³/s。

z₁：通航河道内水产养殖面积占整个河道面积的百分比

——通航河道内水产养殖总面积占通航河道水面总面积的百分比。单位为％。

z₂：通航河道内饮用水源保护区面积占整个河道面积的百分比

——通航河道内饮用水源保护区长度占通航河道长度的百分比。单位为％。

z₃：通航河道内景观河道长度面积占整个河道长度的百分比

——通航河道内景观河道长度占通航河道总长度的百分比。单位为％。

z₄：纳污水体珍稀水生物种

——指通航水体中国家重点保护的和地方重点保护的水生野生生物种类数。

z₅：跨界区人口密度

——指跨界区人口平均密度。采用跨界区总人口/跨界区总面积。单位为人/km²。

(2)建立跨界区域风险源信息数据库，数据库中包括风险源信息数据、环境介质信息数据和风险受体信 息数据，根据数据库信息对二级指标进行赋值，并标准化至[0，1]

二级指标按照取值的连续性分为离散型指标和连续型指标。离散型指标直接采用表1-表5中标准化得 分，即级别属于高风险则为1，中风险为0.6，低风险为0.2。表2中的x₁，表3中的x₁、x3和x₄，表4中 的x₁、x₃、x₄和x₆为离散型指标，其他均为连续型指标。连续型指标则采用分段线性函数方法对指标值进 行标准化，分段线性函数的分割点如表1-表5分级标准所示，分割点的标准化得分分别是高风险等级标准 对应1，中风险等级标准对应为0.6，低风险等级标准对应为0.2。

以太湖流域某跨界区域面源风险表征为例。获取的二级指标值列在表6中。面源风险表征二级指标均 为连续型指标，因此应用分段线性函数法将二级指标值进行归一化，结果列在表6中。

表6某跨界区域面源风险指标值

(3)确定指标的模糊权重

指标体系的指标采用模糊权重。定义X=(x₁，x₂......x_n)，Y=(y₁，y₂......y_m)，Z=(z₁，z₂......z_p) 为二级指标的指标集，X指标集用来表征风险源的危险性，Y指标集表征环境介质的自净性，Z指标集表 征受体的易损性。定义T=(X，Y，Z)为一级指标的指标集，T指标集表征风险源的风险水平。四个指标 集的幂集即X、Y、Z、T的所有的子集(包括全集和空集)构成的集族分别定义为P(X)、P(Y)、P(Z)和P(T)。 每类风险源指标体系均可定义这四个指标集及其幂集。为每个指标集子集进行重要性评分作为指标集子集 的模糊权重得分，分数在[0，1]范围内，1表示该子集对指标集表征含义的影响最重要，0表示子集对指标 集表征含义的影响最不重要，每类风险源指标体系均须评定其指标集子集的模糊权重。

继续以上述跨界区域面源风险表征为例。指标集子集的模糊权重如表7

表7跨界区域面源风险指标集子集的模糊权重

(4)应用模糊积分方法分别计算风险源的危险性指数，环境介质的目净性指数，风险受体的易损性指数； 运用风险源的危险性指数表征风险源的潜在危险性，运用环境介质的自净性指数表征环境介质的潜在自净 性能，运用风险受体的易损性指数表征环境风险受体的易损性

定义h1、h2、h3分别为指标集X、Y和Z与[0，1]之间的映射关系，该映射关系即为指标赋值的标 准化得分，根据指标值的标准化得分高低，将X、Y、Z、进行重新排序为$Z^{\text{'}}=\{z_1^{\text{'}},z_2^{\text{'}}...z_p^{\text{'}}\}$使得$h1\left(x_1^{\text{'}}\right)\ge h1\left(x_2^{\text{'}}\right)\ge ..\ge h1\left(x_n^{\text{'}}\right),h2\left(y_1^{\text{'}}\right)\ge h2\left(y_2^{\text{'}}\right)\ge ..\ge h2\left(y_m^{\text{'}}\right),h3\left(z_1^{\text{'}}\right)\ge h3\left(z_2^{\text{'}}\right)\ge ..\ge h3\left(z_p^{\text{'}}\right);$定 义X、Y、Z的指标子集与其模糊权重得分之间的对应关系为模糊测度分别为g1、g2、g3。采用以下公式 分别计算出各潜在事故源的危险性指数HI，环境介质的自净性指数EI，风险受体的易损性指数VI：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{HI}=\int h1\mathrm{dg}1=\\ h1\left(x_n^{\prime }\right)g1\left(X_n^{\prime }\right)\\ h1\left(x_2^{\prime })\right)g1\left(X_1^{\prime }\right)\end{array},+(h1\left(x_{n-1}^{\prime }\right)-h1\left(x_n^{\prime }\right))g1\left(X_{n-1}^{\prime }\right)+···(h1\left(x_{i-1}^{\prime }\right)-h1\left(x_i^{\prime }\right))g1\left(X_{i-1}^{\prime }\right)+···+(h1\left(x_1^{\prime }\right)-\right)$

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{EI}=\int h2\mathrm{dg}2=\\ h2\left(y_m^{\prime }\right)g2\left(Y_m^{\prime }\right)\\ h2\left(y_2^{\prime })\right)g2\left(Y_1^{\prime }\right)\end{array},+(h2\left(y_{m-1}^{\prime }\right)-h2\left(y_m^{\prime }\right))g2\left(Y_{m-1}^{\prime }\right)+···(h2\left(y_{i-1}^{\prime }\right)-h2\left(y_i^{\prime }\right))g2\left(Y_{i-1}^{\prime }\right)+···+(h2\left(y_1^{\prime }\right)-\right)$

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{VI}=\int h3\mathrm{dg}3=\\ h3\left(z_p^{\prime }\right)g3\left(Z_p^{\prime }\right)\\ h3\left(z_2^{\prime })\right)g3\left(Z_1^{\prime }\right)\end{array},+(h3\left(z_{p-1}^{\prime }\right)-h3\left(z_p^{\prime }\right))g3\left(Z_{p-1}^{\prime }\right)+···(h3\left(z_{i-1}^{\prime }\right)-h1\left(z_i^{\prime }\right))g3\left(Z_{i-1}^{\prime }\right)+···+(h3\left(z_1^{\prime }\right)-\right)$

式中：$\left(\begin{array}{ccc}{X}_i^{\prime }=\{x_1^{\prime },x_2^{\prime },···,x_i^{\prime }\},& Y_i^{\prime }=\{y_1^{\prime },y_2^{\prime },···,y_i^{\prime }\},& Z_i^{\prime }=\{z_1^{\prime },z_2^{\prime },···,z_i^{\prime }\},\end{array}\right)$

HI、EI、VI数值均在[0，1]。

运用风险源的危险性指数表征风险源的潜在危险性，HI越高，潜在事故源的危险性越强，潜在风险越 高。

运用环境介质的自净性指数表征环境介质的潜在自净性能，EI越高，环境介质的自净性能越差，潜在 风险越高。

运用风险受体的易损性指数表征环境风险受体的易损性，VI越高，受体越易损，潜在风险越高。

继续以上述跨界区域面源风险表征为例。采用模糊积分方法计算得出面源的危险性指数HI，环境介质 的自净性指数EI和风险受体的易损性指数VI如下：

HI=0.3×1+(0.32-0.3)×0.85+(0.73-032)×0.6=0.716，

EI=053×1+f07-053)×085=0675，

VI=0×1+(0-0)×0.9+(0.4-0)×0.9+(0.9-0.4)×0.75+(1-0.9)×0.5=0.785。

人为定义HI分级标准。HI大于0.7，风险源为高危险性，HI为0.4-0.7，为中等危险性风险源，HI小 于0.4，为低危险性风险源。本实例中面源风险源具有高危险性。

人为定义EI分级标准。EI大于0.7，环境介质的自净性能差，存在高风险，EI为0.4-0.7，环境介质 的自净性能一般，为中等风险水平，EI小于0.4，环境介质的自净性能好，为低风险水平。本实例中水环 境介质的自净性能一般，属于中等风险水平。

人为定义VI分级标准。VI大于0.7，受体易损性强，存在高风险，VI为0.4-0.7，风险受体易损性一 般，为中等风险水平，VI小于0.4，受体不易损，为低风险水平。本实例中，风险受体易损性强，属于高 风险。

(5)应用模糊积分方法计算风险源风险指数，运用风险源风险指数表征跨界区域风险源的风险水平

定义h4分别为指标集T=(X，Y，Z)与[0，1]之间的映射关系，该映射关系计算出的HI，EI，VI 数值。将T进行重新排序为使得定义T的指标子集与其模糊 权重得分之间的对应关系为模糊测度分别为g4。则风险源的风险指数RI为：

$\left(\begin{array}{c}\mathrm{RI}=h4\mathrm{dg}4=\\ h4\left(t_3^{\prime }\right)g4\left(T_3^{\prime }\right)+(h4\left(t_2^{\prime }\right)-h4\left(t_3^{\prime }\right))g4\left(T_2^{\prime }\right)+(h4\left(t_1^{\prime }\right)-h4\left(t_2^{\prime }\right))g4\left(T_1^{\prime }\right)\end{array}\right)$

式中：$T_i^{\prime }=\{t_1^{\prime },···,t_i^{\prime }\}$

运用风险源风险指数表征跨界区域风险源的风险水平，风险指数RI越高，则风险源对区域环境的潜 在风险越高。

继续以上述跨界区域面源风险表征为例，计算面源的风险指数：

RI=0.675×1+(0.716-0.675)×0.9+(0.785-0.716)×0.6=0.753。

人为定义风险源风险水平的分级标准。RI大于0.7，风险源对区域环境存在潜在的高风险，属于高风 险源，RI为0.4-0.7，风险源对区域环境存在潜在的中等风险，属于中风险源，RI小于0.4，风险源对区域 环境存在潜在的低风险，属于低风险源。本实例中该跨界区面源属于高风险源，面源对区域环境存在潜在 的高风险。

以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人 员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方 案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术 方案的保护范围。