基于动态信息反馈的供水管网污染事故应急响应策略研究

本项目旨在通过对突发污染事故时管网水质时空关联特性分析，针对无法预知污染来源及污染事故状态、且管网中没有在线水质监测预警系统的情形，研究如何进行动态应急监测以快速探测污染范围边界；根据用户投诉及应急监测等信息的动态反馈，在合理的决策时限内，通过利用证据推理等不确定理论和启发式方法，研究对污染事故的影响范围、扩散趋势进行分析判断的方法，并根据管网时空脆弱性程度，研究对污染扩散进行优先阻断与隔离的策略；利用证据组合理论，研究根据动态信息反馈进行污染源可能空间位置和范围的模糊辨识方法。通过对方法的集成，开发管网突发污染事故应急响应与辅助决策支持工具，推动管网突发污染应急响应决策向更为科学、实用的方向发展，弥补靠人工经验进行应急响应决策的不足，为供水管网饮用水安全提供保障。

本项目以实际城市供水管网为研究对象，针对供水管网中发生的水质突发污染事故问题，尤其是无法预知污染来源及污染事故状态、且管网中没有在线水质监测预警系统的情形，建立了以管网水质投诉信息反馈数据分析和管网水质模拟为核心的突发污染事故应急响应理论体系，具体包括：1）通过对管网水质时空关联特性分析，研究建立了供水管网突发污染事故风险和脆弱性评价体系；2）通过计算污染时间监测矩阵，建立了进行动态应急监测的混合整数规划模型，并用改进的贪婪随机算法求解，提出了管网突发污染的应急监测布置方案；3）根据用户投诉及应急监测等信息的动态反馈，在合理的决策时限内，通过利用证据推理等不确定理论和启发式方法，提出了污染源可能空间位置和范围的模糊辨识方法；4）基于供水管网压力驱动模拟理论，通过对污染事故的影响范围、扩散趋势的计算机仿真，提出了对污染扩散进行优先阻断与隔离的压力和阀门控制策略；5）针对管网污染事故后的管网清洗问题，建立了泄水口优化布置的数学模型和求解策略，结合管网水流路径分析，提出了实际可行的泄水口优化布置方案。6）通过对方法的集成，开发了管网突发污染事故应急响应与辅助决策支持工具。本项目从中国城市化进程中供水管网水质安全特征出发，研究成果弥补了靠人工经验进行应急响应决策的不足，推动管网突发污染应急响应决策向更为科学、实用的方向发展，对于供水管网饮用水安全保障具有一定的理论意义和工程实用价值。