水污染的工程风险分析

天然水环境系统中与水质相关的量化分析问题，从工程观点出发对风险与可靠性进行了分析，介绍了对河流、地下水和污水排放海域的环境风险评价方法。

在一个存在有许多风险和不可预知事件的生物环境中，想要对不确定的和复杂的环境问题进行严格的分析是极其困难的。事实上，水资源的环境问题十分复杂，例如，当河流入海排污量成倍增加时，可能会对海域中的水华和富营养化产生什么样的影响？当气候变化和大气中二氧化碳成倍增加时，怎样预测近岸海域的水质变化？

在大多数情况下，由于缺乏完整的资料，不可能对水污染问题进行精确描述。水环境不同类型的过程（如水动力学的、物理化学的和生物的）及其相互影响，使对过程的数值模拟非常困难。而且，要描述生态系统的运动过程及时空变化，需要大量的参数，由此提出了许多具有挑战性的错综复杂的问题。要研究水质的变化和水利工程对环境的影响，需要有合适的工具。工程风险和可靠性分析提供了一种识别不确定性和量化风险分析的一般性技术框架。本书描述了两种主要的对自然风

险进行分析的方法： （1）随机方法；

（2）模糊集合论。随机变量和概率分析的概念基于事件出现的频率，需要大量的资料。任意变量和随机函数的可靠性之间互不相关，在大多数情况下难以求解，用众所周知的统计归纳法分析也很困难。模糊集合论和模糊计算可以作为所谓“不精确理论”的基础。本书讲述了在没有资料或只有极少资料的情况下，如何应用模糊数和模糊变量来进行风险模拟。当用统计归纳法分析有困难时，模糊归纳法是一种较好的替代方法。

1.1.4水质与水量管理10

1.1.5水资源管理中的不确定性12

1.2环境风险评价及管理12

1.3编写目的及章节安排14

第2章风险识别17

2.1风险的定义18

2.2水污染问题中的不确定性21

2.2.1偶然性或随机的不确定性21

2.2.2认识上或人为的不确定性21

2.3概率方法24

2.3.1基本概率24

2.3.2概率风险及可靠性37

2.4模糊集合论的应用39

2.4.1基本定义39

2.4.2模糊风险及模糊可靠性55

2.5水质规范56

2.5.1水质标准57

2.5.2排放标准59

第3章风险量化分析60

3.1随机方法60

3.1.直接估算60

3.1.2二阶矩公式68

3.1.3数据频率分析69

3.1.4随机模型79

3.1.5Monte"para" label-module="para">

3.2模糊集合论87

3.2.1模糊回归87

3.2.2模糊模型94

3.3时间相关与系统风险95

3.3.1事故函数与可靠度函数95

3.3.2事故率与危险函数97

3.3.3预期使用期限98

3.3.4系统风险与可靠度100

第4章水质问题的风险评价103

4.1海岸水污染的风险104

4.1.1近海水质的不确定性104

4.1.2数学模型107

4.1.3随机游动模拟118

4.1.4风生流产生的扩散122

4.2河流水质风险125

4.2.1引言125

4.2.2数学模型及模拟126

4.2.3水质资料的时间系列130

4.2.4风险评价130

4.3地下水污染风险分析131

4.3.1地下水资源的重要性132

4.3.2地下水系统的特性和现场调查135

4.3.3含水层水力特性139

4.3.4概念模型和数学模型143

4.3.5空间变化及随机模型147

4.3.6地下水污染的风险评估15

第5章风险管理15

5.1性能指标及价值指数155

5.2目标函数及其优化156

5.2.1连续决策问题156

5.2.2最优化方法159

5.2.3不连续决策问题164

5.3基本决策理论167

5.3.决策基本要素167

5.3.2决策标准170

5.3.3Bayes分析及信息价值173

5.4效用理论的要素175

5.5多目标决策问题177

第6章工程实例179

6.1近海岸水域污染： Thermaikos海湾（希腊Makedonia）180

6.1.1Thermaikos海湾概况180

6.1.2环流特性184

6.1.3水质评价185

6.1.4气候变化条件下的污染风险191

6.2河流水质： Axios河（希腊Makedonia）196

6.2.1当前状况197

6.2.2数学模拟200

6.3地下水污染： Campaspe河地下含水层（澳大利亚Victoria）201

6.3.1研究区域202

6.3.2盐化风险204

本书由国际水利工程与研究协会中国分会引进版权，由中国水利水电科学研究院专家群翻译，是该领域内有国际声誉的版本，可供水利、环境及相关专业科研人员及高等院校师生阅读参考。

水污染对人体健康的影响，主要有以下几方面:

①引起急性和慢性中毒。水体受化学有毒物质污染后，通过饮水或食物链便可能造成中毒，如甲基汞中毒（水俣病）、镉中毒（痛痛病）、砷中毒、铬中毒、氰化物中毒、农药中毒、多氯联苯中毒等。铅、钡、氟等也可对人体造成危害。这些急性和慢性中毒是水污染对人体健康危害的主要方面。

②致癌作用。某些有致癌作用的化学物质，如砷、铬、镍、铍、苯胺、苯并(a)芘和其他的多环芳烃、卤代烃污染水体后，可以在悬浮物、底泥和水生生物体内蓄积。长期饮用含有这类物质的水，或食用体内蓄积有这类物质的生物就可能诱发癌症。美国俄亥俄州饮用以地面水为水源的自来水的居民患癌症的死亡率较饮用地下水为水源的自来水的为高。这是因为地面水受污染较地下水为重。但癌症发生与水因素间的关系，尚未完全阐明。

③发生以水为媒介的传染病。人畜粪便等生物性污染物污染水体，可能引起细菌性肠道传染病如伤寒、副伤寒、痢疾、肠炎、霍乱、副霍乱等。肠道内常见病毒如脊髓灰质炎病毒、柯萨奇病毒、人肠细胞病变孤病毒、腺病毒、呼肠孤病毒、传染性肝炎病毒等，皆可通过水污染引起相应的传染病。某些寄生虫病如阿米巴痢疾、血吸虫病、贾第虫病等，以及由钩端螺旋体引起的钩端螺旋体病等，也可通过水传播。

④间接影响。水体污染后，常可引起水的感官性状恶化。如某些污染物在一般浓度下，对人的健康虽无直接危害，但可使水发生异臭、异味、异色、呈现泡沫和油膜等，妨碍水体的正常利用。铜、锌、镍等物质在一定浓度下能抑制微生物的生长和繁殖，从而影响水中有机物的分解和生物氧化，使水体的天然自净能力受到抑制，影响水体的卫生状况。 2100433B

风险分析是项目风险管理系统的主要组成部分，是一门针对特定客观情况、特定期间内某一事件的实际发生结果与预期产生差异甚至相反结果的可能性进行研究的学科。对大型工程进行风险分析在国内尚属起步阶段。《工程风险分析理论与实践：上海崇明越江通道工程风险分析》在介绍有关工程分析相关理论的基础上，详细介绍了上海崇明越江通道工程前期工程风险分析的研究方法。　《工程风险分析理论与实践：上海崇明越江通道工程风险分析》可作为高等学校土木工程专业本科生、研究生的专业课教材，也可供相关专业的科研和技术人员参考使用。

前言

1　风险分析的基本原理与方法

1.1　工程风险的基本概念

1.2　风险的分类

1.3　危险的辨识

1.4　风险的评估

1.5　风险决策

1.6　风险管理

1.7　风险分析与评估的方法

2　上海崇明越江通道工程风险分析概述

2.1　上海崇明越江通道工作组对风险分析的要求

2.2　风险分析专题

2.3　风险分析研究的目标

3　建设期风险分析

3.1　工程地质勘察的准确度和可靠度风险分析

3.2　桥梁方案建设期风险分析

3.3　隧道方案建设期风险分析

4　营运期风险分析

4.1　桥梁方案

4.2　隧道方案

5　河势演变风险分析

5.1　长江口河段的河床演变

5.2　南、北港河道稳定性概率分析

5.3　越江通道轴线河道横断面尺度变化概率分析

5.4　河床演变对越江工程的风险评估

5.5　越江工程对河床演变的影响

5.6　风险防范措施

6　越江工程对长江口生态环境影响风险分析

6.1　分析目的

6.2　风险源分析

6.3　风险发生后对环境造成的危害

6.4　水质预测计算模型和水质敏感区域

6.5　风险分析计算

6.6　预防及应急措施大纲

7　恐怖袭击风险评估

7.1　恐怖袭击定义及其趋势

7.2　对于隧道与桥梁的恐怖袭击

7.3　越江通道遭袭的危害分析

7.4　风险评估

7.5　研究结论和措施

8　越江通道工程交通量预测风险分析

8.1　交通量预测的风险因素识别

8.2　交通量预测风险因素的安全指标确定

8.3　交通量预测风险因素衡量

8.4　交通量预测风险综合评定

8.5　交通量预测风险对策

9　财务风险评估

9.1　财务风险分析的目标和方法

9.2　财务风险分析的内容框图

9.3　工程建设费用风险分析

9.4　项目财务营运费用风险分析

9.5　项目财务效益的风险分析

9.6　财务风险评价及风险防范措施

10　崇明越江通道各方案风险分析综合评价

10.1　评价内容

10.2　讨论及意见

10.3　结论意见2100433B