城市供水系统

一个城市供水系统, 包括水源、净水厂、管道、泵站、水库, 还有向千家万户送水的配水管网, 它不仅满足人们的饮用和其他日常使用, 还提供消防及各种危急状况的使用, 它和电力、煤气、交通、排水系统、热力、通信等系统组成了城市赖以生存的生命线系统, 它们的破坏将会导致整个城市的瘫痪或部分瘫痪, 所以, 保证供水系统运行的安全、可靠, 是保证市民的基本生活, 保证城市功能正常运行的一个重要环节.

1 供水系统安全性问题

和其它的城市重要基础设施一样, 供水系统水源点( 地表水和地下水) , 水的传输、处理、分配、储存也是在开放和自由的社会环境下设计、修建和运行的, 这也就意味着供水系统极易受到暴力行为的侵害和攻击, 也就是所谓供水系统的易损性特点. 供水系统的安全性包括两方面.

( 1) 自然灾害. 例如, 由细菌、病毒、原生动物、大肠菌及藻类造成的水质卫生安全性. 再有就是由于暴风雨、冰冻、地震等造成的灾害, 给人民造成了巨大的生命和财产损失. 仅拿地震来说, 1976 年的唐山地震, 唐山市的取水泵房70% 倒塌, 送水泵房80%严重破坏, 市区管网破坏, 导致市区供水全部瘫痪, 加之排水管网的破环, 严重污染了饮用水水质, 造成居民肠胃道感染; 1906 年美国旧金山地震, 由于城市管网破坏, 消防水源断绝, 以至于由地震引起的火灾无法控制和及时扑灭, 造成800 多人死亡, 财产损失4 亿美元, 其中火灾造成的损失是地震直接造成损失的3 倍多. 由地震造成的灾害, 早在20 世纪70 年代中期, 就开始得到美国及日本的认识研究, 尽管我国起步较晚, 但总体来看, 目前在该研究领域内已有专业人员有组织的开展科学研究工作, 研究成果的积累量比较多, 基本形成了科学的研究的理论框架, 有相对确定的研究对象、研究方法和使用方向

( 2) 人为制造的灾害. 它主要是指恐怖主义组织对供水系统进行的恶意攻击破坏, 这种具有犯罪和恐怖主义性质的供水威胁和攻击, 绝不等同于一般的自然灾害. 传统观念里, 恐

怖主义离我们很遥远, 但是,发生在美国的9. 11 恐怖事件, 给美国人民造成了巨大的人

员伤亡和财产损失, 在举世震惊之余, 将如何防恐、反恐这一新的课题摆到了世界各国人民面前.

2 恐怖主义组织对供水系统的威胁

供水系统, 由于其本身在城市生产生活中的命脉地位, 很容易成为恐怖主义者的最终攻击目标. 供水系统的设施、原水、水池、水坝、进水设施、处理厂、净水池、水箱、水塔、配水管网等等, 都是巨大且几乎无法防守的被攻击的对象, 一个或更多单体元件受到破坏, 都会导致大的灾难. 例如, 水坝的毁坏将会导致突发性泄洪, 水质的污染会导致整个系统的瘫痪. 就破坏的手段归纳起来, 可以分为4 类

( 1) 水资源的污染污染原水供应是最常见的也最常发生的恐怖主义攻击手段和行为, 而且, 我们很难去保护一个河流, 或者是一个大型水库, 所幸直至现在, 恐怖主义者还没有意识到削弱供水的影响和发现最有影响的污染源插入点.

( 2) 污染处理过的水( 即净水) 此种威胁手段给公用处理水设施提供了很大的挑战, 通常处理水可以稀释污染物并且可以利用残留的消毒剂. 但是, 确认污染物并处理去除它, 这是最大的困难, 因为等我们确认出污染物, 它差不多已经污染了整个系统.

( 3) 对供水设施的实体结构进行威胁对实体设施的攻击是使供水系统瘫痪的最有效和最危险的手段, 因为这种手段是通过破坏, 毁坏关键构筑物, 使这些构筑物失去性能, 如取水泵房、送水泵房、配水管网等等. 所以, 这也是供水系统所面临的最大的灾难.

恐怖主义组织所采用的工具和手段颇多, 例如, 计算机攻击、化学、生物学武器以及

爆炸. 爆炸是恐怖主义最常采用的工具, 它是公用设施的最大威胁, 对毁坏构筑物不但非

常有效, 而且容易获得和使用. 在1933 年的向世界贸易中心进行的攻击, 2000 年11 月也门海港反对U SS Co le 一役, 均采用了爆炸工具.1995 年4 月19 日, 俄克拉荷马州联邦政府爆炸事件, 关闭了市政给水部门, 公用设施的破坏, 迫使人们重新认识行政管理的运行. ( 4) 污染的恐吓威胁这种类别是指恐怖主义分子对供水系统根本没有进行实质性的投毒、污染,他只是说服媒体或采用其他的手段使人们相信, 他已经或者将要对水进行破坏, 并且, 这种具有轰动性的威胁性攻击报道非常流行, 这也为我们提出了挑战. 如2001 年10 月, 由于恐怖主义分子制造的炭疽热攻击事件, 致使邮递系统无法运行, 从而水费清单无

法到达用户, 水工业受到巨大的损失, 成为这一事件的牺牲品。

3供水系统战略防御系统的设计

供水系统的战略防御系统包括: 1、事故、灾害的预防和预警, 主要是对即将发生或可能

发生的各种事故与灾害做出准确的判断, 分析其发生的频率、大小、原因及可能产生的后果,

并以此作为对其预防与警示的依据, 以将其损失减小到最低程度; 2、应急反应, 是指在

重大事故与灾害刚刚发生或出现某些征兆时, 必须在极短的时间内, 搜集、处理有关的信息, 明确问题与目标, 拟定各种可行方案, 经分析评价后选择一个最佳的方案, 组织实施并不

断跟踪检验, 及时纠正应急决策过程中的失误, 直至问题解决为止的一个动态过程; 3、事

故与灾害的控制及后处理, 是指在各种突发性事故与灾害发生后, 迅速协调、组织有关单位及人员对事发地点进行有效处理, 以控制其进一步扩大和蔓延

通过对供水系统的特性进行全面分析, 确定一些控制变量, 如水源( 地表水和地下水) 的数量和质量,流域的可持续性发展以及现有系统单元的情况, 了解这些变量的作用, 相互关联和相互依赖性, 据此建立定量的数学模型, 作为设计供水防御系统和重要设施的安全

保护体系的理论基础，防御系统的技术支撑如下：

( 1) 基础数据库系统该数据库是防御系统的支撑部分, 主要数据有: 水源地质状况、设备状况、供水增压泵站位置、坐标、供水主管线线路图、城区内供水主管线线路图、抢修能力等, 在此基础数据库基础上建立支持分析系统, 对事故进行预测、预报, 对管理目标实现监控、通信和管理, 为指挥决策提供科学依据.

( 2) 神经网络技术的应用利用智能化神经网络系统, 通过实时数据与数据库间的结合, 实现事故信息在电子地图上的可视化, 利用各种资源数据完成灾害的评估, 获得全方位、多层次的信息集合, 从而提高系统的快速反应与科学决策能力,加快救援反应速度, 并实行优化控制.

( 3) 通信网络系统信息网络, 保证指挥命令的顺利下达, 灾害实时信息的及时反映, 指挥命令完成情况的及时反馈.防御系统功能模块技术上可采用神经网络分析方法及其它相关技术对给水系统进行管理、监控和优化运行.

面对恐怖主义组织及各种可能的对供水系统造成的危害和安全性威胁, 我们必须研究

并进一步发展与完善供水系统的应急反应模型及安全保护机制, 以有效的评价供水系统的

易损特性并尽可能的加以保护, 最大限度降低恐怖主义及其他可能的威胁和破坏. 针对各

种可能的供水系统破坏, 通过系统的研究其内在规律, 建立实用可靠的供水系统战略防

御系统 , 不但是保证城市功能正常运转的需要, 也是全力营造安全城市, 加快城市现代化建设和全面建设小康社会的重要保障.