專利名稱：結(jié)合實時氣象信息的重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法，特別涉及一種結(jié)合實時氣象信息的重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法。
背景技術(shù)：
隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，環(huán)境污染事件進(jìn)入了高發(fā)期。據(jù)有關(guān)報道顯示， 2007僅環(huán)境保護(hù)部直接調(diào)度處理的突發(fā)環(huán)境事件就高達(dá)108起，2008年達(dá)135起。在各類環(huán)境事件中，危險物質(zhì)泄漏引起的中毒、爆炸和火災(zāi)事件通常會造成巨大的人員傷亡和極其嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。例如2003年重慶開縣特大井噴事故影響半徑超過10公里，造成243 人死亡、4000余人受傷、9. 3萬余人受災(zāi)；2005年淮安35噸液氯泄漏事件波及周邊三個鄉(xiāng)鎮(zhèn)，造成觀人死亡、350余人受傷、1萬余人受災(zāi)。目前我國的危險品存儲及生產(chǎn)運(yùn)營環(huán)節(jié)恰恰存在著嚴(yán)重的環(huán)境風(fēng)險和安全隱患。因此，對重大危險源突發(fā)性事故造成的有毒有害氣體的擴(kuò)散規(guī)律，及其對人體的危害程度進(jìn)行研究，建立事故影響程度預(yù)測方法，保證應(yīng)急管理部門能夠在事故發(fā)生后的第一時間迅速、準(zhǔn)確地掌握毒性氣體的擴(kuò)散持續(xù)時間、空間影響范圍及對人員的危害程度等重要信息，對于管理部門進(jìn)行救援決策，最大程度地減少人員傷亡和財產(chǎn)損失具有極其重要的意義。危險源事故后果預(yù)測預(yù)警是以信息技術(shù)為手段，應(yīng)用管理科學(xué)、計算機(jī)科學(xué)等相關(guān)學(xué)科的理論和方法，輔助決策者通過數(shù)據(jù)、模型，以人機(jī)交互方式進(jìn)行半結(jié)構(gòu)化或非結(jié)構(gòu)化決策的方法，是服務(wù)于突發(fā)性大氣環(huán)境污染事故防范和應(yīng)急的重要技術(shù)工具。這是目前解決危險事故應(yīng)急管理問題的重要方法，也是國內(nèi)外公共安全領(lǐng)域一個重要課題。目前關(guān)于事故危險預(yù)測方法和有毒有害氣體擴(kuò)散規(guī)律與預(yù)測方法方面的研究，美國和西歐等國家相對比較成熟，如美國環(huán)保局的STORET系統(tǒng)和AIRS系統(tǒng)、英國環(huán)保局的 WQIS系統(tǒng)、聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)的GRID系統(tǒng)等。但美歐等國的相關(guān)研究不能完全適用于我國的危險源存儲情況。而與國外相比，我國在該領(lǐng)域的研究起步較晚，發(fā)展相對滯后， 主要工作集中于相關(guān)法規(guī)及規(guī)范的制定與推行。華南理工大學(xué)開發(fā)了一套化學(xué)品貯罐火災(zāi)爆炸模擬評價軟件系統(tǒng)，該軟件系統(tǒng)能夠?qū)χ卮笪ｋU源進(jìn)行辨識和快速分級，但該系統(tǒng)僅能用于化學(xué)品貯罐的火災(zāi)爆炸模擬，適用范圍有一定的局限性，并且沒有考慮實時氣象條件的影響作用。臺灣省“國家災(zāi)害防救科技中心”開發(fā)構(gòu)建了毒化災(zāi)災(zāi)害防救決策支持平臺，能夠?qū)崿F(xiàn)毒化物擴(kuò)散情形與影響范圍的仿真，但該平臺的氣象環(huán)境要素為定常數(shù)據(jù)，無法與復(fù)雜的氣象條件相結(jié)合，在一定程度上影響了氣體擴(kuò)散模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性。南開大學(xué)利用MM5、HYSPLIT4模式及6S技術(shù)建立了突發(fā)性大氣污染事件分級標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險源識別技術(shù)規(guī)范，但由于HYSPLIT4模式并非專業(yè)的危險氣體模式，因此無法對品種繁多、比重差異較大的不同危險氣體以及不同排放方式的危險事故進(jìn)行較好的模擬。北京、青島等市建立了基于GIS的重大危險源監(jiān)控信息管理系統(tǒng)，提高了安全生產(chǎn)監(jiān)督管理的技術(shù)含量，但系統(tǒng)以危險源的管理監(jiān)控為重點(diǎn)，沒有危險事故影響范圍和影響強(qiáng)度進(jìn)行定量模擬的能力。武漢大學(xué)和清華大學(xué)基于GIS建立了危化品泄漏事件應(yīng)急決策系統(tǒng)，使用高斯公式作為擴(kuò)散
4預(yù)測模型，但由于擴(kuò)散模型沒有引入重力塌陷原理，對于重氣云模擬的準(zhǔn)確性造成了一定影響。綜上，目前相關(guān)系統(tǒng)及方法都存在很多缺陷未與實時氣象信息相結(jié)合，很大程度上影響氣體擴(kuò)散模擬結(jié)果的準(zhǔn)確性；缺少源強(qiáng)計算能力；所使用的氣體擴(kuò)散算法缺少重氣塌陷原理；沒有將整套相關(guān)方法建立集成系統(tǒng)等。這些缺陷使事故造成的危險物擴(kuò)散及其危害程度預(yù)測無法達(dá)到較高的準(zhǔn)確性和實用性。本發(fā)明為解決該問題提供了一套新的思路和方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服了上述系統(tǒng)和方法的缺點(diǎn)和不足，提供一種體系完整的結(jié)合實時氣象信息的重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法。利用高時空分辨率大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報方法與氣體擴(kuò)散模擬方法相結(jié)合，同時加入危險物排放量估算方法及模擬數(shù)據(jù)結(jié)果后處理方法的集成預(yù)測方法，結(jié)合實時的氣象信息及危險源實時監(jiān)測信息，對危險源事故進(jìn)行模擬，得到事故發(fā)生后危險氣體的定量化三維時空分布結(jié)果以及事故對周圍環(huán)境的影響范圍、持續(xù)時間，對人體的危害級別的方法。本發(fā)明是采用以下技術(shù)手段實現(xiàn)的。本發(fā)明包括大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式、危險物排放量估算模式、氣體三維擴(kuò)散模式、擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序、危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫、污染物危險影響等級數(shù)據(jù)庫、 基于GIS的可視化展示軟件等部分，包括以下步驟。1. 1、利用氣象模式自動下載運(yùn)行程序，通過FTP鏈接美國國家大氣研究中心，每日自動獲取NCEP全球預(yù)報背景場數(shù)據(jù)。1. 2、利用大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式預(yù)測模擬區(qū)域的氣象場。1. 3、將用戶輸入的危險事故信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，生成模擬參數(shù)文件，同時生成預(yù)測觸發(fā)指令，作為后續(xù)預(yù)測工作的控制結(jié)點(diǎn)。1. 4、如危險品存儲地點(diǎn)監(jiān)測到危險事故，則自動獲取存儲地點(diǎn)安裝的實時監(jiān)測設(shè)備所獲取的事故信息，并轉(zhuǎn)換信息數(shù)據(jù)，插入模擬參數(shù)文件。1.5、接到啟動預(yù)測工作的觸發(fā)指令后，通過氣象要素數(shù)據(jù)提取程序?qū)庀髨鲱A(yù)測結(jié)果進(jìn)行提取，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，得到模擬區(qū)域及周邊地區(qū)的氣象要素數(shù)據(jù)集。1.6、接到啟動預(yù)測工作的觸發(fā)指令后，根據(jù)實時監(jiān)測設(shè)備獲知的危險事故類型， 利用危險源排放量估算模式中相應(yīng)的估算方法計算事故過程中的危險品排放量。在運(yùn)算過程中，通過調(diào)用危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫獲取各種危險物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)。1.7、接到啟動預(yù)測工作的觸發(fā)指令后，利用氣象要素數(shù)據(jù)和危險源排放量估算結(jié)果作為輸入數(shù)據(jù)，運(yùn)行氣體三維預(yù)測模式，預(yù)測得到事故發(fā)生后有毒有害氣體的三維空間分布情況，以及各目標(biāo)點(diǎn)的定量化污染物濃度數(shù)值。在運(yùn)算過程中，通過調(diào)用危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫獲取各種危險物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)。1. 8、氣體三維預(yù)測模式運(yùn)行完畢后，由擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序提取氣體三維預(yù)測模式的預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)，并對不均勻濃度計算結(jié)點(diǎn)的時空坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的識別篩選，以及等時間、空間格距坐標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換。1.9、通過污染物危險影響等級數(shù)據(jù)庫提供各種危險品的危害濃度限值，根據(jù)濃度預(yù)測結(jié)果劃分事故影響區(qū)域，并確定各區(qū)域?qū)θ梭w的危害級別。1. 10、利用基于GIS的可視化展示軟件以各種方式展示事故后污染物擴(kuò)散情況及其影響區(qū)域，篩選不同影響級別區(qū)域內(nèi)的敏感目標(biāo)查詢結(jié)果等各種應(yīng)急管理決策依據(jù)。前述的步驟6中的危險源排放量估算包括以下步驟2. 1、危險源排放量估算模式根據(jù)用戶在可視化展示軟件的輸入?yún)?shù)中錄入的事故類型，及危險源實時監(jiān)測系統(tǒng)傳回的事故類型判定結(jié)果，結(jié)合事故信息、氣象信息和危險品的理化性質(zhì)，通過計算判定危險事故的類型，確定預(yù)測對應(yīng)使用的估算方案。2. 2、如事故伴隨有火災(zāi)發(fā)生，則進(jìn)入火災(zāi)情景估算模塊，基于燃燒對危險氣體削減量來計算危險事故中的危險物排放量。2. 3、無火災(zāi)伴隨情況下，根據(jù)模式識別判定結(jié)果分別進(jìn)入噴射泄漏釋放估算模塊、蒸發(fā)泄漏釋放估算模塊或爆炸釋放估算模塊，計算危險事故中的危險物排放量。若進(jìn)入噴射泄漏釋放估算模塊，則基于柏努力方程計算原理，分別對氣態(tài)、氣液兩相、液態(tài)不同存儲狀態(tài)的泄漏事故進(jìn)行估算。若進(jìn)入蒸發(fā)泄漏釋放估算模塊，則分別按不同原理估算閃蒸蒸發(fā)量、熱量蒸發(fā)量和質(zhì)量蒸發(fā)量。若進(jìn)入爆炸釋放估算模塊，則分別估算氣態(tài)、液態(tài)、氣液兩項、固態(tài)情況下的排放量。前述的步驟1. 7中的危險氣體三維預(yù)測包括以下步驟3. 1、調(diào)用危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫獲取危險品的部分物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，讀取氣象要素數(shù)據(jù)集中的事故點(diǎn)周邊環(huán)境條件，同時讀取輸入?yún)?shù)文件中的事故信息數(shù)據(jù)。3. 2、根據(jù)判定結(jié)果，通過三維擴(kuò)散模式中的穩(wěn)態(tài)煙羽模式主微積分方程組或瞬時煙團(tuán)模式主微積分方程組進(jìn)行迭代計算，得出初始計算結(jié)果。利用濃度輪廓函數(shù)計算三維濃度數(shù)據(jù)，利用云體平均計算方法得出有效云參數(shù)。3. 3、進(jìn)入時間循環(huán)，耦合大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式，逐步加入實時氣象要素數(shù)據(jù)，得出結(jié)合實時氣象信息的二次計算結(jié)果。本發(fā)明一種結(jié)合實時氣象信息的重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警實現(xiàn)方法，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下明顯的優(yōu)勢和有益效果本發(fā)明將高時空分辨率大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報方法引入事故后果預(yù)測方法中， 克服了事故的擴(kuò)散模擬無法與逐時變化的氣象信息結(jié)合的嚴(yán)重缺陷，有效提高氣體擴(kuò)散預(yù)測結(jié)果的準(zhǔn)確性與真實性。在事故后果預(yù)測方法中增加了危險物排放量估算方法，克服了危險事故模擬過程中缺少源強(qiáng)計算功能的缺陷，延長危險預(yù)測工作的系統(tǒng)鏈。所選用的氣體擴(kuò)散模擬算法突破了以往的事故后果預(yù)測方法不能對各種比重的危險氣體擴(kuò)散模擬的局限性，對輕氣云、中氣云和重氣云都具有較好模擬效果。針對危險氣體三維擴(kuò)散模擬算法增加擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理方法，解決了原算法無法得到等時間、等空間三維坐標(biāo)結(jié)點(diǎn)濃度標(biāo)準(zhǔn)化計算結(jié)果的問題，實現(xiàn)與后續(xù)數(shù)據(jù)處理及可視化部分的可連接性。將多種危險物濃度限值指標(biāo)引入事故后果預(yù)測方法，提出一種可用于事故后果預(yù)測方法中的事故危害級別自動評價方法。本發(fā)明具有可實時讀取氣象信息、結(jié)果等時空間距、運(yùn)算速度快、實時性強(qiáng)等特點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)框圖及數(shù)據(jù)流示意圖2為重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法總流程圖；圖3為危險源排放量估算方法流程圖；圖4為危險氣體三維預(yù)測方法流程圖。其中1為NCEP全球預(yù)報背景場數(shù)據(jù)；2為危險源實時監(jiān)測系統(tǒng)；3為大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式；4為危險物排放量估算模式；5為氣體三維擴(kuò)散模式；6為擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序；7為核心計算模塊組；8為危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫及污染物危險影響等級數(shù)據(jù)庫；9 為基于GIS的可視化展示軟件；10為用戶；11為重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法體系； 12為氣象模式自動下載運(yùn)行程序；13為氣象要素數(shù)據(jù)提取程序；14為危險事故信息；15為模擬參數(shù)文件；16為觸發(fā)指令；17為Linux系統(tǒng)環(huán)境；18為Windows系統(tǒng)環(huán)境。
具體實施例方式以下結(jié)合說明書附圖對本發(fā)明的實施例做進(jìn)一步的說明從整體角度看，本發(fā)明各部分集成方法及數(shù)據(jù)流簡述如下有重大危險源事故發(fā)生時，系統(tǒng)收取危險存儲地點(diǎn)安裝的實時監(jiān)測設(shè)備所獲取的事故信息，用戶根據(jù)事故情況通過軟件界面進(jìn)行部分參數(shù)的設(shè)定。同時，鏈接美國NCEP網(wǎng)站獲取NCEP全球預(yù)報背景場數(shù)據(jù)，利用高時空分辨率大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)測模式計算氣象場預(yù)測數(shù)據(jù)，然后以危險事故是否發(fā)生作為觸發(fā)信號控制氣象要素數(shù)據(jù)的提取，若數(shù)據(jù)提起程序被觸發(fā)后，則按危險物排放量估算模式與氣體三維擴(kuò)散模式計算所需的數(shù)據(jù)格式提取氣象數(shù)據(jù)。事故信息和氣象數(shù)據(jù)傳到核心計算模塊組后，首先利用危險物排放量估算模塊計算得出突發(fā)性事故導(dǎo)致的危險物排放量。然后基于排放量計算結(jié)果和事故信息數(shù)據(jù)，由擴(kuò)散模塊進(jìn)行危險氣體三維擴(kuò)散濃度的預(yù)測。之后利用擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。通過調(diào)用污染物危害影響等級數(shù)據(jù)庫中的危害濃度限值對危險氣體的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行評價，得出事故相應(yīng)影響區(qū)域的危害級別。最后利用可視化部分對預(yù)測數(shù)據(jù)進(jìn)行可視化展示，提供受影響區(qū)域的目標(biāo)對象查詢等結(jié)果及各種形式的應(yīng)急管理決策依據(jù)。其中，各過程需用到的大量危險存儲品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)均通過調(diào)用系統(tǒng)內(nèi)嵌的危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫實現(xiàn)。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖及數(shù)據(jù)流示意如圖1所示，其中1為NCEP全球預(yù)報背景場數(shù)據(jù)；2 為危險源實時監(jiān)測系統(tǒng)；3為大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式；4為危險物排放量估算模式； 5為氣體三維擴(kuò)散模式；6為擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序；7為核心計算模塊組；8為危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫及污染物危險影響等級數(shù)據(jù)庫；9為基于GIS的可視化展示軟件；10為用戶； 11為重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法體系；12為氣象模式自動下載運(yùn)行程序；13為氣象要素數(shù)據(jù)提取程序；14為危險事故信息；15為模擬參數(shù)文件；16為觸發(fā)指令；17為Linux 系統(tǒng)環(huán)境；18為Windows系統(tǒng)環(huán)境。大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式在Linux系統(tǒng)下運(yùn)行，利用FTP實現(xiàn)與Windows系統(tǒng)的數(shù)據(jù)互傳。在本方法中大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式用于實時預(yù)測當(dāng)前時刻至未來數(shù)小時內(nèi)的高時空分辨率氣象場情況，為實時預(yù)測預(yù)警系統(tǒng)提供所需的氣象要素數(shù)據(jù)。危險物排放量估算模式，利用用戶輸入、危險源實時監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測判定，確定危險事故類型，根據(jù)環(huán)境條件、危險品理化性質(zhì)和事故類型確定排放量估算方案，分別利用對應(yīng)的火災(zāi)情景、噴射泄漏釋放情景、蒸發(fā)泄漏釋放情景或爆炸釋放情景估算方法進(jìn)行計算， 為后接的三維氣體擴(kuò)散模式提供危險物排放量計算結(jié)果。該部分流程圖如圖3所示，為危險源排放量估算方法流程圖。危險氣體的三維擴(kuò)散預(yù)測是事故后果預(yù)測方法的核心部分，根據(jù)事故類型判定結(jié)果，分別進(jìn)入噴射、蒸發(fā)或爆炸等情景的擴(kuò)散預(yù)測運(yùn)算，在進(jìn)行傳統(tǒng)的擴(kuò)散預(yù)測后，進(jìn)入逐時氣象數(shù)據(jù)進(jìn)行迭代計算，得出結(jié)合實時氣象信息的有毒有害氣體的三維空間分布情況及各目標(biāo)點(diǎn)的定量化污染物濃度數(shù)值。利用擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序?qū)U(kuò)散模式計算得出的不均勻濃度計算結(jié)點(diǎn)的時空坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，處理得到等空間間距的格點(diǎn)濃度值及等時間間距的濃度計算結(jié)果。該部分流程圖如圖4所示，為危險氣體三維預(yù)測方法流程圖。下面給出具體實例對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。實施例1某化工廠的氯化氫存儲罐爆炸事故實例描述如下擬定2009年7月北京市某區(qū)某化工廠危險品存儲罐發(fā)生爆炸，危險存儲物為氰化氫，危險品存儲量為50噸。獲取2009年6月的NCEP全球預(yù)報背景場數(shù)據(jù)， 運(yùn)行大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式，得出2009年6月的氣象場情況，并提取所需的氣象要素數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換。輸入模擬范圍和模擬時間等信息，同時獲取實時監(jiān)測設(shè)備的事故信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，生成模擬參數(shù)文件。依次運(yùn)行危險源排放量估算模式、氣體三維擴(kuò)散模式、擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序并轉(zhuǎn)換氣體擴(kuò)散結(jié)果。爆炸事故發(fā)生后大量氰化氫氣體被釋放到大氣環(huán)境中隨風(fēng)漂移擴(kuò)散，此過程中可得到事故發(fā)生后一定間隔時刻的氰化氫空間分布圖，以及事故發(fā)生一定時間內(nèi)的氰化氫氣體累積空間分布，表征該段時間內(nèi)事故造成的影響區(qū)域總范圍。根據(jù)危險物對人體影響濃度限值，對此案例事故影響區(qū)域進(jìn)行危險級別劃分，其中氰化氫濃度大于25ppm的區(qū)域為致死區(qū)域，會對人體造成致死性傷害，在圖中以紅色表示；氰化氫濃度大于IOppm的區(qū)域為致重傷區(qū)域，會對人體造成致重傷性傷害，在圖中以黃色表示；氰化氫濃度大于Oppm的區(qū)域為致輕傷區(qū)域，會對人體造成致輕傷性傷害，在圖中以綠色表示。根據(jù)擴(kuò)散模擬計算結(jié)果可查詢得出受事故影響的居民區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等各種敏感目標(biāo)的清單，為應(yīng)急相應(yīng)部門提供重要的救援信息和決策依據(jù)。實施例2某存儲地點(diǎn)的液氯存儲罐泄漏事故實例描述如下擬定2009年7月北京市某區(qū)某危險品存儲罐發(fā)生泄漏，危險存儲物為氯(CI2)。獲取2009年7月的NCEP全球預(yù)報背景場數(shù)據(jù)，運(yùn)行大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式，得出2009年7月的氣象場情況，并提取所需的氣象要素數(shù)據(jù)并轉(zhuǎn)換。輸入模擬范圍和模擬時間等信息，同時獲取實時監(jiān)測設(shè)備的事故信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，生成模擬參數(shù)文件。 依次運(yùn)行危險源排放量估算模式、氣體三維擴(kuò)散模式、擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序并轉(zhuǎn)換氣體擴(kuò)散結(jié)果。泄漏事故發(fā)生后大量氯氣被釋放到大氣環(huán)境中隨風(fēng)漂移擴(kuò)散，此過程中可得到事故發(fā)生后一定間隔時刻的氯氣空間分布圖，以及事故發(fā)生一定時間內(nèi)的氯氣氣體累積空間分布，表征該段時間內(nèi)事故造成的影響區(qū)域總范圍。根據(jù)危險物對人體影響濃度限值，對此次案例事故影響區(qū)域進(jìn)行危險級別劃分， 其中氯氣濃度大于20ppm的區(qū)域為致死區(qū)域，會對人體造成致死性傷害；氯氣濃度大于 3ppm的區(qū)域為致重傷區(qū)域，會對人體造成致重傷性傷害；氯氣濃度大于Ippm的區(qū)域為致輕傷區(qū)域，會對人體造成致輕傷性傷害。根據(jù)擴(kuò)散模擬計算結(jié)果可查詢得出受事故影響的居民區(qū)、醫(yī)院、學(xué)校等各種敏感目標(biāo)的清單，為應(yīng)急相應(yīng)部門提供重要的救援信息和決策依據(jù)。 盡管本說明書參照上述的各個實施例對本發(fā)明已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對本發(fā)明進(jìn)行修改或等同替換；而一切不脫離發(fā)明的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1. 一種結(jié)合實時氣象信息的重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法，包括大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式、危險物排放量估算模式、氣體三維擴(kuò)散模式、擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序、 危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫及污染物危險影響等級數(shù)據(jù)庫及基于GIS的可視化展示軟件部分； 其特征在于包括以下步驟1. 1、利用氣象模式下載運(yùn)行程序，獲取NCEP全球預(yù)報背景場數(shù)據(jù)； 1. 2、利用大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式預(yù)測模擬區(qū)域的氣象場； 1. 3、將用戶輸入的危險事故信息進(jìn)行轉(zhuǎn)換，生成模擬參數(shù)文件，同時生成預(yù)測觸發(fā)指令，作為后續(xù)預(yù)測工作的控制結(jié)點(diǎn)；1.4、如危險品存儲地點(diǎn)監(jiān)測到危險事故，則自動獲取存儲地點(diǎn)安裝的實時監(jiān)測設(shè)備所獲取的事故信息，并轉(zhuǎn)換信息數(shù)據(jù)，插入模擬參數(shù)文件；1.5、啟動預(yù)測指令，通過氣象要素數(shù)據(jù)提取程序?qū)庀髨鲱A(yù)測結(jié)果進(jìn)行提取，并實現(xiàn)數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換，得到模擬區(qū)域及周邊地區(qū)的氣象要素數(shù)據(jù)集；1.6、啟動預(yù)測指令，根據(jù)實時監(jiān)測設(shè)備獲知的危險事故類型，利用危險源排放量估算模式中相應(yīng)的估算方法計算事故過程中的危險品排放量；在運(yùn)算過程中，通過調(diào)用危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫獲取各種危險物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)；1.7、啟動預(yù)測指令，利用氣象要素數(shù)據(jù)和危險源排放量估算結(jié)果作為輸入數(shù)據(jù)，運(yùn)行氣體三維預(yù)測模式，預(yù)測得到事故發(fā)生后有毒有害氣體的三維空間分布情況，以及各目標(biāo)點(diǎn)的定量化污染物濃度數(shù)值；在運(yùn)算過程中，通過調(diào)用危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫獲取各種危險物質(zhì)的物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)；1. 8、氣體三維預(yù)測模式運(yùn)行完畢后，由擴(kuò)散模擬結(jié)果后處理程序提取氣體三維預(yù)測模式的預(yù)測結(jié)果數(shù)據(jù)，并對不均勻濃度計算結(jié)點(diǎn)的時空坐標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)有效數(shù)據(jù)的識別篩選，以及等時間、空間格距坐標(biāo)點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換；1.9、通過污染物危險影響等級數(shù)據(jù)庫提供各種危險品的危害濃度限值，劃分事故影響區(qū)域，并確定各區(qū)域?qū)θ梭w的危害級別；1.10、通過基于GIS的可視化展示軟件，展示事故后污染物擴(kuò)散情況及其影響區(qū)域，并篩選不同影響級別區(qū)域內(nèi)的敏感目標(biāo)查詢結(jié)果的各種應(yīng)急管理決策依據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)合實時氣象信息的重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法，其特征在于所述的步驟1. 6中的危險源排放量估算包括以下步驟2. 1、根據(jù)用戶在可視化展示軟件的輸入?yún)?shù)中錄入的事故類型，及危險源實時監(jiān)測系統(tǒng)傳回的事故類型判定結(jié)果，結(jié)合事故信息、氣象信息和危險品的理化性質(zhì)，通過計算判定危險事故的類型，并確定預(yù)測對應(yīng)使用的估算方案；2. 2、如事故伴隨有火災(zāi)發(fā)生，則進(jìn)入火災(zāi)情景估算模塊，基于燃燒對危險氣體削減量來計算危險事故中的危險物排放量；2. 3、無火災(zāi)伴隨情況下，根據(jù)模式識別判定結(jié)果分別進(jìn)入噴射泄漏釋放估算模塊、蒸發(fā)泄漏釋放估算模塊或爆炸釋放估算模塊，計算危險事故中的危險物排放量；2. 4、若進(jìn)入噴射泄漏釋放估算模塊，則基于柏努力方程計算原理，分別對氣態(tài)、氣液兩相、液態(tài)不同存儲狀態(tài)的泄漏事故進(jìn)行估算；若進(jìn)入蒸發(fā)泄漏釋放估算模塊，則分別估算閃蒸蒸發(fā)量、熱量蒸發(fā)量和質(zhì)量蒸發(fā)量；若進(jìn)入爆炸釋放估算模塊，則分別估算氣態(tài)、液態(tài)、氣液兩項、固態(tài)情況下的排放量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種結(jié)合實時氣象信息的重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法，其特征在于所述的步驟1. 7中的危險氣體三維預(yù)測包括以下步驟.3. 1調(diào)用危險品理化性質(zhì)數(shù)據(jù)庫獲取危險品的部分物理化學(xué)性質(zhì)數(shù)據(jù)，讀取氣象要素數(shù)據(jù)集中的事故點(diǎn)周邊環(huán)境條件，同時讀取輸入?yún)?shù)文件中的事故信息數(shù)據(jù)；.3. 2根據(jù)判定結(jié)果，通過三維擴(kuò)散模式中的穩(wěn)態(tài)煙羽模式主微積分方程組或瞬時煙團(tuán)模式主微積分方程組進(jìn)行迭代計算，得出初始計算結(jié)果；利用濃度輪廓函數(shù)計算三維濃度數(shù)據(jù)，利用云體平均計算方法得出有效云參數(shù)；.3. 3進(jìn)入時間循環(huán)，耦合大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報模式，逐步加入實時氣象要素數(shù)據(jù)， 得出結(jié)合實時氣象信息的二次計算結(jié)果。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種結(jié)合實時氣象信息的重大危險源事故后果預(yù)測預(yù)警方法，利用高時空分辨率大氣環(huán)流數(shù)值模擬及預(yù)報方法與氣體擴(kuò)散模擬方法相結(jié)合，同時加入危險物排放量估算方法及模擬數(shù)據(jù)結(jié)果后處理方法的集成預(yù)測方法，結(jié)合實時的氣象信息及危險源實時監(jiān)測信息，對危險源事故進(jìn)行模擬，得到事故發(fā)生后危險氣體的定量化三維時空分布結(jié)果以及事故對周圍環(huán)境的影響范圍、持續(xù)時間，對人體的危害級別等分析，預(yù)測得到事故發(fā)生后有毒有害氣體的三維空間分布情況，以及各目標(biāo)點(diǎn)的定量化污染物濃度數(shù)值。提出一種可用于事故后果預(yù)測的方法及事故危害級別自動評價方法。具有可實時讀取氣象信息、結(jié)果等時空間距、運(yùn)算速度快、實時性強(qiáng)等特點(diǎn)。
文檔編號G06Q10/04GK102567808SQ20101061751
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者李悅, 程水源, 陳東升, 黃青 申請人:北京工業(yè)大學(xué)