朱紅亞 李晶晶 許曉元

摘要：為我國石油化工行業(yè)提供高效可靠的應(yīng)急救援疏散決策支持技術(shù)，文章介紹了一種可快速預(yù)測?；沸孤┦鹿屎蠊挠?jì)算軟件。充分利用C/S架構(gòu)軟件強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算能力和WEBGIS直觀的表現(xiàn)形式的優(yōu)點(diǎn)，結(jié)合Embarcadero RAD Studio 2015（Delphi XE8）高級(jí)程序語言進(jìn)行軟件平臺(tái)的開發(fā)設(shè)計(jì)，建立了常見?；防砘再|(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫、閾值判定數(shù)據(jù)庫，可選擇應(yīng)用輕氣擴(kuò)散模型（高斯模型和改進(jìn)高斯模型）、重氣擴(kuò)散模型（SLAB模型、TWODEE模型）模擬預(yù)測各類輕重質(zhì)氣體泄漏擴(kuò)散事故后果的影響范圍和濃度峰值等。此軟件應(yīng)用范圍廣，適用性強(qiáng)，模擬預(yù)測結(jié)果快速、準(zhǔn)確，可實(shí)現(xiàn)在WEB GIS地圖上的可視化，從而為消防實(shí)戰(zhàn)服務(wù)。

關(guān)鍵詞：消防;?；沸孤?事故后果;快速預(yù)測

隨著石油化工大型化、集約化快速發(fā)展，及建設(shè)周期性階段性老化問題的暴露，近年來石油化工災(zāi)害事故頻繁發(fā)生，由此導(dǎo)致人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、生態(tài)和環(huán)境的破壞。為提升我國石油化工行業(yè)風(fēng)險(xiǎn)管理與防治技術(shù)水平，提高石油化工總體消防規(guī)劃科學(xué)水平和應(yīng)急救援能力，應(yīng)急管理部天津消防研究所圍繞危化品泄漏事故模式、擴(kuò)散演變規(guī)律、事故后果、事故危險(xiǎn)性分析與預(yù)測、事故應(yīng)急救援輔助決策等技術(shù)展開了系列研究，開發(fā)了一種可快速預(yù)測?；沸孤┦鹿屎蠊挠?jì)算軟件。

該軟件建立了常見?；防砘再|(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)庫、閾值判定數(shù)據(jù)庫（既可調(diào)用也可自行輸入?yún)?shù)），開發(fā)設(shè)計(jì)了人性化的軟件用戶界面和架構(gòu)，可選擇應(yīng)用輕氣擴(kuò)散模型（高斯模型和改進(jìn)高斯模型）、重氣擴(kuò)散模型（SLAB模型、TWODEE模型）模擬預(yù)測各類輕重質(zhì)氣體泄漏擴(kuò)散事故后果的影響范圍和濃度峰值等。與其他相似軟件相比，具有如下顯著優(yōu)勢：1.可模擬預(yù)測各類輕重質(zhì)氣體泄漏擴(kuò)散的事故后果，應(yīng)用范圍廣;2.模擬計(jì)算速度快，數(shù)十秒就可給出影響范圍的結(jié)果，實(shí)用性高;3.輸出結(jié)果既可通過軟件直接顯示，又可輸出相應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)文件，同時(shí)實(shí)現(xiàn)在WEB GIS地圖上的可視化顯示，顯示直觀，可視化強(qiáng);4.對(duì)易燃易爆有毒有害氣體泄漏事故后果的預(yù)測準(zhǔn)確性高，可切實(shí)提高應(yīng)對(duì)和處置公共突發(fā)事件的能力，預(yù)防和減少事故災(zāi)害所造成的損失。

1? 平臺(tái)架構(gòu)功能設(shè)計(jì)及計(jì)算模型

1.1? 平臺(tái)架構(gòu)功能設(shè)計(jì)

軟件充分利用當(dāng)前主流GIS開放平臺(tái)百度地圖，建立設(shè)計(jì)布置圖層，軟件可以以衛(wèi)星、2D和3D地圖多種模式展現(xiàn)，實(shí)現(xiàn)泄漏擴(kuò)散事故后果的精確地理位置定位。實(shí)現(xiàn)了C/S架構(gòu)的軟件與WEBGIS的完美融合，充分利用C/S架構(gòu)軟件強(qiáng)大的科學(xué)計(jì)算能力和WEBGIS直觀的表現(xiàn)形式的優(yōu)點(diǎn)，再結(jié)合EmbarcaderoRADStudio2015（DelphiXE8）高級(jí)程序語言開發(fā)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了泄漏模型信息化模擬，并將分析結(jié)果進(jìn)行量化。安裝簡單快速，對(duì)計(jì)算機(jī)硬件軟件配置要求低，可通過網(wǎng)頁版對(duì)泄漏事故后果進(jìn)行模擬計(jì)算，同時(shí)具有較好的安全保密機(jī)制，人員根據(jù)自己的權(quán)限使用軟件系統(tǒng)，其中正式版數(shù)據(jù)庫以SQLServer2008編譯，Demo版數(shù)據(jù)庫以ACCESS 2013編譯。平臺(tái)架構(gòu)如圖1所示。

1.2? 事故后果計(jì)算模型

本軟件針對(duì)輕質(zhì)、重質(zhì)氣體不同的泄漏擴(kuò)散特性可分別選用高斯模型和改進(jìn)高斯模型、SLAB模型和TWODEE模型。其中，高斯模型[1-2]分為高斯煙羽模型和高斯煙團(tuán)模型，主要分別用來模擬輕質(zhì)氣體的持續(xù)泄漏擴(kuò)散和瞬時(shí)泄漏擴(kuò)散。改進(jìn)高斯模型[3-4]是對(duì)高斯模型的修正，同樣也分為改進(jìn)高斯煙羽模型和改進(jìn)高斯煙團(tuán)模型，模型的修正主要體現(xiàn)在羽流上升的修正和地形參數(shù)的修正。SLAB模型和TWODEE模型均是用于模擬重質(zhì)氣體的泄漏擴(kuò)散，根據(jù)其計(jì)算量及復(fù)雜程度分別屬于箱及相似模型、淺層模型。SLAB模型[5]可以模擬計(jì)算地面蒸發(fā)池、高架的水平噴射、高架的垂直噴射和瞬時(shí)泄漏等四種泄漏源類型，且可以模擬液體的泄漏擴(kuò)散。TWODEE模型[6]增加了地形參數(shù)的考慮，可模擬計(jì)算得到近地面氣體擴(kuò)散或復(fù)雜地形條件下的濃度隨時(shí)空分布情況。

根據(jù)不同的模型輸入相應(yīng)的泄漏條件，包括泄漏物質(zhì)、理化性質(zhì)、泄漏量、泄漏速率、尺寸、泄漏模式、泄漏高度等，輸入擴(kuò)散條件包括風(fēng)速風(fēng)向、云量、大氣穩(wěn)定度、溫度濕度、地面粗糙度等，將氣體泄漏擴(kuò)散風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等多種方法有機(jī)的結(jié)合起來，將量化分析結(jié)果與WEB GIS地圖有機(jī)結(jié)合，直觀地模擬計(jì)算出事故后果影響范圍，進(jìn)行綜合診斷為應(yīng)急疏散提供決策支持。模擬計(jì)算流程圖如圖2所示。

2? 模擬計(jì)算界面及示例

基于本軟件可開展泄漏事故后果的快速預(yù)測模擬計(jì)算，通常對(duì)于單個(gè)泄漏源可以在10s內(nèi)給出計(jì)算結(jié)果，而對(duì)于多個(gè)泄漏源的模擬計(jì)算耗時(shí)相對(duì)較長些。下面以氨氣泄漏為例開展了模擬計(jì)算。假設(shè)發(fā)生連續(xù)泄漏，輸入假定泄漏條件和氣象環(huán)境條件，選擇高斯煙羽擴(kuò)散模型，開展模擬計(jì)算并將結(jié)

果與氨氣毒性閾值相結(jié)合，得到死亡、重傷、輕傷區(qū)域的等值線圖，最終在地圖上可視化顯示不同事故后果的影響區(qū)域范圍，同時(shí)在下面提示窗口進(jìn)一步給出了不同事故后果的下風(fēng)向、測風(fēng)向最大值及區(qū)域面積，如圖3所示，從而可以更好地為應(yīng)急救援和疏散決策制定提供有力的理論指導(dǎo)。

3? 結(jié)語

本文介紹了一種可快速預(yù)測?；沸孤┦鹿屎蠊挠?jì)算軟件，簡述了該軟件的功能設(shè)計(jì)和泄漏擴(kuò)散所用計(jì)算模型，包括輕氣擴(kuò)散模型（高斯模型和改進(jìn)高斯模型）和重氣擴(kuò)散模型（SLAB模型、TWODEE模型），并應(yīng)用該軟件以氯氣泄漏事故為例給出了模擬計(jì)算結(jié)果。

本軟件可模擬預(yù)測各類輕重質(zhì)氣體泄漏擴(kuò)散的事故后果，應(yīng)用范圍廣，適用性強(qiáng);模擬預(yù)測結(jié)果快速、準(zhǔn)確，數(shù)十秒即可給出事故后果影響范圍，實(shí)用性高;將量化分析結(jié)果與WEB GIS地圖有機(jī)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)泄漏擴(kuò)散事故后果的精確地理位置定位，從而為消防實(shí)戰(zhàn)應(yīng)急救援疏散提供決策支持。

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[3]朱紅亞.多源氣體泄漏擴(kuò)散的實(shí)驗(yàn)及數(shù)值模擬研究[D].合肥：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2013：82-95.

[4]朱紅亞，陳昊東，王青松，孫金華.多源重氣泄漏擴(kuò)散模擬研究[J].中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，44（08）：697-703.

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[6]Arnau Folch，Antonio Costa and Robin Hankin.TWODEE2 USER MANUAL-Computer Code and Related Documentation[M].INGV Naples-Osservatorio Vesuviano，2007.

Acalculationsoftwareonquicklypredictingthe consequences of? hazardous chemical leakage accidents

Zhu Hongya，Li Jingjing，Xu Xiaoyuan

Tianjin Fire Research Institute of MEM， Tianjin 300381， China

Abstract：To provide efficient and reliable emergency rescue and evacuation decision support technology for our country's petrochemical industry， this paper has developed a calculation software that can quickly predict the consequences of hazardous chemical leakage accidents. Our research makes full use of the powerful scientific computing capabilities of C/S architecture software and the advantages of the intuitive representation of WEB GIS， combines with Embarcadero RAD Studio 2015 （Delphi XE8） high-level programming language to develop and design the software platform， and establishes a database of physical and chemical properties of common hazardous chemicals， a threshold judgment database. We can choose to apply light gas diffusion model （Gaussian Model and Modified Gaussian Model）， heavy gas diffusion model （SLAB model， TWODEE model） to simulate and predict the impact range and concentration peak of the consequences of various light and heavy gas leakage and diffusion accidents. The software has a wide range of applications， strong applicability， fast and accurate simulation prediction results， and can be visualized on the WEB GIS map， so as to serve the actual fire prevention.

Keywords： Fire protection; Leakage of hazardous chemicals; Consequences of accidents; Rapid prediction