一种危化品大气扩散评估方法与流程

1.本发明涉及环境安全评价领域，具体涉及一种危化品大气扩散评估方法。


背景技术：

2.大气扩散是气态或可挥发的液态物质暴露在空气中后，借由重力、分子运动和大气湍流发生的现象。因危险化学品本身的毒性、易燃易爆性等危险性，发生扩散的物质极易引起人员中毒、火灾和爆炸等衍生事件，本发明可针对0-20km范围内可挥发的液体和气体危化品，模拟预测有毒物质在大气中扩散蔓延的趋势和浓度分布，为应急主管领导等指挥力量在危化品泄漏事故发生进行时，提供事故现场应急处置辅助决策信息：推荐人员疏散区、处置救援分区指导现场救援；精确计算目标点详细灾损信息。搭配gis标绘、资源查询和数据库，本发明可用于指导现场侦检、危险源辨识；指导灾情评估、警戒区域划分；也可用于危化品扩散事故现场和事后置，演练培训、历史案例学习、化工园区等危化品储存生产场所的选址以及日常的风险评估工作。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种危化品大气扩散评估方法，实现对任意时刻的危化品扩散浓度分布情况和总时长内影响范围的评估，以解决上述背景技术中提出的问题。
4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种危化品大气扩散评估方法，采用拉格朗日烟团扩散模型，假设释放源有效高度为h，取释放源在地面投影为坐标原点，进行坐标变换，并考虑地面反射的作用，将无边界瞬时点源扩散模型转化为高架瞬时点源模型，包括以下步骤：
6.步骤1、根据当前月份查看太阳倾角表确定太阳倾角；
7.步骤2、根据泄漏点的经纬度、泄漏时的北京时间和步骤1中确定的太阳倾角计算太阳高度角h0，计算公式如下：
[0008][0009]
泄漏点的纬度；
[0010]
λ：泄漏点的经度；
[0011]
t：发生扩散时对应的北京时间；
[0012]
δ：太阳倾角；
[0013]
步骤3、根据天气状况与太阳高度角h0查太阳辐射等级表确定太阳辐射等级；
[0014]
步骤4、根据步骤3的太阳辐射等级与地面风速查大气稳定度表确定大气稳定度；
[0015]
步骤5、根据步骤4中的大气稳定度查下风距离处的水平扩散系数表确定在不同下风距离处水平扩散系数σ
x
＝σy；
[0016]
步骤6、由步骤4中的大气稳定度查下风距离处的垂直扩散系数表确定在不同下风距离处垂直扩散系数σz；
[0017]
步骤7、计算任意时刻的扩散浓度c(x,y,z,t)或影响范围x和y。
[0018]
优选地，步骤5中水平扩散参数幂函数表达式为σ
x
＝σy＝γ1x
a1
。
[0019]
优选地，由于当前危害气体影响范围上图为二维平面，所以假设z＝0,泄露危害品气体确定后，得到该危害品气体的影响浓度标准c(x,y,z,t)，结合步骤5中计算得到水平扩散系数(σ
x
＝σy)，能够模拟出影响范围x与y，计算公式如下：
[0020][0021]
x：沿风向方向的距离，m；
[0022]
y：与风向水平垂直的距离，m；
[0023]
z：与风向在竖直方向垂直的距离，m；
[0024]
t：泄漏时间，s；
[0025]
q：泄漏速率，m3/s；
[0026]
c(x,y,z,t)：在直角坐标系下，在某一位置，泄漏时间为t时刻的浓度，ppm；
[0027]
风速，m/s；
[0028]
σ
x
σyσz：分别沿x轴，y轴，z轴的气体扩散系数。
[0029]
优选地，步骤7中计算扩散浓度c(x,y,z,t)
[0030]
无风时的计算公式如下：
[0031][0032]
有风时的计算公式如下：
[0033][0034]
h：释放源有效高度，m；
[0035]
x：沿风向方向的距离，m；
[0036]
y：与风向水平垂直的距离，m；
[0037]
z：与风向在竖直方向垂直的距离，m；
[0038]
t：泄漏时间，s；
[0039]
q：泄漏速率，m3/s；
[0040]
c(x,y,z,t)：在直角坐标系下，在某一位置，泄漏时间为t时刻的浓度，ppm；
[0041]
风速，m/s；
[0042]
σ
x
σyσz：分别沿x轴，y轴，z轴的气体扩散系数。
[0043]
优选地，瞬时泄漏中，将储罐存储物质看作是全部泄露。
[0044]
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明通过帕斯奎尔(pasquill)法评估大气稳定度；根据大气稳定度确定在不同下风距离处的扩散系数，模拟影响范围，动态展示泄漏发生后气体蔓延扩散范围随时间的变化，可查看任意时刻的浓度分布情况，也可查看总时长内危化品可能飘过的所有危险区域范围。
附图说明
[0045]
图1为本发明的流程示意图；
[0046]
图2为太阳倾角表；
[0047]
图3为太阳辐射等级表；
[0048]
图4为大气稳定度表；
[0049]
图5为下风距离处的水平扩散系数表；
[0050]
图6为下风距离处的垂直扩散系数表；
[0051]
图7为浓度标准等级表。
具体实施方式
[0052]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
[0054]
实施例1：一种危化品大气扩散评估方法，采用拉格朗日烟团扩散模型，假设释放源有效高度为h，取释放源在地面投影为坐标原点，进行坐标变换，并考虑地面反射的作用，将无边界瞬时点源扩散模型转化为高架瞬时点源模型，包括以下步骤：
[0055]
步骤1、请参阅图2，根据当前月份查看太阳倾角表确定太阳倾角；
[0056]
步骤2、根据泄漏点的经纬度、泄漏时的北京时间和步骤1中确定的太阳倾角计算太阳高度角h0，计算公式如下：
[0057][0058]
泄漏点的纬度；
[0059]
λ：泄漏点的经度；
[0060]
t：发生扩散时对应的北京时间；
[0061]
δ：太阳倾角；
[0062]
步骤3、请参阅图3，根据天气状况与太阳高度角h0查太阳辐射等级表确定太阳辐射等级；
[0063]
步骤4、请参阅图4，根据步骤3的太阳辐射等级与地面风速查大气稳定度表确定大气稳定度；
[0064]
步骤5、请参阅图5，根据步骤4中的大气稳定度查下风距离处的水平扩散系数表确定在不同下风距离处水平扩散系数σ
x
＝σy，水平扩散参数幂函数表达式为σ
x
＝σy＝γ1x
a1
。
[0065]
步骤6、请参阅图6，由步骤4中的大气稳定度查下风距离处的垂直扩散系数表确定在不同下风距离处垂直扩散系数σz；
[0066]
步骤7、请参阅图7，计算影响范围x和y：由于当前危害气体影响范围上图为二维平面，所以假设z＝0,泄露危害品气体确定后，根据浓度标准等级表得到该危害品气体的影响浓度标准c(x,y,z,t)，结合步骤5中计算得到水平扩散系数(σ
x
＝σy)，能够模拟出影响范围x与y，计算公式如下：
[0067][0068]
x：沿风向方向的距离，m；
[0069]
y：与风向水平垂直的距离，m；
[0070]
z：与风向在竖直方向垂直的距离，m；
[0071]
t：泄漏时间，s；
[0072]
q：泄漏速率，m3/s；
[0073]
c(x,y,z,t)：在直角坐标系下，在某一位置，泄漏时间为t时刻的浓度，ppm；
[0074]
风速，m/s，瞬时泄漏中，将储罐存储物质看作是全部泄露；
[0075]
σ
x
σyσz：分别沿x轴，y轴，z轴的气体扩散系数。
[0076]
实施例2：
[0077]
一种危化品大气扩散评估方法，采用拉格朗日烟团扩散模型，假设释放源有效高度为h，取释放源在地面投影为坐标原点，进行坐标变换，并考虑地面反射的作用，将无边界瞬时点源扩散模型转化为高架瞬时点源模型，包括以下步骤：
[0078]
步骤1、请参阅图2，根据当前月份查看太阳倾角表确定太阳倾角；
[0079]
步骤2、根据泄漏点的经纬度、泄漏时的北京时间和步骤1中确定的太阳倾角计算太阳高度角h0，计算公式如下：
[0080][0081]
泄漏点的纬度；
[0082]
λ：泄漏点的经度；
[0083]
t：发生扩散时对应的北京时间；
[0084]
δ：太阳倾角；
[0085]
步骤3、请参阅图3，根据天气状况与太阳高度角h0查太阳辐射等级表确定太阳辐射等级；
[0086]
步骤4、请参阅图4，根据步骤3的太阳辐射等级与地面风速查大气稳定度表确定大气稳定度；
[0087]
步骤5、请参阅图5，根据步骤4中的大气稳定度查下风距离处的水平扩散系数表确定在不同下风距离处水平扩散系数σ
x
＝σy，水平扩散参数幂函数表达式为σ
x
＝σy＝γ1x
a1
；
[0088]
步骤6、请参阅图6，由步骤4中的大气稳定度查下风距离处的垂直扩散系数表确定在不同下风距离处垂直扩散系数σz；
[0089]
步骤7、计算任意时刻的扩散浓度c(x,y,z,t)：
[0090]
无风时的计算公式如下：
[0091][0092]
有风时的计算公式如下：
[0093]
[0094]
h:释放源有效高度，m；
[0095]
x：沿风向方向的距离，m；
[0096]
y：与风向水平垂直的距离，m；
[0097]
z：与风向在竖直方向垂直的距离，m；
[0098]
t：泄漏时间，s；
[0099]
q：泄漏速率，m3/s；
[0100]
c(x,y,z,t)：在直角坐标系下，在某一位置，泄漏时间为t时刻的浓度，ppm；
[0101]
风速，m/s瞬时泄漏中，将储罐存储物质看作是全部泄露；
[0102]
σ
x
σyσz：分别沿x轴，y轴，z轴的气体扩散系数。
[0103]
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
[0104]
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
[0105]
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也能够经适当组合，形成本领域技术人员能够理解的其他实施方式。