有毒氣體罐車運(yùn)輸泄漏的源強(qiáng)及位置反算研究.pdf

1、因道路運(yùn)輸可以實(shí)現(xiàn)直達(dá)運(yùn)輸、同時(shí)又能夠很好地銜接其他運(yùn)輸方式，其已然成為氣體化學(xué)品運(yùn)輸?shù)闹饕绞?罐式車輛運(yùn)輸可實(shí)現(xiàn)裝卸機(jī)械化、同時(shí)又能改善裝卸條件，成為液體與氣體化學(xué)品道路運(yùn)輸?shù)闹饕休d工具。由于道路及周邊人口稠密、車輛眾多，一旦氣體化學(xué)品在運(yùn)輸過程中發(fā)生泄漏，特別是有毒氣體發(fā)生泄漏而又得不到及時(shí)控制，將會(huì)對(duì)道路及周邊的人員造成傷亡、對(duì)環(huán)境造成破壞。因此，為在事故發(fā)生后快速確定泄漏源的強(qiáng)度和位置、準(zhǔn)確判斷事故影響的范圍和濃度，政府救援

2、部門應(yīng)從被動(dòng)安全研究方面研究事故應(yīng)急問題，其有義務(wù)對(duì)氣體化學(xué)品運(yùn)輸危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)、有必要對(duì)有毒氣體罐車運(yùn)輸泄漏源進(jìn)行估算。
　　首先對(duì)有毒氣體罐車運(yùn)輸危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)，政府救援部門被動(dòng)安全研究屬于事故后的決策問題，應(yīng)從事故發(fā)生前潛在的危險(xiǎn)進(jìn)行分析，以便針對(duì)性的減輕事故的影響程度和范圍。
　　第一，通過對(duì)有毒氣體罐車運(yùn)輸泄漏致因分析，指出有毒氣體罐車運(yùn)輸泄漏經(jīng)歷初始事件、初次事故、能量無(wú)約束流動(dòng)和二次事故四個(gè)階段，能量無(wú)約束流動(dòng)

3、是二次事故發(fā)生的驅(qū)動(dòng)力。
　　第二，通過對(duì)有毒氣體罐車運(yùn)輸?shù)谝活?、第二類危險(xiǎn)源的辨識(shí)，依次從有毒氣體危險(xiǎn)特性、毒性指標(biāo)和危害途徑分析了有毒氣體在運(yùn)輸過程中固有的危險(xiǎn)因素;依次從人、車、環(huán)境和安全管理四個(gè)方面分析了有毒氣體在運(yùn)輸過程中潛在的危險(xiǎn)因素。
　　第三，通過對(duì)有毒氣體罐車運(yùn)輸泄漏對(duì)策研究，指出政府救援部門應(yīng)重點(diǎn)從事后管理角度研究事故應(yīng)急問題，及時(shí)救援對(duì)降低有毒氣體運(yùn)輸事故的影響起著重要的作用，而進(jìn)行有毒氣體泄漏的源強(qiáng)及

4、位置反算研究是實(shí)現(xiàn)及時(shí)救援的最根本的途徑。
　　其次根據(jù)泄漏源強(qiáng)度、氣象數(shù)據(jù)以及擴(kuò)散模型就計(jì)算出泄漏源下風(fēng)向的有毒氣體濃度和擴(kuò)散范圍，因而對(duì)泄漏的源強(qiáng)及時(shí)而準(zhǔn)確的確定是事故應(yīng)急救援的基礎(chǔ)。然后通過充分考慮現(xiàn)實(shí)泄漏中諸多實(shí)際情況，本文根據(jù)不同的泄漏相態(tài)、泄漏點(diǎn)位置及罐車的運(yùn)行狀態(tài)，分別討論有毒氣體罐車運(yùn)輸過程中典型的四種泄漏情景:靜止罐車（點(diǎn)源）瞬時(shí)泄漏、靜止罐車（點(diǎn)源）連續(xù)氣相泄漏、靜止罐車（面源）連續(xù)液相泄漏、移動(dòng)罐車（線源）連

5、續(xù)液相泄漏（移動(dòng)罐車連續(xù)氣相泄漏事故劇烈，罐車駕駛員很容易察覺而停車處理，故此類情景歸為靜止罐車連續(xù)氣相泄漏）。其中，靜止罐車瞬時(shí)泄漏、靜止罐車連續(xù)氣相泄漏分別選擇相應(yīng)的高斯煙團(tuán)擴(kuò)散模型和高斯煙羽擴(kuò)散模型計(jì)算的濃度值與泄漏源下風(fēng)向傳感器監(jiān)測(cè)的濃度值的匹配度作為目標(biāo)函數(shù)建立模型，將源強(qiáng)反算問題歸結(jié)為最優(yōu)化問題進(jìn)行求解，并利用單純形搜索算法對(duì)目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，確定泄漏源強(qiáng)和位置。上述兩種泄漏情形均為點(diǎn)源泄漏，而靜止罐車連續(xù)液相泄漏考慮實(shí)際情

6、況形成液池而構(gòu)成面源泄漏問題;移動(dòng)罐車連續(xù)液相泄漏類似汽車尾氣排放，罐車行駛可以看作連續(xù)的點(diǎn)源所構(gòu)成的線源泄漏問題。在原有高斯擴(kuò)散模型的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出高斯面源和線源連續(xù)擴(kuò)散模型。本文通過模擬監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)并利用Matlab編程實(shí)現(xiàn)單純形搜索算法求解源強(qiáng)反算問題，并驗(yàn)證算法的可行性。實(shí)例結(jié)果表明單純形搜索算法能以較小的誤差和較快的速度反算出結(jié)果，適合于多維變量的搜索。
　　接著本文嘗試研究多輛有毒氣體罐車運(yùn)輸過程中的泄漏的情形:兩輛靜止罐車

7、同時(shí)瞬時(shí)泄漏，因不同的泄漏源組合可能產(chǎn)生相同的監(jiān)測(cè)濃度，從而導(dǎo)致最優(yōu)化問題存在多個(gè)極值點(diǎn)，利用單純形搜索算法只能得到一組非劣解。
　　最后，利用源強(qiáng)反算方法能夠及時(shí)而準(zhǔn)確的得到較為真實(shí)的源強(qiáng)值，然后結(jié)合相應(yīng)的擴(kuò)散模型計(jì)算出有毒氣體的污染范圍和濃度，有毒氣體罐車運(yùn)輸泄漏分為四種典型的泄漏情形在準(zhǔn)確的估算泄漏的源強(qiáng)及位置問題上有較好的理論意義和實(shí)踐意義。不僅為有毒氣體運(yùn)輸企業(yè)和政府救援部門提供一種參考，同時(shí)也為有毒氣體運(yùn)輸?shù)氖鹿暑A(yù)測(cè)和