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（本科毕业论文）突发大气污染事故应急救援辅助决策系统TheMajorAtmosphericAccidentEmergencyEvacuationStrategyMakingSupportSystem(MAAEESMSS)作者：程真专业：环境工程导师：张大年修光利张萍日期：2004年6月14日目录文摘......................................................1英文文摘..................................................2第一章前言1.1课题简介.............................................11.2国内外研究动态........................................21.3研究目的.............................................2第二章模式选用2.1污染物的泄漏扩散影响因素.................................32.2各种条件下的高斯计算模式.................................42.3混合层高度的计算.......................................52.4抬升高度的计算........................................72.5扩散参数的计算........................................82.6稳定度的计算.........................................102.7毒性参数的选取.......................................11第三章软件编写过程3.1需求分析及输入输出结果.................................133.2概要设计说明........................................173.3详细设计说明.........................................21第四章实例演示过程4.1南汇老港工业区背景介绍.................................294.2资料收集，参数设定....................................294.3运行结果...........................................30第五章结论与小结5.1本系统的测试结论和建议.................................405.2本系统的特色.........................................405.3本系统的不足与缺陷....................................40致谢.....................................................42参考文献.................................................43摘要本系统主要针对近年频繁发生的有毒化学品泄漏事件，重点研究了危险化学品(气态或易挥发的液体)泄漏后的扩散情况。本系统以上海市为研究对象,运用高斯点源模式及其他参数计算模式,结合上海历年的气象资料，通过计算机计算模拟,预测了常见的21种危险化学品分别发生瞬时泄漏及连续泄漏事故后污染物的扩散分布情况，并根据毒性阈值进行分级作图提示，为急救部门采取紧急救援措施提供科学依据。关键词:化学品泄漏，突发事故，大气扩散，高斯模式AbstractTocopewiththefrequentaccidentduetoleakofhazardouschemicalmaterials,thedispersionofhazardouschemicals(generallythegasorthevolatileliquid)wassimulatedinthispaper.Thesoftwareisbasedonthebiggestcityinourcountry----Shanghai,andisestablishedontheGaussianplumeandpuffmodelandthemeteorologydata.Thedisperseofthetop21kindsofpollutantsadvisedbytheShanghaiGovernment,duetocontinuousleakingandinstantleaking,waspredicted,andthedifferentriskisraked,accordingtothetoxicthresholdinthemap.Themodelcouldprovidethehelpfulandscientificinformationforthegovernmenttomaketheemergencysolution.Keywords:chemicalleaking,suddenaccident,atmosphericdisperse,Gaussianmodel第一章前言1.1课题简介这是2002年的统计数据：全国发生各类污染事故1800起，直接经济损失达到1.2亿元。全年共发生11起特大和重大污染事故，共造成12人死亡，近3000人中毒。以下为我国近日发生的三起重大安全事故：●2004年6月4日柳州市400公斤氨气泄漏1平方公里区域受影响●2004年6月6日，北京市京煤集团大安山煤矿920水平西一后槽采区东四石门一煤巷发生巷道坍塌，造成10名矿工被困井下。●2004年6月1日起至昨日，陕西汉阴194人出现不明中毒疑为水源污染所致化学突发事故是化学品在生产、使用、储存、运输过程中，由于泄漏、爆炸而引起的对生态、人畜、设施等严重污染、中毒、热辐射、放射性损伤、爆炸损伤以及它们的复合危害等类型的突发事件的严重危害事故。随着现代化学工业的迅猛发展，化学物品已被广泛应用于国民经济的各个部门和千家万户。而在化学生产过程中，要使用大量易燃、易爆、有毒原料。在生产、储存、运输过程中所发生的爆炸、火灾、中毒等事故越来越多，造成的危害也越来越大，而其中的大气污染事故具有的突发性、强危害性、难于控制和处理的特点，一直是突发事故应急处理中的热点问题，也是难点问题。突发性化学事故对人类安全提出了严峻挑战，它比由工业排放引起的环境污染更难以控制，危害性更加严重。它不仅造成事故现场的人员伤亡，而且可能影响未直接暴露在事故现场的人们的身体健康；不仅使得直接损失巨大，而且因污染后的长期整治和恢复需花费可观的资金，间接损失也很严重；污染易造成人们的生活、生产秩序不正常，所引起的污染纠纷危害社会治安，甚至带来相关的社会问题和国际间的污染纠纷。突发性污染事故己引起了国际社会对化学品安全性问题的关注。目前政府安全部门，各企业，消防单位都配备了突发事故的指挥小组和应急预案，但由于这些预案缺少灵活性，使其在使用过程中取得的效果并不令人满意，甚至决策失误。本软件系统应用现代化的高科技手段，充分利用计算机计算速度快及仿真能力强的优势，发生突发事故时通过输入事故源的组分，浓度及总量以及当时的气象参数（地形因素在地图中考虑），通过系统的数据处理模拟出在未来一段时间内事故源周边地区的污染浓度变化（指在自由扩散的情形），再综合生物毒理学中毒物对人体危害的极限值，做出应该撤离，预防的区域，为事故指挥者提供客观的参考依据。本系统以中国的工业基地――上海市为研究对象，上海市也是各类大气污染，化学品泄漏事故高发城市，且人口稠密，因而研究突发事故的模拟预测有很强的实用意义。本系统以上海市各工业区的平面地图为基础，对规模较大（即影响范围为该工业区的范围内）的毒气泄漏事故进行模拟预测，为该工业区的救援指挥部门及消防部门提供理论浓度估算参考，为指挥人员作出更科学的救援措施提供参考。1.2国内外研究动态1.2.1理论方面①随着化学品的需求及使用量的激增，近年来发生毒物泄漏事故次数和规模都逐年严重，各国也投入了大量人力物力研究出更准确的扩散预测模式。但由于各地的地理条件，气象条件都差异很大，所以不可能有一个通用的模式可用。各国虽然研究出一些和监测的结果很吻合的模式，但它们只用于当地的条件，不可能照搬。②泄漏扩散模型目前仍使用大气污染的模型。但是．它们乃是针对常规的日常连续排放源而建立的，不能用来处理突发事故的非常定源和泄漏扩散过程。③除大气污染模型之外，尚有几个专用模型，大都没有进入实用阶段．个别已经实用的如美国化工安全控制中心(CCPS)、英国卫生安全执行局(HSE)模型，则是针对待定物质(氨)的特定储存状态建立的，难以适应多种毒物．多种储存状况和多种泄漏形式的具体要求，而且忽略了诸如重力影响．空气湿度影响等有关因素。④在对人体伤害程度与剂量的关系的确定上，也缺少足够依据，因而伤害分区的界定较粗糙。这些都增加了模型在实用中的不确定性。⑤本系统由于开发者理论水平有限，且缺少实际监测数据，所以没有花太多时间在此研究上，而是选取了一些国际权威，较通用的模式以及上海当地一些前人总结出来的效果较好的公式，力使结果和实际昀接近。1.2.2软件方面①此类软件研发源于早期的核事故扩散预防模拟，尤其是在1986年切尔诺贝利核事故之后，世界各国尤其是拥有核电站的欧美发达国家，开始投入大量的人力财力来建立核事故的预防与应急体系。其中核事故发生后周围污染浓度预测是昀主要的一部分。世界上许多国家已经或研究开发了一些较好的核应急决策支持系统，例如，日本的SPEEDI和WSPEEDI系统，德国的IMIS系统和美国的ARAC系统等。切尔诺贝利核事故之后，为了保证欧洲各国在未来的核事故中采取一致和有效的应急防护行动,欧共体投入了大量的人力和物力，研究开发欧洲实时在线的核应急决策支持系统(RODOS).②由于软件编写者早期学习的计算机语言主要是Basic,Fortran,C,Pascal等，它们主要面向过程，和现在流行的VisualBasic,VC++等面向对象的语言相比，它们不但编码规则多，功能较弱，调试困难，而且开发出的界面很不友好，给用户使用起来很不方便。可喜的是，当前许多年轻研究人员已开始使用面向对象的高级语言。③早期的编程工具十分落后，使得所得结果通常以数据文本文件给出，到后来可以得到便于数据处理和分析的EXCEL文件，现在一些作图功能很强的工具如MATLAB,VB,VC++已可以作出非常直观的图形来。1.3研究目的在当前的泄漏事故应急救援时，决策部门基本靠经验来采取救援步骤，对事故的扩散范围及伤害程度的判断缺乏科学依据，这样可能会造成不小的损失甚至生命财产损失。靠经验得出的结果往往不可靠，要么估计过高而影响安全的区域生产生活，估计过低则可能使危及人们的生命健康。本系统依靠计算机的快速计算能力，能在短时间给出事故的大致影响范围，为采取救援措施提供科学依据。此外，本系统对每次事故都保留有事故数据及模拟结果，以便事故后研究人员研究分析。第二章模式选用2.1污染物的泄漏扩散影响因素泄漏的污染物在大气中的扩散主要受两方面的影响，即污染物本身的排放情况和外界的气象条件。污染物自身的情况包括排放物质的性质，数量，高度，排出速度等，而外界气象条件更是千变万化，主要包括了风向，风速，温度，混合层高度等。不同的排放情况以及不同的气象条件下污染物在大气中的扩散情况差异非常大，以下对各主要因素分别进行分析，并给出了相应情况下所选用的扩散模式(主要为高厮模式及其变形公式)2.1.1污染物泄漏类型发生污染物泄漏时无外乎连续泄漏和瞬时泄漏，两者并无严格的定义区分，一般认为泄漏时间在半小时以上的为连续泄漏(实际情况中由于人为控制或污染物本身的数量有限，持续时间不会有几小时以上，除非是大型污染物化学品生产基地发