（环境工程专业论文）用于化学事故应急反应的大气扩散数值模拟研究.pdf

北京化工大学位论文原创性声明 1 帆y 1 m 8 帆1 删0 叭5 删9 1 l 1 眦 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立 进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含 任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重 要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声 明的法律结果由本人承担。 作者签名：壁垒日期：塑2 垒园2 廖： 关于论文使用授权的说明 学位论文作者完全了解北京化工大学有关保留和使用学位论文的规 定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属北京化工大 学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允 许学位论文被查阅和借阅；学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可 以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。 保密论文注释：本学位论文属于保密范围，在上年解密后适用本授 权书。非保密论文注释：本学位论文不属于保密范围，适用本授权书。 作者签名：宣宣 日期：麴z 生旦f ! 丑 导师签名：蟊。茎鱼 日期： 竺! l 墨盟盟卫 学位论文数据集 中图分类号 x 5 0 7 学科分类号 6 1 0 3 0 4 0 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 0 7 0 1 1 5 密级 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称 北京化工大学 作者姓名安宇学号 2 0 0 4 0 0 0 1 1 5 获学位专业名称环境工程获学位专业代码 0 8 3 0 0 2 课题来源国际合作项目研究方向环境益测与评价 论文题目用于化学事故应急反应的大气扩散数值模拟研究 关键词 化学事故，大气扩散模型，数值模拟，危险区域及其划分 论文答辩日期 20 0 7 - 5 - 2 8 论文类型应用类型 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师 张建文 教授 北京化工大学 化学工程、环境工程 中国安全生产科 评阅人1 魏利军教授级高工化学工程、安全工程 学研究院 安泰科技股份有 评阅人2况春江 教授级高工材料学 限公司技术中心 评阅人3 评阅人4 评阅人5 中国安全生产科 徽员蝴魏利军教授级高工化学工程、安全工程 学研究院 答辩委员1张建文 教授北京化工大学 化学工程、环境工程 安泰科技股份有 答辩委员2况春江教授级高工材料学 限公司技术中心 北京正丰易科环 答辩委员3陈文明副研究员清洁生产、应急反应 保技术研究中心 答辩委员4王京刚 副教授北京化工大学 环境工程 答辩委员5 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码中 查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 、 食 用于化学事故应急反应的大气扩散数值模拟研究 摘要 在现代石油化工及相关行业中，生产、储存和使用着各种类型的有毒 气体和液体。这些物质一旦由于人为因素、设备因素、生产管理和环境因 素发生泄漏事故，则可能向空中释放大量有毒气体，扩散而与空气混合形 成气云，使得泄漏区附近来不及疏散或未采取有效防护措施的人员发生中 毒，因此化学事故应急，人员疏散救生，事故分析，风险评价，安全管理 等方面有重要意义。本文应用c f d 方法，利用计算机对大气扩散进行数 值模拟研究，以便为应急方案的制定和应急措施的实施提供必要的理论依 据。 本文针对气体释放源，提出了释放气体在大气中输运与扩散的控制微 分方程，采用浮力修正的k - 6 双方程湍流模型，并运用控制容积法离散化 方程，用s i m p l e 方法对离散化方程进行求解。 为验证模型的准确性以及计算程序的正确性，文中以t h o m e yi s l a n d p h a s eit r i a l ，0 0 8 瞬时释放试验为背景进行了数值模拟，直观地给出了重 气云在大气中扩散的重力下沉、空气卷吸、涡旋产生等一系列现象，给出 了不同时刻的释放气体浓度和速度分量的空间分布，这验证了本文提出的 模型和算法是可行的。 在此基础上，应用此模型分别对氯气和二氧化硫气体泄漏情况进行了 模拟，并依据美国环保署风险管理方案的浓度标准，提出了危险区域的划 北京化工大学硕士学位论文 分方法，为准确地预测气体扩散危险区域，及时采取有效措施组织抢救活 动，提供了一种行之有效的方法。 关键字：化学事故，大气扩散模型，数值模拟，危险区域及其划分 ， ， 接要 t h es t 叻yo nn u l 哑r i c a ls i m u l 加o no f g a sd i s p e r s l 0 nf o re m 哐r g e n c yr e s p o n s eu n d e r c h e m i c a la c c i d e n t s a b s t r a c t k i n d so ft o x i cg a s e sa n dl i q u i d sa l ep r o d u c e d , s t o r e da n du s e di n d i f f e r e n tm o d e mp e t r o c h e m i c a li n d u s t r ya n do t h e rr e l a t e df i e l d s o n c el e a k e d d u et os o m er e a s o n s ，e g h u m a n ，e q u i p m e n t ，p r o d u c t i o nc o n t r o la n d e n v i r o n m e n t ，t h o s es u b s t a n c em a yr e l e a s el a r g eq u a n t i t yo ft o x i cg a s e si n t ot h e a t m o s p h e r e g a sa n da i rc o m p o u n di n t ot h ef o r m a t i o no fv a p o rc l o u d s ，a n d l e a dt h ep e o p l en e a rt h el e a k a g es o u r c e st ob et o x i c e d t h e n c e ，i t sm u c h i m p o r t a n tt os t u d yt h ee m e r g e n c yr e s p o n s eo fc h e m i c a la c c i d e n t s t h i sp a p e r c a r r i e so u tt h es t u d yo nn u m e r i c a ls i m u l a t i o no ng a sd i s p e r s i o nb a s e do nc f d ， w h i c hm a y p r o v i d et h e o r e t i c a lb a s ef o r t h ee s t a b l i s h m e n ta n di m p l e m e n t a t i o n o f e m e r g e n c yr e s p o n s ep l a na n de v a c u a t i o np r o c e d u r e i nt h i sp a p e r , at r a n s i e n th e a v yg a sd i s p e r s i o nm o d e li sp r e s e n t e d ，l n r 一 -一 w h i c hak t w o - e q u a t i o nt u r b u l e n c em o d e lm o d i f i e dw i t hb u o y a n c ye f f e c t ， ac o n t r o lv o l u m em e t h o da n dt h es i m p l ep r o c e d u r ea r ea d o p t e d b a s e do ni t ， as e l f - c o m p i l e dt h r e e d i m e n s i o n a l p r o g r a mi sd e v e l o p e df o rt h en u m e r i c a l s i m u l a t i o n f o rv a l i d a t i o np u r p o s e ，t h et e s td a t af r o mt h et h o r n e yi s l a n dp h a s ei d i f f e r e n tm o m e n t sa f t e rt h er e l e a s e t h em o d e la n dt h es i m u l a t i o na l g o r i t h ma l ef u r t h e re x t e n d e dt os i m u l a t e t h ec i r c u m s t a n c e so ft h el e a k a g eo fc h l o r i n ea n ds u l f u rd i o x i d ea n d e x t r a c t e da m e t h o dt oi d e n t i f yt h ed a n g e r o u sa r e a sb y 呲w h i c hd i r e c t st ot h ep r e v i e w o fd a n g e r o u sa r e a sa n dt h ea d o p t i o no fi m m e d i a t ee m e r g e n c yr e s p o n s e a c t i o n s 1 2 6g a s t a r 重气扩散模型1 0 1 2 7g a s m a l 应急反应系统1 1 1 3 应急反应大气扩散模型的研究现状1 3 1 3 1s l a b 1 3 1 3 2d e g a d i s 1 4 1 3 3a l o h a 1 5 1 3 4a r c h i e 1 7 1 4 研究目的及意义1 8 第二章重气扩散模型”1 9 2 1 重气扩散过程数学模型1 9 2 1 1 唯象模型2 0 2 1 2 箱及相似模型2 1 2 1 3 浅层模型2 3 2 1 4 三维流体力学模型2 4 2 2 重气扩散的湍流数值模拟研究2 5 2 2 1 涡粘性模型2 6 2 2 2 雷诺应力模型2 9 2 3 重气扩散数学模型的不足3 0 北京化工大学硕士学位论文 第三章三维瞬态重气扩散模型和计算方法3 l 3 1 三维重气扩散的控制方程3 l 3 1 1 基本方程3 l 3 1 2 方程的简化3 2 3 1 3 连续性方程的讨论3 2 3 1 4 重力源项的处理一3 3 3 2 湍流模型3 3 3 2 1 时间平均方程”3 3 3 2 2 浮力修正的双方程湍流模型3 4 3 3 定解条件3 5 3 3 1 计算域- ”3 5 3 3 2 边界条件3 6 3 3 3 初始条件4 0 3 4 数值计算方法4 0 3 4 1 微分方程组的通用形式4 1 3 4 2 空间区域的离散化4 2 3 4 3 微分方程的离散化4 4 3 4 4s i m p l e 算法4 6 3 4 5 离散化线性代数方程组的求解方法4 8 3 4 6 收敛准则4 8 3 4 7 计算步骤4 9 第四章数值模拟结果分析和讨论与危险区域划分”5 l 4 1 模型的验证5 1 4 1 1 t h o m e yi s l a n dt r i a l0 0 8 的实验条件5 1 4 1 2t h o m e yi s l a n dt r i a l0 0 8 的数值模拟5 2 4 2 危险区域的划分6 3 4 2 1 危险区域划分的意义6 3 4 2 2 浓度标准的确定6 3 4 2 3 危险区域的划分方法6 4 4 2 4 危险区域划分实例6 5 4 3 j 、结7 2 7 3 7 4 7 9 8 0 8 1 ! ! 室堡三奎芏堡主茎垡堡奎 c o n t e n t s c h a p t e rli n t r o d u c t i o n - 1 1 1 i m p o r t a n c eo fs t u d yo ne m c r g e n c yr e s p o n s e - 1 1 2c u r r e n ts t a t u so fs t u d yo fe m e r g e n c yr e s p o n s es y s t e m s 2 1 2 1h g s y s t e m i - 2 1 2 2n a m e 3 1 2 3s a f e r - - 4 1 2 4n a r a c 。6 1 2 5c a m e o 。8 1 2 6 g a s t a r 1 0 1 2 7g a s m a l l l 1 3c u r r e n ts t a t u so fs t u d yo fa t m o s p h c 托d i s p e r s i o nm o d e l sf o rc m c t g e n c yr e s p o n s e 。13 1 3 1 s l a b - 1 3 1 3 2d e g a d i s 。1 4 1 3 3a l o h a - - 1 5 1 3 4a r c h i e - - - 。1 7 1 4 p u r p o s eo fp r e s e n ts t u d y 1 8 c h a p t e r2h e a v yg a sd i s p e r s i o nm o d e l 1 9 2 1m a t h e m a t i cm o d e lo fh e a v yg a sd i s p e r s i o n 。1 9 2 1 1 p h e n o m e n o l o g i c a lm o d e l 。2 0 2 1 2b o xa n ds i m i l a rm o d e l 2 1 2 1 3s h a i i o wm o d e l ：2 3 2 1 4c f dm o d e l 。2 4 2 2 p r o g r e s so nn u m e r i c a ls i m u l a t i o no ft u r b u l e n th e a v yg a sd i s p e r s i o n 。2 5 2 2 1 e d d yv i s c o s i t ym o d e l 2 6 2 2 2r e y n o l d ss t r e s sm o d e l 。2 9 2 3 s h o r t a g eo fm a t h e m a t i cm o d e lo fh e a v yg a sd i s p e r s i o n 3 0 c h a p t e r3m o d e la n dc a l c u l a t i o nm e t h o do f3 - dt r a n s i e n th e a v yg a s d i s p e r s i o n - 3 1 目录 3 1 g o v e r n i n ge q u a t i o n so f 3 - i ) h e a v yg a sd i s p e r s i o n 3 1 3 1 1b a s i ce q u a t i o n s - 3 l 3 1 2 s i m p l i f i c a t i o no fb a s i ce q u a t i o n s 3 2 3 1 3d i s c u s s i o no fc o n t i n u i t ye q u a t i o n 3 2 3 1 4t r e a t m e n to fg r a v i t ys o u r c ei t e m 一一”3 3 3 2t u r b u l e n tm o d e l 3 3 3 2 1t i m ea v e r a g e de q u a t i o n 3 3 3 2 2 b u o y a n c em o d i f i e dt w o e q u a t i o nt u r t m l e n tm o d e l 3 4 3 3c o n d i t i o n so fs o l u t i o n 0 o bo e 3 5 3 3 1f i e l do f c a l c u l a t i o n 3 5 3 3 2b o u n d a r yc o n d i t i o n 3 6 3 3 3i n i t i a lc o n d i t i o n ”4 0 3 4n u m e r i c a lm e t h o d ”4 0 3 4 1g e n e r a lf o r mo fd i f f e r e n t i a le q u a t i o n s 。4 l 3 4 2d i s c r e t i z a t i o no fs p a c ez o n e 4 2 3 4 3d i s c r e t i z a t i o no fd i f f e r e n t i a le q u a t i o n s 4 4 3 4 4s i m p l ea l g o r i t h m 4 6 3 4 5s o l u t i o nm e t h o do fd i s c r e t i z e dl i n e a ra l g e b r ae q u a t i o n s 4 8 3 4 6 c o n v e r g e n c ec r i t e r i o n 4 8 3 4 7c a l c u l a t i o ns t e p 4 9 c h a p t e r4a n a l y s i sa n dd i s c u s s i o no nn u m e r i c a lr e s u l t sa n d i d e n t i f i c a t i o n o fd a n g e r o u sa r e a s 5 1 4 1v a l i d a t i o no ft h em o d e l 5 1 4 1 1 t h o m e yi s l a n dt r i a l0 0 8 e x p e r i m e n tc o n d i t i o n - 。5 l 4 1 2 t h o m e yi s l a n dt r i a l0 0 8 n u m e r i c a ls i m u l a t i o n 5 2 4 2i d e n t i f i c a t i o no fd a n g e r o u sa r e a s 6 3 4 2 1 p u r p o s eo fi d e n t i f i c a t i o no fd a n g e r o u sa r e a s 6 3 4 2 2 d e t e r m i n a t i o no fc o n c e n t r a t i o nc r i t e r i o n 6 3 4 2 3i d e n t i f i c a t i o no fd a n g e r o u sa r e a s 。6 4 4 2 4 e x a m p l e so fi d e n t i f i c a t i o nd a n g e r o u sa r e a s 6 5 4 2 5b r i e fs u m m a r y 7 2 c h a p t e r5c o n c l u s i o n s 7 3 v r e f e r e n c e s 7 4 a c k n o w l e d g e m e n t ”一”7 9 p u b l i s h e dp a p e r s 一一一”8 0 i n t r o d u c t i o n so fa u t h o ra n ds u p e r v i s o r ”8 l 符号说明 符号说明 彳 不稳定大气状态 钆破孔面积 口 离散化方程系数 ： b 较不稳定大气状态 6 离散化方程中的源项 c 弱不稳定大气状态 q比热，姆1 f 1 q孔的排放系数 巴，e 。，e ：，c ， 湍流模型中的经验常数 释放物质的体积分率，m 3 m 七 d 流体传质系数，m 2 s 叫 d 中性大气状态 d t ，d 。，d ，d s ，d t ，d b扩散传导性 e 弱稳定大气状态 e ，w , n ，s ，t ，b主控制容积控制面位置 f 较稳定大气状态 c ，e ，e ，c ，z ，吒 通过控制面的流量通量，姆m t s _ 皖 湍流动能的生成项，堙川s 。3 吼 浮力生成项，姆m s 刁 北京化工大学硕士学位论文 ， 符号说明 q释放速率( 体积) ，s q 单位容积内由于太阳辐射等外部原因引起的内部生成热， 品 - - w _ 一 s c ，s p 附加源项 _ ：t温度变量，k f 时间，墨 a t 时闻步长，j u ol o m 高风速，讲5 1 ” x 方向速度，m s q 摩擦速度，聊s 。1 v y 方向速度m s q w z 方向速度， 1 s q x 主风向坐标，m y 侧风向坐标，朋 z 垂直地面方向坐标，所 气地面粗糙度，m i 希腊字母 、 。 p 流体粘性系数，p a s “湍流粘性系数，p a s v 分子运动粘性系数，m s 一 湍流运动粘性系数，1 s 卅 北京化工大学硕士学位论文 p 密度，姆m 3 国 释放物质的质量分率，堙堙川 f 粘性应力， r 占 湍流动能的耗散率，m 2 s 弓 g 迭代收敛标准 相对密度，岛，见 r v o nk a n n a a 常数 吒，吒，吒，湍流模型中的经验常数 口 松弛因子 一 p 。，p ：。d h湍流模型中的经验常数 r 广义扩散系数，m s - 2 y 比热比 ，稳定度函数 通用因变量 无因次量 p r普朗特( p r a n d t l ) 数 耽湍流普朗特数 ，弋 尺f理查逊( r i c h a r d s o n ) 数 s c 斯密特( s c h m i d t l ) 数 上标 o初始态 符号说明 o l d前一时间步值或前一轮迭代值 n e w 新一时间步值或前一轮迭代值 奉 估计值 脉动值 下标 o 初始态 口 环境大气，空气 g 释放气体混合物 l 代表x , y , z 三个坐标 l 代表毛弘三个坐标 z 层流 t 湍流 ， 第一章绪论 1 1 研究应急反应的意义 第一章绪论 在现代石油化工及相关行业中，生产、储存和使用着各种类型的有毒气体和液体， 这些物质一旦由于人为因素、设备因素、生产管理和环境因素发生泄漏事故，则可能 向空中释放大量有毒气体，扩散而与空气混合形成气云，使得泄漏区附近来不及疏散 或未采取有效防护措施的人员发生中毒。随着化学工业的迅速发展，发生有毒气体泄 漏事故的危险性相应增加，事故的规模也有扩大的趋势n 1 。处理不当或疏于管理，将 会发生严重的化学事故，给人类社会、环境造成严重的危害，导致人员、社会、环境 及财物损害圆。 国内外重大危险化学品事故不断，如：1 9 8 4 年1 2 月3 日，位于印度博帕尔的美 国联合碳化物公司所属农药厂甲基异氰酸酯意外泄漏，造成至少1 万人死亡，5 5 万人 受到不同程度的伤害，引起世界各国的震惊d 1 ；1 9 7 9 年温州电化厂液氯泄漏，是我国 第一个受到广泛注意的严重泄漏事故，造成5 9 人死亡，约8 0 0 人严重中毒h ；2 0 0 3 年1 2 月2 3 日，我国重庆开县的罗家湾1 6 1 1 井，在起钻过程中发生天然气井喷失控， 大量含有高浓度硫化氢的天然气喷出，导致2 4 3 人中毒死亡，2 1 4 2 人住院治疗，6 5 0 0 0 人被紧急疏散安置，直接经济损失达6 4 3 2 3 1 万元嘲。2 0 0 6 年1 月2 0 日四川省仁寿县 富加镇天然气输气管线爆炸事故共造成1 0 人死亡、3 人重伤、4 0 余人轻伤，爆炸现 场周围区域内的1 8 3 7 名群众被迫疏散瞄1 。 突发性环境污染事故具有不确定性，其发生是随机的、难以预测的，受人类活动、 自然现象等条件影响。突发性环境污染事故演化过程具有连续性，事故前的系统状态 变化过程却是一个按客观规律演变的连续变化过程，事故的发生是该系统连续变化过 程中符合客观科学规律的一个突变。突发性环境污染事故源于人类自身违反自然规律 的行为，是人类自己在经济、社会活动中违反自然规律而造成的恶果。 在近十数年来，为减少化学事故所造成的危害和损失，使相关部门能对化学事故 做出快速高效的处理，常采用数学模型对危险气体释放扩散过程进行计算机模拟，有 时甚至成为唯一的手段。实践中运用不同的数学物理模型描述意外释放的物质在环 境中的输运和扩散过程，给出污染物质浓度的时空分布。根据模拟结果即可确定不同 严重程度的危害区范围，对于保证安全的工程设计和应急计划具有重要意义。 应急反应系统和大气扩散模型是应急反应安全管理、疏散救援等的基础。 远距离扩散模型等多个模型，每个模型都可以被分为两个版本：描述化学反应和h f 、 水与空气混合气象热力学的h f 专用版；无反应多组分两相流的普通版1 。 h g s y s t e m 系统可以用于模拟下面几种泄漏情形。n ： 压力容器的孔或管线破裂( 稳态或瞬态，单相或两相射流) ； 容器破裂产生的瞬时泄漏： 孔或烟囱的泄漏( 稳态射流) ： 溢出物的蒸发( 稳态或随时间变化的重气云) 。 h g s y s t e m 3 0 主要应用于轻、重、中气体以及h f 和u f , 的释放与扩散，但在模拟 原始组成和释放方向上有限制。可用于气体逸出、闪蒸、蒸发池、重气扩散、纯扩散 过程及伴有化学反应的u f 6 气体扩散。在用于伴有化学反应的事故时，其基础模型是 一套用于模拟气体和云的稳定轨道的方程组，可用于u f r h 2 0 和4 h f 一 j o ：f z 反应体系的 模拟引。 s y k e s 和l e w e l l e n 阻1 认为p l m 8 9 a 、t r i a d 、h g s y s t e m 、a d a m 和s l a b 这五种模型都 可以用于u f 6 释放过程的模拟，但他们认为没有一个能够符合安全分析所需要的所有 条件，他们列出了每个模型应用于安全分析中所需要进行的改进和拓展，最终选定了 h g s y s t e m 用于u f 。的模拟。1 9 9 4 年对此系统进行的改版接受了s y k e s 和l e w e ll e n 的 建议。h a n n a 等人分别用h g s y s t e m 改进前后的模型对法国的一起u f 。泄漏事故，进行 了模拟，验证了改进后的h g s y s t e m 更加精确。 第一章绪论 i 2 2 英格兰的n a m e 系统 n a 娅系统是一核事故管理模型( 其全称是n u c l e a ra c c i d e n tm a n a g e m e n t ) ，主要 用于涉及偶发放射性物质排放到地球大气时的应急处理，是事故分析的重要工具，也 能够用于非核事故的应急。 n a m e 系统包括： 为应急机构提供早期警报； ： 预测放射性同位素的浓度、沉积及剂量，并将其作为危机评估( 如食品安全) 模型的输入数据。 n a m e 系统用于模拟污染物中长期的传递和沉积，可以对瞬时或连续时间空气浓度 进行预测，可以预测干或湿沉降过程中污染物的沉积。风场和其他气象数据可由全球、 区域、中尺度的数值天气预报模型中获得嗍。 n a m e 系统通过跟踪流体粒子的三维轨迹并采用蒙特卡罗方法计算空气浓度，将大 量的粒子释放到“模拟大气一( 模拟大气由储存在同一模型网格上的风和其他气象条 件来组成) 来模拟事故地点的真实释放。事故释放可以是在表面附近释放的一团烟雾， 也可以是某些高浓度活性源在一周或更长时间内的连续释放。每个粒子代表一团空 气，其中含有一个或多个污染物。粒子被模拟风携带并以随机游走方式进行扩散。在 模型限度内，使用的粒子越多，积分结果就越精确，但消耗的计算时间也越长n 。图 卜1 所示为一个烟羽在几天内的复杂演化过程，表示扩散1 5 6 小时时的结果。本例是 一真实源，代表北美地区的c f c 释放。可以看到欧洲上空的物质随强烈的高层流动被 向前携带；表面压力分布也同时给出，清楚地表现出前锋流和空气发生质量交换的影 响。 图1 - 1 ( 以粒子位置表示的) 瞬时烟羽跨大西洋传播1 5 6 小时的积分平面视图：积分原点为1 9 9 4 年3 月1 4 日u t c 零时。 f i g 1 lp l a n v i e w o f t h e i n s t a n t a n e o u s p l u m e ( r e p r e s e n t e d b y p a r t i c l e p o s i t i o n s ) o f a1 5 6 - h o u r i n t e g r a t i o n ，c o m m e n c i n g0 0 0 0u t c o n13m a r c h19 9 4 静 柏 北京化工大学硕士学位论文 n a m e 系统已在多种警报和失效事故中应用，曾经用于模拟科威特油田大火。此系 统也可应用于一系列空气质量问题中，如n o i 的预测和可吸入颗粒物二次污染的模拟 n 英国的r h h a r y o n 等人用n a 狐系统对1 9 8 6 年发生在苏联乌克兰北部切尔诺贝利的 c s 一1 3 7 泄漏事故的进行了模拟。由于核泄漏事故具有持续影响时间长的特点，此次研 究主要针对泄漏事故发生的前1 0 8 个小时进行，且模拟结果较好n 习。2 0 0 6 年，英国的 n n e l s o n 等人用n a m e 模型对1 9 5 4 年发生在英国坎伯兰海岸的放射性物质泄漏事故进 行了研究，验证了放射性物质传递的方向和时间，指明了事故中放射性物质在欧洲范 围的最大可能扩散区域n 3 】。 1 2 3s a f e r 系统 s a f e r 系统n 耵是由美国加州s a f e r 系统有限公司开发的实时集成化学事故应急管 理软件。实时反应系统是s a f e r 的固定应急反应工具，它与天气和气体传感器数据连 接。当发生紧急事故时，启动系统决策对事故进行应对和处理。在应急管理、快速生 成结果并记录事故过程中，实时系统易于使用并能快速集中结果。 s a f e r 系统可以处理多种类型的释放，包括气相、液相、两相流；瞬时、连续、 瞬变流；地水平面、抬升释放以及低或高动量射流等。它可以处理复杂地形，在有重 要地貌特征的区域，s a f e r 的实时系统能够结合实际地势进行模拟。s a f e r 系统还可以 应用一系列复杂算法处理有毒化学品的罐破裂、管泄漏、泄漏源的物理现象、稠密气 体模型和高斯扩散等。当泄漏情况涉及特殊现象时，s a f e r 会用特殊算法代替标准方 法进行运算。 对于图1 - 2 所示的化学物从罐内泄漏的事故，s a f e r 的实时反应系统在图卜3 给出。 图1 - 2 化学品储罐泄漏事故示意图 f i g 1 21 1 l u s t r a t i o no fl e a k a g ei n c i d e n to fc h e m i c a ls u b s t a n c et a n k 4 第一章绪论 口- s f e rl o o ，n _ o l 图卜3s a f e r 实时应急反应系统示意图 f i g 1 3s c h e m a t i cs h o wo fs a f e rr e a l t i m ee m e r g e n c yr e s p o n s es y s t e m 当有毒物质发生泄漏时，传感器探测到气体泄漏，并将测量出的气体浓度传输到 实时系统中。实时系统首先按事先设定好的事故类型进行归类，并将这些信息以及当 时的气象信息一起输入气体扩散模型。这样用户可以立即得知气云的走向以及何时将 到达敏感地区。气体浓度的测量值将被用来进行反算，以便更准确地确定气体的泄漏