【正文】 nd harmful gases, which makes it true to monitor the toxic timely. The system for the threedimensional simulation and visualization of incident consequence, which could well predict the emission concentration distribution and make the coverage, extent of injury and development tendency openandshut, was exploited successfully. The system was applied for an example with controlled condition to analyze the concentration distribution after the incident took place. The system is not just convenient for drawing up critical situation prearranged planning, but could offer timely assistant decision for emergency mand. Key words: chemical plant。 toxic gases。 GIS。 diffusion model 滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文 2 1 引言 研究背景和意義 研究背景 有毒氣體 的 泄漏是生活中常 有 的化學(xué)品事故。近年來，經(jīng)濟(jì)的 快 速發(fā)展 不僅 帶動了化工業(yè)發(fā)展，危險化學(xué) 產(chǎn) 品在我國工業(yè)之中 也 被普遍 的 應(yīng)用，同時在生產(chǎn)、儲運(yùn)等環(huán)節(jié)又 有 著大量不規(guī)范行為，不可 避免的 導(dǎo)致有毒氣體 的 泄漏事故年發(fā)生一直偏高 [1]。泄漏 的 介質(zhì) 進(jìn) 入大氣后 會 伴隨 著 周圍 的 空氣運(yùn)動， 產(chǎn)生 大面積 的 危險區(qū)域。在 這樣 事故處置 的 過程中， 要是 了解 到 泄漏介質(zhì)的影響范圍 和 運(yùn)動規(guī)律，對警戒區(qū)的 營救 具有重 大 的意義。目前有較為 完善 的數(shù)學(xué)模型 (例 如高斯模型 )可對氣云的分 散情況進(jìn)行 敘述 ，但其結(jié)果 通常 是以數(shù)據(jù)形式給出，可視性 比較 差，在救援中應(yīng)用 比較 困難。利用 GIS 能夠 較好解決 以上 問題， GIS 能夠 通過綜合分析和管理的地理空間數(shù)據(jù)，模擬和表達(dá)現(xiàn)實(shí)世界空間， 以 為可視化 的 模擬危險化工品 的 氣體擴(kuò)散情況。 研究意義 隨著 國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，企業(yè)工廠等經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集中地的聚集，也帶來了許多潛在的安全風(fēng)險，時刻影響著人們的生活。 化學(xué)工業(yè) 地 發(fā)展 ， 生產(chǎn) ， 貯存 和 者 使用化 學(xué) 品 危險性種類日益增加 ， 并 轉(zhuǎn)向容量 的 大型化。其中 氣體 泄漏事故是 當(dāng) 中 發(fā)生頻率高的突發(fā)性 的 污染事故。 有毒氣體的擴(kuò)散不僅給大氣環(huán)境造成極大的破壞，更嚴(yán)重影響著人們的生命與財(cái)產(chǎn)安全。 怎樣 依靠信息技術(shù) 的 手段，把事故 監(jiān)測、預(yù)報(bào)、預(yù)警、應(yīng)急救援、等信息及時有效傳遞給城市各部門和公眾，以減輕 毒氣擴(kuò)散 的損失 ， 將 事故 信息及時傳遞到 可能涉及到 地區(qū)，使能夠及時迅速采用 規(guī)避方法 將損失減到最小，關(guān)鍵是建立 起 一個 有用 的 事故 信息 的 管理平臺 和 系統(tǒng) 并且 發(fā)揮效能。 基于 ArcEngine 化工廠 的 有毒氣體擴(kuò)散應(yīng)急系統(tǒng)是 以 ArcEngine 原理開發(fā)的 。 ArcEngine 是 一個分布式、動態(tài) 、 交互式的 地理信息系統(tǒng) ，并由服務(wù)器 和 客戶機(jī)（ 應(yīng)用服務(wù)器 和 HTTP 服務(wù)器 ） 相連所 構(gòu) 成的。 該平臺系統(tǒng)具有開發(fā)效率高，運(yùn)行速度快，界面簡潔漂亮并容易部署等優(yōu)點(diǎn)。 在這個突飛猛進(jìn)的信息化時代里，各種信息技術(shù)的產(chǎn)生以及相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，使得 GIS（地理信息系統(tǒng)）不再是一種簡單的理解地理信息的工具，并且轉(zhuǎn)變?yōu)閭鬟f地理信息的媒介。在化工廠有毒氣體擴(kuò)散系統(tǒng) 應(yīng)用中， GIS 扮演者舉足輕重的作用，使得各個部門可以得到及時有效的信息。即使各個部門用戶群體和工作職責(zé)各不相同，他們都可以利用獲取的事故信息以及自己的理解來輔助本部門機(jī)構(gòu)采取決策，做出實(shí)際行動來參與事故救援中。 GIS 另外一個優(yōu)點(diǎn)就是集成各種不同數(shù)據(jù)源的有效信息，將這些信息進(jìn)行可視化顯示從而來提高系統(tǒng)的實(shí)用性。將這些信息按照 GIS 數(shù)據(jù)處理方法進(jìn)行相應(yīng)分析，得到毒氣擴(kuò)散可能影響范圍以及造成的危害評估，從而進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)防處理如人員和財(cái)產(chǎn)物質(zhì)的轉(zhuǎn)移，救災(zāi)資源的調(diào)配。通過參考城市交通建設(shè)以及醫(yī)療衛(wèi)生服務(wù)點(diǎn)確定最佳救援 路線和接待點(diǎn)是人員救治中的重要任務(wù)。 滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文 3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 有毒氣體擴(kuò)散模型的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 氣體擴(kuò)散研究方法包括試風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)法 ， 模型法和驗(yàn)法。歐美各國對氣體擴(kuò)散試驗(yàn)（如 Desert Tortorise 試驗(yàn)、 Maplin 試驗(yàn)）的研究是從上世紀(jì)七十年代開始的，許多經(jīng)典的擴(kuò)散模型就是從這些試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)而來的其中得到廣泛應(yīng)用的就是高斯擴(kuò)散模型。隨著現(xiàn)場泄露擴(kuò)散試驗(yàn)研究的展開，氣體擴(kuò)散模型的相關(guān)研究也相繼展開。 80 年代通過大型的擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)而總結(jié)出一些擴(kuò)散規(guī)律，但擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)對實(shí)驗(yàn)場地的要求較高 ,同 時也需要耗費(fèi)大量的財(cái)力物力，獲得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)也存在一定的誤差。近 些 年來，計(jì)算機(jī)快速發(fā)展 以及 數(shù)值計(jì)算方法促進(jìn)了研究工作，新的技術(shù)和手段被應(yīng)用于研究工作中。 曹春艷 [2]認(rèn)為國外的氣體擴(kuò)散模型可分為三代：第 1 代氣體擴(kuò)散模型是以美國的高斯擴(kuò)散模型為代表；第 2 代氣體 的 擴(kuò)散模型 包含 美國 AERMOD(Air Dispersion Modeling)；第 3 代氣體擴(kuò)散模型 中 以英國氣象局 Surre 大學(xué) 和 英國劍橋環(huán)境研究公司等機(jī)構(gòu)合作 研究 的 ADMS(Atmospheric Dispersion Management System)模型為代表。任建國等 [3]覺得 高斯煙團(tuán)模型 ， 高斯煙羽模型 ， Sutton模型 ， BM(Britter and McQuaid)模型 ， 及 FEM3 模型 (3D Finite Element Model，三維有限元計(jì)算模型 )等，丁信偉等 [4]在綜述危險性氣體擴(kuò)散模型時也將這幾種模型作為重點(diǎn)進(jìn)行了介紹。 近來氣體擴(kuò)散模型的研究一般分為兩種：一是根據(jù)擴(kuò)散方程和邊界條件建立新的模型；二是對現(xiàn)有的模型進(jìn)行改進(jìn)。吳笑等 [5]為了解決現(xiàn)有模型在動態(tài)擴(kuò)散過程中的不適用性問題，往往停留在理論層面，在實(shí)際情況中的應(yīng)用較少。 得到較 多應(yīng)用的氣體擴(kuò)散模型一般具有自身的局限性，成立條件過于理想化，與實(shí)際的應(yīng)用環(huán)境不符，為提高模擬精度，拓寬應(yīng)用范圍，需對氣體擴(kuò)散模型進(jìn)行改進(jìn)。在常用的氣體擴(kuò)散模型中，除高斯擴(kuò)散模型具有計(jì)算簡單、物理意義明顯的特點(diǎn)外，其它模型在實(shí)際應(yīng)用過程中都涉及到大量的數(shù)據(jù)分析和處理，不借助計(jì)算機(jī)程序難以完成 [6]。 Regis Briant 等 [7]對高斯煙羽模型進(jìn)行了修正并將其應(yīng)用于道路交通排放氣體污染物的濃度監(jiān)測中 ,降低了模型在風(fēng)速與路面不垂直的情況下的計(jì)算誤差。 Arystanbekova NK[8]用笛卡爾坐標(biāo)系代替單個 直角坐標(biāo)系，將高斯煙羽模型應(yīng)用于復(fù)合點(diǎn)源的濃度計(jì)算中，同時修正了煙云的有效高度。孫東亮等 [9]對液氨儲罐孔洞 的 泄露實(shí)際工況，考慮泄露和 因?yàn)?泄露導(dǎo)致 的 液氨閃蒸產(chǎn)生壓力變化 和 儲罐許壓力， 修改了 高斯煙團(tuán)模型。何寧 [10]從事故救援的角度，提出了這種基于高斯模型的有毒氣體泄露擴(kuò)散方法。張斌才等 [11]通過坐標(biāo)變換方法達(dá)到了基于高斯煙羽模型的多元釋放模型。蔣軍成等 [12]覺得 高斯模型穩(wěn)定條件 是 假設(shè)在正式場景下 的難以成立，對地形因素 的 思考也 很 簡化，針對上述堅(jiān)信開發(fā)出了變氣象條件下的改進(jìn)高斯煙團(tuán)疊加模型。張夢瑤等 [13]提出基于高斯擴(kuò)散模型 的 但用于風(fēng)向 改變 毒氣擴(kuò)散模型。 有毒氣體泄露事故應(yīng)急的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在工業(yè)革命早期，工業(yè)發(fā)達(dá)的國家就開始 看重 應(yīng)急指揮的問題。 伴 隨著經(jīng)濟(jì) 的 發(fā)展 與 社會 的 進(jìn)滁州學(xué)院本科畢業(yè)論文 4 步，應(yīng)急工作已成為國家危機(jī)應(yīng)對重 構(gòu) 組成部分。特別是進(jìn)入 90 年代以后，很多工業(yè)國家把應(yīng)急工作作為維護(hù)社會的穩(wěn)定 ，促進(jìn) 經(jīng)濟(jì)的 增 展 ，維護(hù) 人民的生活 水平 重要工作內(nèi)容 [14]。 應(yīng)急指揮已成為國家管理能夠運(yùn)行重要 的 支撐體系之一，都建立運(yùn)行較好應(yīng)急體制，包 含 應(yīng)急的指揮法規(guī) ， 指揮系統(tǒng) ， 應(yīng)急隊(duì)伍 ， 公民知情權(quán) ， 管理機(jī)構(gòu)等方面，較完善應(yīng)急體系，成為 社會工作中 的 重要政策支柱 [15]。 論文主要研究內(nèi)容 本化工廠有毒氣體監(jiān)視和預(yù)警信息系統(tǒng)基于 VS20xx+ 開發(fā)，采用高斯煙團(tuán)擴(kuò)散模型。本系統(tǒng)以滁州市為例，將滁州市的信息分為幾個數(shù)據(jù)集，例如：交通、化工廠、醫(yī)院等等。在地圖上先找出相應(yīng)的化工廠，并通過 ArcGIS 在滁州市的底圖圖上標(biāo)志出來，作為本系統(tǒng)所要研究的基本信息點(diǎn)。 借助 高斯煙團(tuán)擴(kuò)散模型對具體氣象條件下與空間現(xiàn)象 的 點(diǎn)源毒氣擴(kuò)散過程 有 了直觀 ，形象的模擬，體現(xiàn) 出 毒氣擴(kuò)散空間性，可以給應(yīng)急救援工作提供直觀 ， 科學(xué) ，有效 的數(shù)據(jù)，為應(yīng) 急救援工作提供支持，從而減少因有毒氣體擴(kuò)散造成的經(jīng)濟(jì)損失。 論文技術(shù)路線 論文