城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法技术

本发明专利技术公开了一种城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，首先获取泄漏源信息和泄露扩散区域信息；根据所获泄漏区域历年风向风速数据信息绘制风向图；根据实际对毒气扩散区域进行网格的划分并计算网格点毒气浓度；计算多个风向共同作用下每一网格点毒气浓度的最大值并绘制毒气扩散浓度分布图；通过建筑物分布反映人口分布情况绘制毒气泄露扩散区域人口密度分布图；最后绘制毒气泄露扩散风险潜势图。本发明专利技术考虑风的不确定性且通过建筑物分布反映人口分布来构建毒气泄漏扩散风险潜势图，准确掌握毒气泄漏后的大气扩散范围并分析毒气泄露扩散影响程度，给出了道路危化品运输毒气泄漏扩散风险的科学评估方法。

Construction method of potential risk map for leakage and diffusion of toxic gas in urban road transport of dangerous chemicals

【技术实现步骤摘要】
城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法
本专利技术属于公共安全风险评估
，涉及一种毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，尤其涉及一种城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法。
技术介绍
随着化学工业的迅速发展，装有危化品的车辆在城市大量运行，毒气泄漏事故发生概率也随之提高。近年来，城市道路危化品运输泄漏扩散事故时常发生，且每次发生的事故都会对扩散区域内居民的生命财产安全和各项活动的正常运行造成严重威胁。因此为了最大程度地减少人员伤亡及财产损失，需要快速、准确地掌握毒气泄漏扩散事故发生后毒气的扩散范围和影响程度。调查发现危化品车辆运输过程中，发生毒气泄漏扩散事故的地点具有很大的不定性，扩散事故发生的区域在不同时间风条件也不确定，从而毒气扩散范围不能确定，因此就无法快速、准确地掌握毒气泄漏扩散事故发生后毒气的扩散范围。对于有毒气体泄漏扩散风险，扩散区域人口分布情况是一重要影响因素，且对于毒气扩散后的影响程度，人员伤亡是一重要参考，因此清楚了解扩散区域人口分布情况能更好的掌握毒气泄漏扩散事故发生后毒气影响程度。但现城市人口基数大，人口流量变动大，直接基于人口分布情况来构建有毒气体泄漏扩散风险潜势图所得结果不准确且人口分布数据不易获取，建筑物是固定的，且建筑物分布情况相对较易获取，因此通过建筑物分布来反映人口密度分布情况，进而进行有毒气体泄漏扩散风险的研究更有现实意义。因此考虑风的不确定性且通过建筑物分布反映人口分布构建毒气泄漏扩散风险潜势图，准确掌握毒气泄漏后的大气扩散范围，全面分析毒气泄露扩散影响程度，对事故发生后迅速做出应急响应，制定科学合理且具有针对性的应对方案至关重要。通过大量文献及相关资料调研发现，大多数学者都是基于气体扩散模型来进行毒气泄漏扩散研究，在气体扩散分析模型中，风是影响泄漏物质扩散影响范围的关键性因素。调研发现大多学者就某地区的特定气象条件如主导风来进行研究，也有研究者就风的实时变化进行研究，对于多种风情况同时考虑，快速、准确地掌握毒气泄漏扩散事故发生后毒气的扩散范围的研究少之又少。但现实情况是特定地区的风向风速随时发生改变，且毒气泄漏事故发生的时间不确定，因此多风向风速同时考虑，快速、准确地掌握毒气泄漏扩散事故发生后毒气的扩散范围很有必要。对于城市道路有毒气体泄漏扩散风险，调研发现人口伤亡跟人口分布直接相关，人口分布情况是不可忽视的一个重要因素，且基于人口分布情况进行风险评估的学者有很多，但大多学者假定研究区域人口分布情况不变，这与城市人口流量变动大这一实际特征不符，因此这一问题值得进一步深入考虑。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，其多风向风速同时考虑，并通过建筑物分布反映人口分布来进行毒气泄漏扩散风险潜势图的构建，快速、准确的确定有毒气体泄漏扩散的范围和影响程度，以最大程度的保证事故地点及周边人员生命安全及最大程度地降低事故所造成的伤害和损失。本专利技术所采用的技术方案是：一种城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：获取泄漏源信息，包括泄漏的毒气种类、泄漏源位置、泄漏源高度及源强；其中，所述泄漏源高度，为泄漏源离地面的高度H，单位m；所述源强，为单位时间内泄漏的量Q，单位mg/s；步骤2：获取泄露扩散区域信息，包括泄露扩散区域范围、泄漏扩散区域建筑物地理坐标及建筑物中人口数、泄露扩散区域气象数据；其中，所述泄露扩散区域气象数据，为泄露扩散区域历年风向风速日值数据；步骤3：绘制毒气泄露扩散区域的风向图；其中，所述风向图是根据毒气泄露扩散区域若干年平均统计的各个风向和风速的百分数值，并按一定比例绘制，用于反映泄露扩散区域的风向、风向频率和平均风速3个重要信息；步骤4：划分空间区域网格并计算网格点毒气浓度；步骤5：绘制毒气扩散浓度分布图；步骤6：绘制毒气泄露扩散区域人口密度分布图；步骤7：绘制毒气泄露扩散风险潜势图。本专利技术公开了一种城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，考虑风的不确定引入风向图，多风向考虑，并通过建筑物分布反映人口分布来进行毒气泄漏扩散风险潜势图的构建，快速、准确的确定有毒气体泄漏扩散的范围和影响程度,从而最大程度的保证事故地点及周边人员生命安全及最大程度地降低事故所造成的伤害和损失。附图说明图1为本专利技术实施的流程示意图；图2为本实施例中毒气扩散地区图例；图3为本实施例中部分毒气扩散区域1×1的矩形网格划分图；图4为本实施例中泄漏扩散区域16风向图；图5为本实施例中毒气扩散浓度分布图；图6为本实施例中毒气泄露扩散区域人口密度分布图；图7为本实施例中毒气泄露扩散风险潜势图。具体实施方式为了便于本领域普通技术人员理解和实施本专利技术，下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请见图1，本专利技术提供的一种城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，包括以下步骤：步骤1：获取泄漏源信息，包括泄漏的毒气种类、泄漏源位置、泄漏源高度及源强；在本实施例中，获取泄漏源信息，包括：泄漏的毒气种类、泄漏源位置、泄漏源高度及源强；泄漏的毒气种类，即明确发生泄漏的是哪一种毒气，如氨气、氯气或甲醛泄漏等；泄漏源位置，即泄漏源的地理坐标，可通过ArcGIS获取；泄漏源高度，即泄漏源离地面的高度H，m；源强，即单位时间内泄漏的量Q，mg/s。请见图2，为本实施例中毒气扩散地区图例，假设该地区发生液氯罐车翻车事故，且泄漏源高度H＝2.42m，源强Q＝41044mg/s。步骤2：获取泄露扩散区域信息，包括泄露扩散区域范围、泄漏扩散区域建筑物地理坐标及建筑物中人口数、泄露扩散区域气象数据；在本实施例中，获取泄露扩散区域信息，包括：泄露扩散区域范围、泄漏扩散区域建筑物地理坐标及建筑物中人员数、泄露扩散区域气象数据；泄露扩散区域范围，以泄漏源为原点建立笛卡尔坐标系，根据所获取得泄漏源信息确定毒气扩散区域[-xc，xc；-yc，yc],单位为m；泄漏扩散区域建筑物地理坐标，可通过ArcGIS获取；对于泄漏扩散区域建筑物中人员，城市建筑物主要有小区住宅、学校、商场及酒店，通过住宅人口登记信息获取小区住宅人口，通过实地考察来获取学校人员数量，通过实地考察及建筑物所占面积来获取商场及酒店的人员数量；泄露扩散区域气象数据，主要获取泄露扩散区域历年风向风速日值数据，在我国，各地区风相关基础信息数据可以从国家气象信息中心网站(http://data.cma.cn/)的“地面气象资料”栏目中获取并统计得到。此外，所获得的风信息数据和泄漏扩散区域建筑物地理坐标及建筑物中人口数数据应分别做成一定格式的数据文件，为便于后期数据的调用。本实施例中泄漏点源(见图2中心粗线空心圆处)地理坐标及泄漏扩散区域建筑物地理坐标可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1：获取泄漏源信息，包括泄漏的毒气种类、泄漏源位置、泄漏源高度及源强；其中，所述泄漏源高度，为泄漏源离地面的高度H，单位m；所述源强，为单位时间内泄漏的量Q，单位mg/s；/n步骤2：获取泄露扩散区域信息，包括泄露扩散区域范围、泄漏扩散区域建筑物地理坐标及建筑物中人口数、泄露扩散区域气象数据；其中，所述泄露扩散区域气象数据，为泄露扩散区域历年风向风速日值数据；/n步骤3：绘制毒气泄露扩散区域的风向图；其中，所述风向图是根据毒气泄露扩散区域若干年平均统计的各个风向和风速的百分数值，并按一定比例绘制，用于反映泄露扩散区域的风向、风向频率和平均风速3个重要信息；/n步骤4：划分空间区域网格并计算网格点毒气浓度；/n步骤5：绘制毒气扩散浓度分布图；/n步骤6：绘制毒气泄露扩散区域人口密度分布图；/n步骤7：绘制毒气泄露扩散风险潜势图。/n

【技术特征摘要】
1.一种城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：获取泄漏源信息，包括泄漏的毒气种类、泄漏源位置、泄漏源高度及源强；其中，所述泄漏源高度，为泄漏源离地面的高度H，单位m；所述源强，为单位时间内泄漏的量Q，单位mg/s；
步骤2：获取泄露扩散区域信息，包括泄露扩散区域范围、泄漏扩散区域建筑物地理坐标及建筑物中人口数、泄露扩散区域气象数据；其中，所述泄露扩散区域气象数据，为泄露扩散区域历年风向风速日值数据；
步骤3：绘制毒气泄露扩散区域的风向图；其中，所述风向图是根据毒气泄露扩散区域若干年平均统计的各个风向和风速的百分数值，并按一定比例绘制，用于反映泄露扩散区域的风向、风向频率和平均风速3个重要信息；
步骤4：划分空间区域网格并计算网格点毒气浓度；
步骤5：绘制毒气扩散浓度分布图；
步骤6：绘制毒气泄露扩散区域人口密度分布图；
步骤7：绘制毒气泄露扩散风险潜势图。


2.根据权利要求1所述的城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，其特征在于：步骤4中，网格点的毒气浓度c(x，y，z)采用高斯扩散模型计算；



其中：x，y，z分别为网格点在高斯扩散坐标系中的位置，单位m；Q为源强，H为泄漏源高度；v为平均风速，单位m/s；σy，σz分别表示y、z方向的扩散参数。


3.根据权利要求2所述的城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法，其特征在于，步骤4中网格点在t风向下高斯扩散坐标系中的位置xt，yt分别为：
xt＝x*cos(rotate(t))+y*sin(rotate(t))
yt＝-x*sin(rotate(t))+y*cos(rotate(t))(2)
其中，rotate(t)是第t风向角度；xt，yt分别为网格点在t风向下高斯扩散坐标系中的位置，单位m；t∈N，t∈(1，2，…，16)；
假设在风向16方位图中，x，y为第1风向下的高斯扩散坐标系中的位置，单位m；风向逆时针为正，顺时针为负，东风E为第1风向角度，即rotate(1)＝0，16风向按逆时针进行计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕伟，蒋翠玲，胡庆彪，毛盾，徐孟瑶，余武静，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42