一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法技术

本发明专利技术提供一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，涉及危化品风险评估技术领域。该液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，包括以下步骤：获取液氨储罐环境参数；确定液氨有毒气体扩散危害范围等级；分析大气环境和工艺过程因素对液氨有毒气体扩散危害范围影响；确定液氨有毒气体最有利条件下扩散范围；最有利威胁区域内人口数据空间化；使用面积插值法估计液氨有毒气体扩散危害范围的人口；使用概率单位法计算液氨有毒气体扩散危害范围内的人口的伤亡百分比，从而进行人口脆弱性评估。通过借助ALOHA软件，根据大气环境和工艺过程因素更加全面的评估液氨泄漏事故的影响后果。响后果。响后果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法


[0001]本专利技术涉及危化品风险评估
，具体为一种基于ALOHA与ArcGIS 的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法。

技术介绍

[0002]为加强化工园区危化品储藏安全，我国近些年来颁布了许多相关法律法规与政策。化学品和危险废物的储存过程面临着高风险。由于危化品泄漏扩散是意外事件，唯一的解决办法是做好准备，尽量减少预期的影响。
[0003]已有大量研究将ALOHA用于危化品泄漏扩散风险评估，并估计个人和社会风险，然而，对于危化品的泄漏、火灾和爆炸事故后果的模拟与分析较为全面，但是缺乏针对空气湿度、储存温度、风速、泄漏量等因素对危化品泄漏扩散范围的研究，无法全面地评估液氨泄漏事故的影响后果。此外，对于液氨储罐泄漏后受影响的人口研究较少。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，解决了传统的评估方法无法确定液氨在最有利条件下的泄漏扩散危害范围，并且无法对最有利条件下泄漏扩散危害范围内进行人口脆弱性评估的问题。
[0005]为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种基于ALOHA 与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，包括以下步骤：
[0006]S1.获取液氨储罐环境参数；
[0007]S2.确定液氨有毒气体扩散危害范围等级；
[0008]S3.分析大气环境和工艺过程因素对液氨有毒气体扩散危害范围影响；
[0009]S4.确定液氨有毒气体最有利条件下扩散范围；
[0010]S5.最有利威胁区域内人口数据空间化；
[0011]S6.使用面积插值法估计液氨有毒气体扩散危害范围的人口；
[0012]S7.使用概率单位法计算液氨有毒气体扩散危害范围内的人口的伤亡百分比，从而进行人口脆弱性评估。
[0013]优选的，所述S1步骤具体为：结合液氨化工厂场实地情况与当地大气条件，确定ALOHA软件模拟中所需的一些主要参数，包括泄漏物质、地理位置和大气环境等信息。
[0014]优选的，所述S2步骤具体为：选用ALOHA软件提供的应急响应计划指南 ERPGs作为液氨泄漏形成蒸气云扩散毒性影响范围，根据毒性水平，其值分为三个等级。
[0015]优选的，所述S3步骤具体为：温度、风速、相对湿度和泄漏孔径、泄漏口高度以及储罐储存质量对液氨泄漏扩散后下风向不同距离处的蒸气浓度均有一定的影响，借助ALOHA软件，采用单因素控制变量法对液氨储罐泄漏后所造成的中毒事故后果的各种影响因素进行分析，得出各项因素的不同影响程度。
[0016]优选的，所述S4步骤具体为：ALOHA提供的气体扩散模型有中性或者浮性气体的高斯模型和DEGADIS重气扩散模型，氨气分子量是17.3，相对密度小，属于中性气体，所以选择高斯模型，其数学表达式为：
[0017][0018]其中：c(x,y,z)为泄漏物质在(x,y,z)点处的质量浓度，u为风速，Qm 为泄漏源的物料质量流量，x,y,z为预测点坐标，H为有效源高，等于泄漏源高度和抬升高度之和，σ
x
、σ
y
和σ
z
分别为x,y,z方向的扩散参数。
[0019]优选的，所述S5步骤具体为：使用ArcGIS将液氨化工厂所在区域的行政区域图层对数据进行投影转换、裁剪等处理加工得到液氨化工厂所在区域的公里尺度的人口格网数据，采用ArcGIS for Desktop中的克里金插值法对液氨化工厂所在区域的人口数据进行插值，将最有利威胁条件下的威胁区域覆盖在这张地图上，显示每个威胁区域中聚集人数较多的区域图。
[0020]优选的，所述S6步骤具体为：推导出研究区域的人口分布模式后，使用面积插值法估计受威胁区域的人口，并估计威胁区内的人口，具体公式如下：
[0021][0022]其中n为被威胁区域完全包围的区域数量；
[0023]Pi为完全被威胁区域包围的区域的人数且i＝0，1，2，
…
，m；
[0024]m为部分包围在威胁区域内的区域数量(其地理边界与覆盖区边界不完全重合)；
[0025]Pj为部分被威胁区域包围的区域的人数j＝0，1，2，
…
，m；
[0026]aj为部分被威胁区域包围居住区域的总面积；
[0027]aj'为被威胁区域包围居住区域面积。
[0028]优选的，所述S7步骤具体为：概率单位法是确定因接触有毒物质而死亡的概率或百分比的最常用方法，氨气的概率单位方程描述为：
[0029]Y＝
‑
9.82+0.71ln(C2t)
[0030]其中Y是概率值，C(ppm)是氨气的浓度，t(min)是接触氨气的持续时间。
[0031]本专利技术提供了一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法。具备以下有益效果：
[0032]本专利技术通过借助ALOHA软件，采用单因素控制变量法对液氨储罐泄漏后所造成的中毒事故后果的各种影响因素进行分析，得出温度、风速、相对湿度、泄漏孔径、泄漏口高度、和储罐储存质量的各项因素的不同影响程度，根据大气环境和工艺过程因素更加全面的评估液氨泄漏事故的影响后果，并且推导出研究区域的人口分布模式后，使用面积插值法估计受威胁区域的人口，再使用概率单位法计算液氨有毒气体扩散危害范围内的人口的伤亡百分比，从而进行人口脆弱性评估。
附图说明
[0033]图1为本专利技术1小时内不同风速下液氨泄漏速率、液氨泄漏量、液氨泄漏扩散危害
范围示意图；
[0034]图2为本专利技术的拟合图；
[0035]图3为本专利技术的研究区域土地行政图；
[0036]图4为本专利技术的最有利液氨泄露扩散威胁区域内人口数据空间化图。
具体实施方式
[0037]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0038]实施例一：
[0039]本专利技术实施例提供一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，包括以下步骤：
[0040]S1.获取液氨储罐环境参数；
[0041]S2.确定液氨有毒气体扩散危害范围等级；
[0042]S3.分析大气环境和工艺过程因素对液氨有毒气体扩散危害范围影响；
[0043]S4.确定液氨有毒气体最有利条件下扩散范围；
[0044]S5.最有利威胁区域内人口数据空间化；
[0045]S6.使用面积插值法估计液氨有毒气体扩散危害范围的人口；
[0046]S7.使用概率单位法计算液氨有毒气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.获取液氨储罐环境参数；S2.确定液氨有毒气体扩散危害范围等级；S3.分析大气环境和工艺过程因素对液氨有毒气体扩散危害范围影响；S4.确定液氨有毒气体最有利条件下扩散范围；S5.最有利威胁区域内人口数据空间化；S6.使用面积插值法估计液氨有毒气体扩散危害范围的人口；S7.使用概率单位法计算液氨有毒气体扩散危害范围内的人口的伤亡百分比，从而进行人口脆弱性评估。2.根据权利要求1所述的一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，其特征在于：所述S1步骤具体为：结合液氨化工厂场实地情况与当地大气条件，确定ALOHA软件模拟中所需的一些主要参数，包括泄漏物质、地理位置和大气环境等信息。3.根据权利要求1所述的一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，其特征在于：所述S2步骤具体为：选用ALOHA软件提供的应急响应计划指南ERPGs作为液氨泄漏形成蒸气云扩散毒性影响范围，根据毒性水平，其值分为三个等级。4.根据权利要求1所述的一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，其特征在于：所述S3步骤具体为：温度、风速、相对湿度和泄漏孔径、泄漏口高度以及储罐储存质量对液氨泄漏扩散后下风向不同距离处的蒸气浓度均有一定的影响，借助ALOHA软件，采用单因素控制变量法对液氨储罐泄漏后所造成的中毒事故后果的各种影响因素进行分析，得出各项因素的不同影响程度。5.根据权利要求1所述的一种基于ALOHA与ArcGIS的液氨泄漏扩散人口脆弱性评估方法，其特征在于：所述S4步骤具体为：ALOHA提供的气体扩散模型有中性或者浮性气体的高斯模型和DEGADIS重气扩散模型，氨气分子量是17.3，相对密度小，属于中性气体，所以选择高斯模型，其数学表达式为：其中：c(x,y,z)为泄漏物质在(x,y,z)点处...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁利，陈卓，清江，张泽霖，马琳琳，
申请(专利权)人：长沙理工大学，
类型：发明
国别省市：