一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法技术

本发明专利技术公开了一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法，属于公共安全方法技术领域，步骤如下：获取园区布局信息、应急疏散场景和待疏散群体分布，得到园区拓扑疏散网络；基于园区泄漏事故信息，通过源强计算、气候分析与事故推演，构建泄漏事故扩散模型；将泄漏事故扩散模型与园区拓扑疏散网络关联，得到泄漏事故发生后的安全疏散路径网络；基于应急疏散场景、待疏散群体分布、安全疏散路径网络，构建以最小化人员总疏散时间为目标且以元胞内人员流量平衡、元胞流入/出量限制、元胞容量限制为约束的应急疏散模型，生成疏散路线。本发明专利技术的技术方案能够提高人群疏散效率，有效降低突发事故下园区内工作人员的生命财产损失。低突发事故下园区内工作人员的生命财产损失。低突发事故下园区内工作人员的生命财产损失。

【技术实现步骤摘要】
一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法


[0001]本专利技术涉及公共安全方法
，尤其是涉及一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法。

技术介绍

[0002]近年来，我国工业化进程快速发展，石化产业和化工行业的生成能力和加工规模不断扩大，各地纷纷掀起了建立了化工园区的发展浪潮。化工园区的建立旨在形成资源集聚优势，促进区域经济的快速发展，提高化工行业的竞争力和工业化技术水平。然而，随着技术、工艺的不断进步，化工园区的潜在安全问题逐渐突出。园区内大量的事故风险集聚，涉及许多重大危险源和移动危险源，且事故的潜在损失巨大。由于园区内危险物质和能量高度聚集，具有易燃、易爆、有毒的特性，且化工园区人口众多且复杂、人的不安全行为导致重特大事故发生的可能性增大，后果严重度呈级数上升，给园区工作人员的生命健康带来巨大威胁，给园区事故风险预防和控制带来极大挑战。
[0003]园区危险物质和能量高度聚集、企业布局紧密，居民区与企业间距缩小，一旦发生毒气泄漏等事故，其波及范围广、持续时间长、不确定性大等特点导致人员群死群伤、经济严重受损本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法，其特征在于，步骤如下：S1、获取危化品园区的布局信息、应急疏散场景和待疏散群体分布，划分元胞传输网络与离散时间步，得到园区拓扑疏散网络与元胞传输拓扑网络；S2、根据园区泄漏事故发生信息，通过源强计算、气候条件分析、事故扩散推演，采用改进的高斯烟羽模型推演泄漏事故扩散情况，构建泄漏事故扩散模型；S3、根据事故扩散影响，离散化园区空间，将泄漏事故扩散模型与园区拓扑疏散网络关联，形成安全疏散路径网络；S4、根据待疏散群体、安全疏散出口、安全疏散路径网络，构建应急人员疏散路线优化模型，确定目标函数与约束条件，其中，目标函数是最小化人员总疏散时间，约束条件包括元胞内人员流量平衡约束、元胞的人员流入量约束、元胞容量上限约束、元胞的人员流出量约束、元胞内人群密度、速度和流量关系约束，以及决策变量范围约束；S5、采用改进的标号更新法求解模型，生成人员疏散路线规划方案，并计算各疏散路径上的人员疏散时间。2.根据权利要求1所述的一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法，其特征在于，S1具体包括：考虑一个多个疏散起点和多个疏散出口的危化品园区平面拓扑网络G＝(N,A)，定义N为网络节点的集合；A为网络边的集合；将每个疏散路径的交叉路口与各建筑物出口定义为节点i,i∈N，将疏散网络上相应节点的通道连接索引定义为节点j,j∈N，节点之间连通的通道定义为连通通道(i,j),(i,j)∈A；为了构造元胞传输拓扑网络，将各路段(i,j)划分为等距的小段，称为元胞，定义D为元胞集合；A'为元胞连接边的集合，元胞的长度不能小于最短路径的长度；将研究的时段[0,|T|]离散成|T|个小时段，所有时段构成集合T＝{t:t＝1,2,
…
,|T|}；设置δ为时段长度，δ|T|＝T，设置的时间步T需大于总疏散时间；元胞长度取行人自由流速度在一个时间步长δ内走行的距离；每个元胞都可以承载一定数量的人员，从一个元胞到相邻元胞的人员数量都取整数，只要待疏散人员的质心在元胞中，就被认为是在元胞中；元胞承载人员的数量与元胞中未被占用的空间面积大小成比例，允许待疏散人员在两个连续元胞间向前或向后移动，根据单个人员占地面积，可得到空元胞理论上容纳的最大人员数量3.根据权利要求2所述的一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法，其特征在于，S2具体包括：S2.1源强计算，储罐泄漏时，受泄漏孔径位置、孔径大小、储罐内压强因素影响，引发不同的泄露模式，产生不同的源强Q，源强Q的计算公式如下：
公式(2.1)用于计算液相、连续泄露源强，其中Q为泄漏源强，单位千克/秒；为泄漏孔的流量系数，取值范围是0.4
‑
0.65；S为泄漏口的截面积，单位米2；ρ为液体密度，单位千克/米3；P为储罐液面上方的压力，单位帕；P
atm
为大气压力，取值101325帕；h为液面与泄漏口的高度差，单位米；g为重力加速度，单位米/秒2；公式(2.2)用于计算气相、连续泄漏源强，其中k为气体绝热系数；N为气体相对分子质量；R为通用气体常数，取值8.314焦耳/(摩尔
·
开)；T为储罐内气体温度，单位开；公式(2.3)用于计算气液两相、连续泄漏源强，其中p为两相混合物的压力，单位帕；p
c
为临界压力，取值0.55p，ρ
m
表示气液两相流的平均密度，单位千克/米3，其计算方法如下：其中，ρ
l
、ρ
g
分别表示泄漏液体和泄漏蒸气，单位千克/米3；F
v
表示蒸发液体所占比例，其计算方法如下：其中，T为两相混合物的温度，单位开；T
c
为常压下液体的沸点，单位开；C
p
为液体定压比热，单位焦耳/(千克
·
开)；H
v
为液体的蒸发热，单位焦耳/千克；H1为液体储存温度T时的焓，单位焦耳/千克；H2为常压下液体沸点T
c
时的焓，单位焦耳/千克；S2.2采用改进的高斯烟羽模型推演泄漏事故扩散情况，其基本模型如下：式中，C为下风向x米、横向y米、地面高度z米处有毒气体浓度，单位千克/米3；Q为源强，即源释放速率，单位千克/秒；μ为平均风速，单位米/秒；H为泄漏源距地面高度，单位米；y为横向距离，单位米；z为垂直方向距离，单位米；σ
y
、σ
z
分别为y、z方向的扩散系数，其取值与距地高度、地面粗糙度、泄漏持续时间、大气湍流结构、抽样时间间隔、风速以及距离泄漏源的距离有关。4.根据权利要求3所述的一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法，其特征在于：S3具体包括：S3.1将园区空间离散成二维平面格子，通过S2计算出每个格子中有毒气体的浓度；S3.2将元胞传输拓扑网络与园区平面离散网络相匹配，即将疏散网络中各元胞中心坐标与事故扩散网络中各格子相对应，获得各格子中毒气浓度作为各元胞中毒气浓度；
S3.3为了避免疏散过程中有毒气体对人员产生的安全威胁，判别格子中毒气浓度是否对人体产生严重影响，在构建安全疏散路径网络时，将不安全的元胞去除，得到安全疏散路径网络，获得的各元胞内有毒气体浓度和安全疏散路径网络，将作为S4中应急人员疏散路线优化模型中的输入。5.根据权利要求4所述的一种危化品园区泄露事故的应急人员疏散路线设计方法，其特征在于：S4中，应急人员疏散路线优化模型的目标函数是最小化人员总疏散时间，即在最短时间内清空每个元胞中的工作人员，表示如下：公式(4.2)为元胞内人员流量平衡约束，表示每个元胞中人员数量的动态更新过程：即在t,t&a...

【专利技术属性】
技术研发人员：李想，冯紫嫣，林明奇，郭亮亮，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：