有毒氣體罐車運輸泄漏的源強及位置反算研究.pdf

1、因道路運輸可以實現(xiàn)直達運輸、同時又能夠很好地銜接其他運輸方式，其已然成為氣體化學(xué)品運輸?shù)闹饕绞?罐式車輛運輸可實現(xiàn)裝卸機械化、同時又能改善裝卸條件，成為液體與氣體化學(xué)品道路運輸?shù)闹饕休d工具。由于道路及周邊人口稠密、車輛眾多，一旦氣體化學(xué)品在運輸過程中發(fā)生泄漏，特別是有毒氣體發(fā)生泄漏而又得不到及時控制，將會對道路及周邊的人員造成傷亡、對環(huán)境造成破壞。因此，為在事故發(fā)生后快速確定泄漏源的強度和位置、準(zhǔn)確判斷事故影響的范圍和濃度，政府救援

2、部門應(yīng)從被動安全研究方面研究事故應(yīng)急問題，其有義務(wù)對氣體化學(xué)品運輸危險源進行辨識、有必要對有毒氣體罐車運輸泄漏源進行估算。
　　首先對有毒氣體罐車運輸危險源進行辨識，政府救援部門被動安全研究屬于事故后的決策問題，應(yīng)從事故發(fā)生前潛在的危險進行分析，以便針對性的減輕事故的影響程度和范圍。
　　第一，通過對有毒氣體罐車運輸泄漏致因分析，指出有毒氣體罐車運輸泄漏經(jīng)歷初始事件、初次事故、能量無約束流動和二次事故四個階段，能量無約束流動

3、是二次事故發(fā)生的驅(qū)動力。
　　第二，通過對有毒氣體罐車運輸?shù)谝活?、第二類危險源的辨識，依次從有毒氣體危險特性、毒性指標(biāo)和危害途徑分析了有毒氣體在運輸過程中固有的危險因素;依次從人、車、環(huán)境和安全管理四個方面分析了有毒氣體在運輸過程中潛在的危險因素。
　　第三，通過對有毒氣體罐車運輸泄漏對策研究，指出政府救援部門應(yīng)重點從事后管理角度研究事故應(yīng)急問題，及時救援對降低有毒氣體運輸事故的影響起著重要的作用，而進行有毒氣體泄漏的源強及

4、位置反算研究是實現(xiàn)及時救援的最根本的途徑。
　　其次根據(jù)泄漏源強度、氣象數(shù)據(jù)以及擴散模型就計算出泄漏源下風(fēng)向的有毒氣體濃度和擴散范圍，因而對泄漏的源強及時而準(zhǔn)確的確定是事故應(yīng)急救援的基礎(chǔ)。然后通過充分考慮現(xiàn)實泄漏中諸多實際情況，本文根據(jù)不同的泄漏相態(tài)、泄漏點位置及罐車的運行狀態(tài)，分別討論有毒氣體罐車運輸過程中典型的四種泄漏情景:靜止罐車（點源）瞬時泄漏、靜止罐車（點源）連續(xù)氣相泄漏、靜止罐車（面源）連續(xù)液相泄漏、移動罐車（線源）連

5、續(xù)液相泄漏（移動罐車連續(xù)氣相泄漏事故劇烈，罐車駕駛員很容易察覺而停車處理，故此類情景歸為靜止罐車連續(xù)氣相泄漏）。其中，靜止罐車瞬時泄漏、靜止罐車連續(xù)氣相泄漏分別選擇相應(yīng)的高斯煙團擴散模型和高斯煙羽擴散模型計算的濃度值與泄漏源下風(fēng)向傳感器監(jiān)測的濃度值的匹配度作為目標(biāo)函數(shù)建立模型，將源強反算問題歸結(jié)為最優(yōu)化問題進行求解，并利用單純形搜索算法對目標(biāo)函數(shù)進行優(yōu)化，確定泄漏源強和位置。上述兩種泄漏情形均為點源泄漏，而靜止罐車連續(xù)液相泄漏考慮實際情

6、況形成液池而構(gòu)成面源泄漏問題;移動罐車連續(xù)液相泄漏類似汽車尾氣排放，罐車行駛可以看作連續(xù)的點源所構(gòu)成的線源泄漏問題。在原有高斯擴散模型的基礎(chǔ)上設(shè)計出高斯面源和線源連續(xù)擴散模型。本文通過模擬監(jiān)測數(shù)據(jù)并利用Matlab編程實現(xiàn)單純形搜索算法求解源強反算問題，并驗證算法的可行性。實例結(jié)果表明單純形搜索算法能以較小的誤差和較快的速度反算出結(jié)果，適合于多維變量的搜索。
　　接著本文嘗試研究多輛有毒氣體罐車運輸過程中的泄漏的情形:兩輛靜止罐車

7、同時瞬時泄漏，因不同的泄漏源組合可能產(chǎn)生相同的監(jiān)測濃度，從而導(dǎo)致最優(yōu)化問題存在多個極值點，利用單純形搜索算法只能得到一組非劣解。
　　最后，利用源強反算方法能夠及時而準(zhǔn)確的得到較為真實的源強值，然后結(jié)合相應(yīng)的擴散模型計算出有毒氣體的污染范圍和濃度，有毒氣體罐車運輸泄漏分為四種典型的泄漏情形在準(zhǔn)確的估算泄漏的源強及位置問題上有較好的理論意義和實踐意義。不僅為有毒氣體運輸企業(yè)和政府救援部門提供一種參考，同時也為有毒氣體運輸?shù)氖鹿暑A(yù)測和