?；沸孤┑膮^(qū)域分布及計(jì)算機(jī)在應(yīng)急管理中的應(yīng)用修改

1、?；沸孤┑膮^(qū)域分布及計(jì)算機(jī)在應(yīng)急管理中的應(yīng)用梁 虎（四川省永業(yè)化工有限公司 四川 遂寧 629001 lianghu）摘要：為了在發(fā)生危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏時(shí)能夠在第一時(shí)間快速和有效地組織受影響區(qū)域人員疏散和避免不必要的浪費(fèi)，組織者需要較為準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)危化品在大氣中的擴(kuò)散形狀和區(qū)域面積。在考慮了日照強(qiáng)度、風(fēng)向、風(fēng)速、大氣溫度、濕度、?；沸再|(zhì)、釋放量、泄漏狀態(tài)等諸多因素的影響后，利用計(jì)算機(jī)及相關(guān)軟件經(jīng)過計(jì)算得出數(shù)據(jù)，并以圖形形象地顯示擴(kuò)散濃度、影響范圍和其他信息，幫助應(yīng)急指揮的同志更加有效的組織救援和疏散。關(guān)鍵詞：危化品；泄漏；區(qū)域；分布；擴(kuò)散；ALOHAAreal distribution of d

2、angerous chemicals leakage and application of computer in emergency managementLiang Hu (Sichuan Yongye chemicals Co., Ltd, Suining 629001, Sichuan Province, China)Abstract: To organize the evacuation more immediately and effectively when some dangerous chemicals leakage occurs, computer and relative

3、 software could be used to help forecast the diffusion shape and areal location of the hazardous atmosphere. Computer can give the calculation results and display the information in graphic way while considering all the major factors, e.g. sunshine intensity, wind speed, air temperature, etc.隨著我國(guó)化學(xué)工

4、業(yè)的發(fā)展，各化工企業(yè)的規(guī)模和數(shù)量都呈快速增加狀態(tài)。大部分化工企業(yè)都與有毒有害、易燃易爆的危險(xiǎn)化學(xué)品打交道。做好?；返墓芾?，防患于未然固然是企業(yè)的頭條大事。但萬一出現(xiàn)危化品的泄漏，應(yīng)如何積極實(shí)施應(yīng)急管理，既要安全地預(yù)測(cè)出受影響面積和區(qū)域，又要避免無限制地?cái)U(kuò)大影響范圍，科學(xué)合理地組織救援和疏散方案，在今天的化工企業(yè)和地方安全監(jiān)管部門被列為了一個(gè)重要的課題。而當(dāng)今計(jì)算機(jī)及專業(yè)軟件的迅速發(fā)展，為此類預(yù)測(cè)提供了有力的幫助，能給我們?cè)谔幚泶祟愂鹿蕰r(shí)第一時(shí)間給出許多有用的信息和提示。在此筆者先將有關(guān)危化品在空氣中擴(kuò)散的基本知識(shí)作一介紹，并舉例說明計(jì)算機(jī)在應(yīng)急管理中的應(yīng)用。影響?；吩诖髿庵袛U(kuò)散和分布的影響

5、因素很多，比如風(fēng)向、風(fēng)速，地形、?；沸再|(zhì)等。有些影響條件過于復(fù)雜而多變，筆者僅對(duì)其中起主導(dǎo)作用的因素進(jìn)行分析。一、日照強(qiáng)度。泄漏點(diǎn)發(fā)生地的經(jīng)度、緯度、海拔高度、太陽輻射量（中午最強(qiáng)）和云層覆蓋率將會(huì)嚴(yán)重影響日照強(qiáng)度。而日照強(qiáng)度是影響大氣穩(wěn)定程度和?；窋U(kuò)散速度（包括液體危化品的汽化速度）的重要因素。日照強(qiáng)度越大，大氣的穩(wěn)定程度越差，更有利于擴(kuò)散。二、大氣狀況。包括了風(fēng)速、風(fēng)向、地表粗糙度、氣溫、逆溫層高度和濕度等。風(fēng)向和風(fēng)速對(duì)氣體擴(kuò)散的影響不難理解。而地表粗糙度將影響大氣的紊流程度。地表對(duì)流經(jīng)地表的大氣產(chǎn)生摩擦力，并引起紊流。離地面越近摩擦力越大，風(fēng)速越低（就象河水在岸邊的流速慢一些），而紊

6、流程度相應(yīng)增加，氣體更容易被周圍的空氣稀釋和擴(kuò)散。逆溫層對(duì)比空氣輕的氣體會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重影響，而對(duì)比空氣重的氣體幾乎沒有影響。大氣濕度會(huì)對(duì)大氣的透射率，氣體的揮發(fā)性等產(chǎn)生影響。三、?；沸再|(zhì)。危化品的沸點(diǎn)、分子量、汽化潛熱、蒸汽壓、毒性等物性數(shù)據(jù)對(duì)考慮受污染區(qū)域的影響程度面積大小的重要性不言而喻。液體沸點(diǎn)越低，蒸汽壓就越高，就越容易揮發(fā)。汽化潛熱越大，液體揮發(fā)時(shí)需要從外界獲得的熱量越多，就越難揮發(fā)。分子量比空氣的平均分子量小的氣體，更可能符合高斯擴(kuò)散模型。四、泄漏源的狀況。從罐、管道或是圍堰中危化品的泄漏釋放速度和汽化速度都不一樣。?；返臓顟B(tài)：氣體、液體或是液化氣體將直接影響汽化速度、擴(kuò)散速度和氣

7、體密度。介質(zhì)儲(chǔ)存溫度也對(duì)液體介質(zhì)的汽化速度影響很大。當(dāng)然，所存儲(chǔ)?；方橘|(zhì)的量將直接關(guān)系到泄漏量。泄漏口的形狀、大小、部位也對(duì)泄漏釋放速率以及介質(zhì)泄漏狀態(tài)（氣態(tài)、液態(tài)或是兩相）影響甚大。五、計(jì)算方法。采用高斯擴(kuò)散模型和重氣體擴(kuò)散模型對(duì)結(jié)果的影響完全不同。正常情況下，在泄漏時(shí)氣體的密度比空氣輕的采取高斯擴(kuò)散模型，反之采用重氣體擴(kuò)散模型。但是特別要注意部分氣體在常態(tài)下比空氣輕，但由于保存在低溫或加壓液化的狀態(tài)下而在泄漏時(shí)反而比空氣重，這種情況下應(yīng)采用重氣體擴(kuò)散模型。六、關(guān)注點(diǎn)建筑物狀況?，F(xiàn)代化的密封較好的辦公樓依靠空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)，室外的風(fēng)壓、風(fēng)速等幾乎對(duì)氣體滲漏進(jìn)室內(nèi)的速度沒有影響。而在中國(guó)，目前大

8、部分辦公室，特別是工廠的辦公室密閉性能并不好，所以建筑物的類型、層數(shù)或是空氣置換速率將會(huì)極大地影響到氣體擴(kuò)散進(jìn)室內(nèi)的速度。另外，周圍有否障礙物（如樹，其他建筑等）也要進(jìn)行考慮。下面假設(shè)筆者所在城市某化工廠發(fā)生氯氣泄漏，利用ALOHA專業(yè)軟件進(jìn)行一次預(yù)測(cè)演示。ALOHA軟件是美國(guó)環(huán)保署（EPA）和美國(guó)海洋和大氣管理辦公室（NOAA）聯(lián)合開發(fā)的CAMEO系列軟件之一。該系列軟件還包括CAMEO和MARPLOT軟件。CAMEO是?；窋?shù)據(jù)庫管理軟件，MARPLOT是地圖繪制軟件。這三個(gè)軟件可以共享信息，互相調(diào)用。該軟件使用方便，運(yùn)行迅速，唯一遺憾的是目前只有英文版，給不懂英語的用戶帶來了不便。200

9、6年5月14日下午13：00，四川省XX市XX化工廠一氯氣鋼瓶因閥門損壞導(dǎo)致氯氣泄漏。鋼瓶容積為800L，泄漏前還有約200Kg液氯未使用。當(dāng)時(shí)風(fēng)速為5米/秒，測(cè)量高度為3米（ALOHA軟件中有相關(guān)的風(fēng)速估計(jì)說明），風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)。天空一半被云覆蓋，氣溫為28，相對(duì)濕度65%。因?yàn)樘幱谕．a(chǎn)期間，工廠無工人上班，但在下風(fēng)向50m、側(cè)風(fēng)向15m處有兩名值班保安。我們將計(jì)算出氯氣污染范圍并考察兩名保安是否會(huì)受到致命傷害。一、使用前的注意事項(xiàng)軟件在啟動(dòng)時(shí)，會(huì)提醒用戶在進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，需要特別注意以下幾種條件下：1、極低的風(fēng)速，2、非常穩(wěn)定的大氣條件，3、風(fēng)向變化和地形影響較大時(shí)，4、局部濃度不均勻。另外不能和

10、以下幾種情況合并考慮：1、化學(xué)反應(yīng)，2、顆粒狀物質(zhì)，3、化學(xué)混合，4、地形影響，5、危險(xiǎn)的局部濃度不均勻。二、參數(shù)設(shè)置1、地理位置。該參數(shù)要求輸入經(jīng)度、緯度和海拔高度，主要是為了計(jì)算日照角度和強(qiáng)度。點(diǎn)擊SiteData(地理數(shù)據(jù)) Location（地點(diǎn)），點(diǎn)Add(增加)，輸入“XX（XX）”選擇“Not in U.S(不在美國(guó))”，輸入海拔高度200，點(diǎn)擊單位m（米），輸入緯度30度26分，點(diǎn)擊N（北緯），經(jīng)度105度36分，點(diǎn)擊E （東經(jīng)），點(diǎn)OK，單擊XX，使高亮，點(diǎn)Select（選擇）。2、建筑類型。此參數(shù)主要考慮危險(xiǎn)氣體滲透進(jìn)入室內(nèi)的速度。軟件中有四個(gè)備選項(xiàng)：密閉的辦公樓、單層建筑

11、、雙層建筑或直接輸入每小時(shí)室內(nèi)空氣更新次數(shù)。本例中假設(shè)保安所在值班室為單層平房，且周圍無遮蓋物。選擇“Single Storied building（單層建筑）”和“Unsheltered surroundings（周圍無遮蓋）”。3、日期時(shí)間。該參數(shù)考慮太陽輻射量。當(dāng)你在真實(shí)的應(yīng)急管理中使用本軟件時(shí)，可點(diǎn)擊“Use internal clock（使用電腦內(nèi)部時(shí)鐘）”，此次為演習(xí)假設(shè)時(shí)間，點(diǎn)擊“Set a constant time（設(shè)置固定時(shí)間）”。然后輸入2006年5月14日 13小時(shí)0分鐘。4、介質(zhì)選擇。不同化學(xué)介質(zhì)具有不同的物理性質(zhì)和毒性。點(diǎn)擊“Setup（設(shè)置）” “Chemical

12、（化學(xué)物質(zhì)）”點(diǎn)“Pure Chemicals（純物質(zhì)）”，選擇“CHLQRINE（氯）”，點(diǎn)“Select（選擇）”。5大氣條件。此項(xiàng)將設(shè)置風(fēng)速、風(fēng)向、地表狀態(tài)、氣溫、濕度等多項(xiàng)參數(shù)，這些參數(shù)將直接影響氣體的擴(kuò)散速率、方向、距離和濃度。點(diǎn)擊“Atmospheric（大氣）” “User Input（用戶輸入）”，輸入風(fēng)速5，單位選擇“meters/sec（米/秒）”，風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，輸入“N”，測(cè)量高度為3，單位為“meters（米）”，地表狀態(tài)為“Open country（開放的村莊）”，云層覆蓋率為50%，輸入“5”。輸入氣溫28，單位選擇“（攝氏度）”。下一欄大氣穩(wěn)定級(jí)別由電腦根據(jù)前面參數(shù)

13、自行選擇。再下一欄為逆溫層設(shè)置，此處選“No inversion（無）”，濕度為65%。6、泄漏項(xiàng)設(shè)置。該項(xiàng)包括容器尺寸，充裝量，介質(zhì)狀態(tài)，泄漏口尺寸等。點(diǎn)擊“Source（泄漏源）” “Tank（罐）”，選擇橫臥，輸入鋼瓶直徑0.8m，長(zhǎng)度1.65m，體積由計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算，選擇“Tank contains liquid(儲(chǔ)存液體)”，選擇“Chemical stored at ambient temperature（儲(chǔ)存溫度為大氣溫度）”。輸入鋼瓶中液氯質(zhì)量200 kilograms（公斤），其液位自動(dòng)計(jì)算。選擇泄漏口為“Circular opening（圓形）”，直徑約1.5 centim

14、eters（厘米），選擇泄漏通過Short pipe/valve（短管/閥門），因液氯鋼瓶閥門位于一頭中部，輸入“50%”of the way to the top of the tank。7、計(jì)算選項(xiàng)。該選項(xiàng)有三個(gè)備選項(xiàng)：1、讓ALOHA自己決定 2、僅使用高斯擴(kuò)散 3、僅使用重氣體擴(kuò)散。本例中氯氣很明顯在擴(kuò)散過程中比空氣重的多，因此選擇重氣體擴(kuò)散模式。8、顯示選項(xiàng)。此選項(xiàng)讓你確定在結(jié)果顯示中使用英制單位還是公制單位，點(diǎn)擊“Metric units（公制單位）”。三、結(jié)果計(jì)算和圖形顯示1、受威脅區(qū)域。該選項(xiàng)按對(duì)人身傷害程度分三個(gè)級(jí)別：一般可考慮為致命，嚴(yán)重傷害，輕度傷害。此例中直接引用美國(guó)A

15、EGLS（敏感性暴露指導(dǎo)水平）提供的三級(jí)數(shù)據(jù)。另外軟件在考慮到日照、風(fēng)速等條件影響下，風(fēng)向可能發(fā)生偏轉(zhuǎn)，導(dǎo)致受污染區(qū)域發(fā)生漂移，因此用虛線顯示了該范圍。在“Show confidence lines（可信線顯示）”中選擇“Only for longest threat zone（僅顯示最長(zhǎng)的受威脅區(qū)域）”?，F(xiàn)在，你會(huì)看到屏幕上彈出如下的圖形窗口，顯示了不同級(jí)別分布區(qū)域和形狀尺寸。2、現(xiàn)在讓我們來看保安是否會(huì)受到致命傷害。選擇“Display（顯示）”， “Threat At point（指定點(diǎn)受威脅狀況）”，選擇相對(duì)坐標(biāo)系，輸入X 50米，Y 15米，就可以看到該點(diǎn)的濃度曲線圖（見下圖）。圖中

16、水平線分別為AEGL-2和AEGL-1線。圖中未出現(xiàn)AEGL-3線，說明保安不會(huì)受到致命傷害。橙色曲線為室外濃度曲線，在前幾分鐘，室外濃度將大大超過AEGL-2標(biāo)準(zhǔn)，若保安呆在室外，將會(huì)受到嚴(yán)重傷害，而室內(nèi)濃度無論何時(shí)都不會(huì)超過AEGL-1線，保安基本不會(huì)受到傷害。三、該軟件的共享。該軟件可與CAMEO軟件配套使用，直接從CAMEO的數(shù)據(jù)庫中讀取相關(guān)危化品物化性質(zhì)數(shù)據(jù)。該軟件還可將信息輸入MARPLOT軟件，MARPLOT軟件可在某地區(qū)的行政區(qū)劃圖（MAP文件）上畫出污染源位置，污染區(qū)域面積等，形象生動(dòng)地給應(yīng)急管理人員提供信息。我們的安全工作者，特別是地方安監(jiān)部門的同志可以在平時(shí)把本地的重大危

17、險(xiǎn)源的位置、?；沸再|(zhì)等數(shù)據(jù)輸入軟件并保存起來，一旦發(fā)生緊急情況時(shí)，只需補(bǔ)充少量信息，就可以迅速并相對(duì)準(zhǔn)確地作出預(yù)測(cè)，為保障人民生命財(cái)產(chǎn)的安全和避免不必要的浪費(fèi)提供有用的幫助。參考文獻(xiàn)1 American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH). 1999. 1999 TLVs and BEIs, Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents, Biological Exposure Indices. ACGIH, pubsacgih

18、.org. 2 Board on Toxicology and Environmental Health Hazards, National Research Council.1986. Criteria and Methods for Preparing Emergency Exposure Guidance Level (EEGL),Short-Term Public Emergency Guidance Level (SPEGL), and Continuous ExposureGuidance Level (CEGL) Documents. 3Brutsaert, Wilfried. 1982. Evaporation into the Atmosphere: Theory, History, andApplications. Boston: D. Reidel Publishing Company.4Committee on Toxicology, National Research Council. 1993. Guidelines for DevelopingCommunity Emergency