危化品泄漏的区域分布及计算机在应急管理中的应用(修改)

1、危化品泄漏的区域分布及计算机在应急管理中的应用梁 虎（四川省永业化工有限公司 四川 遂宁 629001 lianghu）摘要：为了在发生危险化学品泄漏时能够在第一时间快速和有效地组织受影响区域人员疏散和避免不必要的浪费，组织者需要较为准确地预测危化品在大气中的扩散形状和区域面积。在考虑了日照强度、风向、风速、大气温度、湿度、危化品性质、释放量、泄漏状态等诸多因素的影响后，利用计算机及相关软件经过计算得出数据，并以图形形象地显示扩散浓度、影响范围和其他信息，帮助应急指挥的同志更加有效的组织救援和疏散。关键词：危化品；泄漏；区域；分布；扩散；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.推荐精选随着我

4、国化学工业的发展，各化工企业的规模和数量都呈快速增加状态。大部分化工企业都与有毒有害、易燃易爆的危险化学品打交道。做好危化品的管理，防患于未然固然是企业的头条大事。但万一出现危化品的泄漏，应如何积极实施应急管理，既要安全地预测出受影响面积和区域，又要避免无限制地扩大影响范围，科学合理地组织救援和疏散方案，在今天的化工企业和地方安全监管部门被列为了一个重要的课题。而当今计算机及专业软件的迅速发展，为此类预测提供了有力的帮助，能给我们在处理此类事故时第一时间给出许多有用的信息和提示。在此笔者先将有关危化品在空气中扩散的基本知识作一介绍，并举例说明计算机在应急管理中的应用。影响危化品在大气中扩散和分

5、布的影响因素很多，比如风向、风速，地形、危化品性质等。有些影响条件过于复杂而多变，笔者仅对其中起主导作用的因素进行分析。一、日照强度。泄漏点发生地的经度、纬度、海拔高度、太阳辐射量（中午最强）和云层覆盖率将会严重影响日照强度。而日照强度是影响大气稳定程度和危化品扩散速度（包括液体危化品的汽化速度）的重要因素。日照强度越大，大气的稳定程度越差，更有利于扩散。二、大气状况。包括了风速、风向、地表粗糙度、气温、逆温层高度和湿度等。风向和风速对气体扩散的影响不难理解。而地表粗糙度将影响大气的紊流程度。地表对流经地表的大气产生摩擦力，并引起紊流。离地面越近摩擦力越大，风速越低（就象河水在岸边的流速慢一些

6、），而紊流程度相应增加，气体更容易被周围的空气稀释和扩散。逆温层对比空气轻的气体会产生严重影响，而对比空气重的气体几乎没有影响。大气湿度会对大气的透射率，气体的挥发性等产生影响。推荐精选三、危化品性质。危化品的沸点、分子量、汽化潜热、蒸汽压、毒性等物性数据对考虑受污染区域的影响程度面积大小的重要性不言而喻。液体沸点越低，蒸汽压就越高，就越容易挥发。汽化潜热越大，液体挥发时需要从外界获得的热量越多，就越难挥发。分子量比空气的平均分子量小的气体，更可能符合高斯扩散模型。四、泄漏源的状况。从罐、管道或是围堰中危化品的泄漏释放速度和汽化速度都不一样。危化品的状态：气体、液体或是液化气体将直接影响汽化速

7、度、扩散速度和气体密度。介质储存温度也对液体介质的汽化速度影响很大。当然，所存储危化品介质的量将直接关系到泄漏量。泄漏口的形状、大小、部位也对泄漏释放速率以及介质泄漏状态（气态、液态或是两相）影响甚大。五、计算方法。采用高斯扩散模型和重气体扩散模型对结果的影响完全不同。正常情况下，在泄漏时气体的密度比空气轻的采取高斯扩散模型，反之采用重气体扩散模型。但是特别要注意部分气体在常态下比空气轻，但由于保存在低温或加压液化的状态下而在泄漏时反而比空气重，这种情况下应采用重气体扩散模型。六、关注点建筑物状况。现代化的密封较好的办公楼依靠空调系统通风，室外的风压、风速等几乎对气体渗漏进室内的速度没有影响。

8、而在中国，目前大部分办公室，特别是工厂的办公室密闭性能并不好，所以建筑物的类型、层数或是空气置换速率将会极大地影响到气体扩散进室内的速度。另外，周围有否障碍物（如树，其他建筑等）也要进行考虑。推荐精选下面假设笔者所在城市某化工厂发生氯气泄漏，利用ALOHA专业软件进行一次预测演示。ALOHA软件是美国环保署（EPA）和美国海洋和大气管理办公室（NOAA）联合开发的CAMEO系列软件之一。该系列软件还包括CAMEO和MARPLOT软件。CAMEO是危化品数据库管理软件，MARPLOT是地图绘制软件。这三个软件可以共享信息，互相调用。该软件使用方便，运行迅速，唯一遗憾的是目前只有英文版，给不懂英语

9、的用户带来了不便。2006年5月14日下午13：00，四川省XX市XX化工厂一氯气钢瓶因阀门损坏导致氯气泄漏。钢瓶容积为800L，泄漏前还有约200Kg液氯未使用。当时风速为5米/秒，测量高度为3米（ALOHA软件中有相关的风速估计说明），风向为北风。天空一半被云覆盖，气温为28，相对湿度65%。因为处于停产期间，工厂无工人上班，但在下风向50m、侧风向15m处有两名值班保安。我们将计算出氯气污染范围并考察两名保安是否会受到致命伤害。一、使用前的注意事项软件在启动时，会提醒用户在进行预测时，需要特别注意以下几种条件下：1、极低的风速，2、非常稳定的大气条件，3、风向变化和地形影响较大时，4、局

10、部浓度不均匀。另外不能和以下几种情况合并考虑：1、化学反应，2、颗粒状物质，3、化学混合，4、地形影响，5、危险的局部浓度不均匀。推荐精选二、参数设置1、地理位置。该参数要求输入经度、纬度和海拔高度，主要是为了计算日照角度和强度。点击SiteData(地理数据) Location（地点），点Add(增加)，输入“XX（XX）”选择“Not in U.S(不在美国)”，输入海拔高度200，点击单位m（米），输入纬度30度26分，点击N（北纬），经度105度36分，点击E （东经），点OK，单击XX，使高亮，点Select（选择）。2、建筑类型。此参数主要考虑危险气体渗透进入室内的速度。软件中有四

11、个备选项：密闭的办公楼、单层建筑、双层建筑或直接输入每小时室内空气更新次数。本例中假设保安所在值班室为单层平房，且周围无遮盖物。选择“Single Storied building（单层建筑）”和“Unsheltered surroundings（周围无遮盖）”。3、日期时间。该参数考虑太阳辐射量。当你在真实的应急管理中使用本软件时，可点击“Use internal clock（使用电脑内部时钟）”，此次为演习假设时间，点击“Set a constant time（设置固定时间）”。然后输入2006年5月14日 13小时0分钟。4、介质选择。不同化学介质具有不同的物理性质和毒性。点击“Setu

12、p（设置）” “Chemical（化学物质）”点“Pure Chemicals（纯物质）”，选择“CHLQRINE（氯）”，点“Select（选择）”。5大气条件。此项将设置风速、风向、地表状态、气温、湿度等多项参数，这些参数将直接影响气体的扩散速率、方向、距离和浓度。点击推荐精选“Atmospheric（大气）” “User Input（用户输入）”，输入风速5，单位选择“meters/sec（米/秒）”，风向为北风，输入“N”，测量高度为3，单位为“meters（米）”，地表状态为“Open country（开放的村庄）”，云层覆盖率为50%，输入“5”。输入气温28，单位选择“（摄氏度）

13、”。下一栏大气稳定级别由电脑根据前面参数自行选择。再下一栏为逆温层设置，此处选“No inversion（无）”，湿度为65%。6、泄漏项设置。该项包括容器尺寸，充装量，介质状态，泄漏口尺寸等。点击“Source（泄漏源）” “Tank（罐）”，选择横卧，输入钢瓶直径0.8m，长度1.65m，体积由计算机自动计算，选择“Tank contains liquid(储存液体)”，选择“Chemical stored at ambient temperature（储存温度为大气温度）”。输入钢瓶中液氯质量200 kilograms（公斤），其液位自动计算。选择泄漏口为“Circular openin

14、g（圆形）”，直径约1.5 centimeters（厘米），选择泄漏通过Short pipe/valve（短管/阀门），因液氯钢瓶阀门位于一头中部，输入“50%”of the way to the top of the tank。7、计算选项。该选项有三个备选项：1、让ALOHA自己决定 2、仅使用高斯扩散 3、仅使用重气体扩散。本例中氯气很明显在扩散过程中比空气重的多，因此选择重气体扩散模式。8、显示选项。此选项让你确定在结果显示中使用英制单位还是公制单位，点击“Metric units（公制单位）”。三、结果计算和图形显示推荐精选1、受威胁区域。该选项按对人身伤害程度分三个级别：一般可考虑

15、为致命，严重伤害，轻度伤害。此例中直接引用美国AEGLS（敏感性暴露指导水平）提供的三级数据。另外软件在考虑到日照、风速等条件影响下，风向可能发生偏转，导致受污染区域发生漂移，因此用虚线显示了该范围。在“Show confidence lines（可信线显示）”中选择“Only for longest threat zone（仅显示最长的受威胁区域）”。现在，你会看到屏幕上弹出如下的图形窗口，显示了不同级别分布区域和形状尺寸。2、现在让我们来看保安是否会受到致命伤害。选择“Display（显示）”， “Threat At point（指定点受威胁状况）”，选择相对坐标系，输入X 50米，Y 1

16、5米，就可以看到该点的浓度曲线图（见下图）。图中水平线分别为AEGL-2和AEGL-1线。图中未出现AEGL-3线，说明保安不会受到致命伤害。橙色曲线为室外浓度曲线，在前几分钟，室外浓度将大大超过AEGL-2标准，若保安呆在室外，将会受到严重伤害，而室内浓度无论何时都不会超过AEGL-1线，保安基本不会受到伤害。推荐精选三、该软件的共享。该软件可与CAMEO软件配套使用，直接从CAMEO的数据库中读取相关危化品物化性质数据。该软件还可将信息输入MARPLOT软件，MARPLOT软件可在某地区的行政区划图（MAP文件）上画出污染源位置，污染区域面积等，形象生动地给应急管理人员提供信息。我们的安全

17、工作者，特别是地方安监部门的同志可以在平时把本地的重大危险源的位置、危化品性质等数据输入软件并保存起来，一旦发生紧急情况时，只需补充少量信息，就可以迅速并相对准确地作出预测，为保障人民生命财产的安全和避免不必要的浪费提供有用的帮助。参考文献1 American Conference of Governmental Industrial Hygienists (ACGIH). 1999. 1999 TLVs and BEIs, Threshold Limit Values for Chemical Substances and Physical Agents, Biological Exposu

18、re Indices. ACGIH, . 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 Exposure推荐精选Guidance 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 Exposure Levels for Hazardo