[发明专利]一种多个化学风险源优化布局方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大气污染化学事故危害控制方法，尤其涉及一种关于多个化学风险源优化布局方法，属于化学风险控制领域。

背景技术

大气污染化学事故是直接威胁人们生命健康和社会稳定的严重安全隐患。首先，随着我国化工行业规模增长迅速，化工原料的消耗量巨大，其中相当一部分具有强烈毒性。在这些化工原料的生产、贮存、运输等过程中，由于人为或自然原因，有可能造成有毒化学品爆炸或泄漏的事故发生。其次，随着恐怖主义形势的日益严峻，民用化学设施遭受恐怖袭击的可能性增大，有预谋的化学恐怖袭击可能造成灾难性后果。如果泄漏的有毒化学品为气态，或者由于挥发、燃烧、爆炸等原因形成有毒气体或气溶胶，便容易在大气中扩散，严重污染周围环境，并直接威胁其影响范围内人群的生命和健康。

对于以上所述大气污染化学事故的风险必须进行客观评价和有效控制。关于化学事故风险的评价，国内外有不少研究者以多种方法从不同角度进行了深入的研究，在理论和实践方面均打下了较为坚实的基础。通常的化学事故风险评价分为事先评价、事故应急评估和事后评价，分别为事故预案、应急处置和善后处理提供科学依据。对大气污染化学事故风险的定量评价研究，综合了大气环境科学、安全科学、计算机科学和化学毒理学等学科的理论和方法，取得了丰硕的成果，并提高了风险评价的准确性。风险评价的目标，最终是为了对化学事故进行有效的控制，以降低风险。化学风险的控制，除了事故应急控制以外，事先防范也是重要的方面，可起到事半功倍的作用。化学风险防范，一种途径是从改进生产工艺、严格生产规程入手，以降低事故发生的概率，另一种途径则是通过合理布局化学设施等，以降低化学事故对人口密集区和政治、生态敏感区的威胁。目前，关于生产工艺和规程的改进已经有大量研究和实践，而关于化学设施布局规划的研究则要少得多。

2005年刘峰、胡非、朱江发表在《中国科学》上的“用伴随方法求解多个工业污染源优化布局问题”中，讨论了利用罚函数来约束环境不等式，并且从理论上推导了伴随方程和目标函数梯度公式，通过求解伴随方程得到目标的梯度，利用梯度信息使得目标函数下降，用迭代的方法逼近最优解，解决工业污染源布局问题，该文献主要针对常规工业污染物长年排放对生态环境的长期影响，采用的是统计平均气象场。而对化学工厂进行有毒化学品事故性瞬间排放造成的风险控制问题，采用的气象条件是典型不利于大气扩散稀释的条件。在研究污染物类型、大气扩散模型、排放方式、危害评价方式和气象条件选择均不相同。因此需要针对多个化学风险源建立优化布局的方法，以减少大气污染化学事故的出现。

发明内容

本发明的目的是为了预防化学工厂发生有毒化学品事故性瞬间排放对保护目标造成危害，提出一种多个化学风险源优化布局方法。通过建立风险度来综合描述多个化学风险源对保护目标的潜在危害大小，并利用伴随模式求解代价函数关于化学风险源位置坐标构成的控制变量的梯度，应用梯度信息迭代求解化学设施优化布局，即，利用梯度信息调整化学风险源位置，逐次迭代，直到代价函数降到极小值。

本发明方法是通过下述技术方案实现的。

1、随机产生每个化学风险源布局位置的初始值(x_i，y_i)，i＝1，2，...，N，N为化学风险源的个数；

2、对当地常年气象观测数据进行统计，得到典型不利于大气扩散的气象条件，包括小风，逆温，及二者同时出现的天气情况，并且以氯气为标准对第i个化学风险源的源强Q_i进行调整，即乘以一个系数k_i，使得调整后的源强Q_i′＝k_iQ_i，k_i越大则毒性越强；

3、①将步骤2获得的典型不利于大气扩散的气象条件和调整后的源强作为毒气扩散模式的输入数据，利用毒气扩散模式模拟t时刻第i个化学风险源在预先设定的位置为(x_j，y_j)的保护目标处的毒气浓度C_i(x_j，y_j，t)；