[发明专利]基于GIS的区域大气风险空间分布评估方法

说明书

技术领域

本发明属于环境科学的风险评价计算领域，尤其涉及风险在大气中的传播影响和GIS及其二次编程相结合的区域空间风险分布的评估计算方法。

背景技术

在环境风险评价中，有毒有害物质在大气中的扩散目前主要采用多烟团模式或分段烟羽模式、重气体扩散模式等扩散模型。这些模型通常只针对单一风险源在某一时间最大可能天气条件下的风险物质的浓度进行预测，且都是针对小范围的区域。由于天气条件具有其不确定性，因而在风险源周围的区域中均存在风险物质扩散到达的可能，因此有必要根据各种天气条件的概率，得出整个区域的环境风险的分布情况。对于区域中的某一点，风险的来源可能不只是来自于单个风险源，因此，对于区域环境风险，有必要考虑多个风险源产生的影响。对于多风险源，区域中某一点的最大可信风险为各个风险源对该点产生的风险的累加。

区域中风险物质的扩散离不开最基本的大气扩散问题。大气扩散的基本问题，是研究湍流与烟流传播和物质浓度衰减的关系问题。目前处理这类问题有三种广泛应用的理论：梯度输送理论、湍流统计理论和相似理论。湍流统计理论方面，泰勒(G.I.Tayler)首先应用统计学方法研究湍流扩散问题，并于1921年提出著名的泰勒公式。假定大气湍流场是均匀的，定常的，从污染源放出的一个粒子其偏离风向的位移随时间而发生变化，但其平均值为零。如果从污染源放出很多粒子，则在污染源与风向形成的轴线上粒子的浓度最高，浓度分布以污染源与风向形成的轴线为对称轴，并符合正态分布。萨顿(O.G.Sutton)首先应用泰勒公式，提出了解决污染物在大气中扩散的实用模式。高斯(Gaussian)在大量实测资料分析的基础上，应用湍流统计理论得到了正态分布假设下的扩散模式，即通常所说的高斯模式，是目前大气扩散中应用较广的模式。

对于有毒有害气体的扩散，虽不能完全采用高斯模式，但可以参考高斯模型，对有毒有害物质的扩散进行分析，对于区域内的多个风险源，由于每个风险源的所处的工况不一样，其发生事故时的参数条件也多种多样，很难用多烟团模式或分段烟羽模式、重气体扩散模式等扩散模型对区域的环境风险在大气中的传播情况进行分析与表征。因此有必要参考高斯模型，并对部分参数予以简化，分析风险物质在区域空间中的分布规律，评估其风险空间分布。

发明内容

本发明旨在提供一种能够快速得到区域内大气风险空间分布的评估方法，通过GIS及其二次编程予以实现。

本发明的目的是这样实现的：基于GIS区域大气风险空间分布的评估方法，其特征在于考虑区域内多个源的影响，同时考虑地区复合风向的作用，建立区域内多源多风向模式下大气风险空间分布的评估模型，利用GIS软件的空间数据处理及其二次编程相结合进行数值计算，利用ArcGis强大的地理信息处理能力、空间分析功能和丰富的图形展示功能，将区域大气风险的空间分布特征及其规律予以表达。具体步骤包括：

1)对风险源的风险性进行量化；

2)建立区域多源多风向模式下大气风险空间分布的评估模型；

3)选择合适的地理投影坐标，通过GIS数字化等方法建立研究区域图层；

4)选择合适的网格单元大小，在GIS中将研究区域矢量图层转换为栅格图层；

5)将研究区域的栅格图层转换为点图层，即得到网格中心点图层；

6)通过GIS二次编程获取研究区域网格中心点图层的坐标和风险源位置坐标；

7)根据多源多风向模式下大气风险空间分布的评估模型，通过编程计算每个网格的大气风险场指数值；

8)通过GIS对计算结果进行空间分析和可视化。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步说明。

图1为本发明的技术流程图；

图2为本发明的实施例大气风险场指数等值线分布图。

具体实施方式

由于区域内不同的风险源的有毒有害物质各不相同，因此将各个风险源统一成对人体健康的危害性进行量化，计算公式如下：