[发明专利]一种多个固定化学风险源预测预警和应急控制方法

摘要

本技术方案公开了一种多个固定化学风险源预测预警和应急控制方法，包括计算系统和展示系统，展示系统构建在GIS平台上，计算系统包括气象场数值预报系统、毒物数据库和危险源数据库，本技术方案将保护目标所处区域内气象观测网的实时观测数据与气象数值预报结果进行数据同化，输入到扩散伴随模式，解出伴随变量的时空分布，计算风险函数，获得多个化学风险源对保护目标所处位置的风险度，然后确定多个固定化学风险源预警级别并通过展示系统进行发布。本技术方案只需要一次计算就得出所有化学风险源的风险度分布，实时提供风险源预测预警数据，以便决策者采取相应的控制措施和组织调配应急力量，进行应急控制。

主权项

一种多个固定化学风险源预测预警和应急控制方法，包括用于存储有毒物质的毒性和物理化学性质的毒物数据库，用于储存化学风险源的位置信息和源强信息的危险源数据库，其特征在于，本方法包括如下步骤：步骤1：确定保护目标所处地理位置，将该位置的GIS数据转换为标量坐标数据；步骤2：应用全球尺度的背景场作为气象场数值预报模式初始场和边界条件，通过多层网格嵌套，根据步骤1得到的保护目标所处区域的标量坐标数据，通过滚动并行计算，获得未来时刻保护目标所在区域的气象场数值预报结果。如果所用的气象场数值预报模式的分辨率较低，满足不了化学危害预测预警的精度需求，则将产生的预报结果作为初步气象场数值预报结果，再应用分辨率更高的气象场数值预报模式进行更精细的预报，即双层模式气象场数值预报；步骤3：将保护目标所处区域内气象观测网的实时观测数据跟步骤2所得的气象数值预报结果进行数据同化，使得出的气象场与实际气象情况更加吻合；步骤4：将步骤3同化得到的气象场中的所需要的气象数值预报结果，包括但不限于三维风场、湍流场，输入到扩散伴随模式，解出伴随变量的时空分布场，然后计算风险函数，获得多个化学风险源对保护目标所处位置的风险度；根据化学风险源的位置和源强确定其风险度的具体方法如下：①当(xi，yi，zi)位置的化学风险源在ti时刻发生突然泄漏，持续时间不长，将该化学风险源作为瞬间点源来处理，得到风险函数Ji，并用Ji的大小作为风险度DiDi＝Ji＝Qic*(xi，yi，zi，ti)其中，Qi为(xi，yi，zi)位置的化学风险源源强，c*(xi，yi，zi，ti)为伴随变量的时空分布场c*(x，y，z，t)在ti时刻(xi，yi，zi)位置的取值，伴随变量的时空分布场c*(x，y，z，t)通过求解伴随方程L*c*＝p(x，y，z)获得，其中p(x，y，z)是根据保护目标预置的权重因子，它是空间位置坐标的函数；L是描述化学风险源泄漏后有毒物质扩散的微分算子，L*是针对L的伴随算子。由于权重因子p是已确定的，因此只需求解一次伴随方程就得到风险函数Ji与泄漏源位置(xi，yi，zi)的定量关系；②对于在ti时刻的连续泄漏的(xi，yi，zi)位置的化学风险源，对保护目标的风险度为 D i = J i = ∫ t i t i + T q i ( t ) c * ( x i , y i , z i , t ) dt 其中，qi(t)是该化学风险源在ti时刻的单位时间泄漏量，其中T为积分时间，c*(xi，yi，zi，t)是伴随变量的时空分布场在(xi，yi，zi)位置取值随时间的变化趋势；步骤5：根据步骤4得到的风险度Di，通过下述方法确定多个固定化学风险源的预警级别：设第i个源位置(xi，yi，zi)的化学风险源Qi的致死剂量为Lcti、失能剂量为Icti、允许剂量为Dpi；其中，化学风险源Qi的位置和源强来自预先建立的危险源数据库，相应的致死剂量Lcti、失能剂量Icti、允许剂量Dpi来自预先建立的毒物数据库；第i个源位置(xi，yi，zi)的化学风险源Qi对保护目标的预警级别确定方法如下：(a)当 D i ≥ L ct i , 则该化学风险源的风险等级为一级，定为红色预警；(b)当 I ct i ≤ D i < L ct i , 则该化学风险源的风险等级为二级，定为橙色预警；(c)当 D p i ≤ D i < I ct i , 则该化学风险源的风险等级为三级，定为黄色预警；(d)当 D p i / 10 ≤ D i < D p i , 则该化学风险源的风险等级为四级，定为蓝色预警；步骤6：将该保护目标的多个固定化学风险源的位置坐标转换为GIS数据，然后将步骤5得到的各个固定化学风险源的预警级别按其对应的位置坐标GIS数据发布在GIS平台上，应急控制的决策者根据各个化学风险源的预警级别采取相应的控制措施和组织调配应急力量。