道路运输危险气体泄漏扩散模型构建与应急管理研究

摘要

随着现代工业高速发展，作为原料或生产加工辅料的气体类危险品在工业及相关行业中的需求逐年增多，运输压力逐年增大。很多气体类危险品具有毒性、易燃性和易爆性等危险特性，在道路运输过程中一旦发生泄漏，将会引发中毒、火灾和爆炸等恶性事故，给运输沿线的生命财产及环境造成严重伤害。危险气体运输车辆就像一个移动的危险源，具有极大的风险。因此，危险气体在道路运输过程中发生泄漏事故后，如何快速、有效、直观地计算出危险气体的浓度分布、扩散范围并按危害程度划分不同的危险区域，科学指导沿线居民疏散，有效开展应急救援行动显得至关重要。
　　论文首先研究了道路运输危险气体泄漏事故的发生与发展过程、泄漏机理以及泄漏源形式，根据泄漏源形式和特征的不同将泄漏分成瞬时泄漏和连续泄漏两种；以道路运输液氯为研究对象，根据其泄漏的动态过程、物质特性和泄漏机理等，分别建立其瞬时泄漏和连续泄漏的泄漏源模型。
　　其次，通过对危险气体大气扩散的影响因素进行分析，并结合道路运输危险气体的泄漏和扩散特点，引入动态变化的泄漏强度、罐车移动方向和速度等参数，分别建立适用于道路运输危险气体的三种扩散模型：固定点源瞬时泄漏扩散模型、固定点源连续泄漏扩散模型和移动点源连续泄漏扩散模型。
　　然后，以液氯的道路运输为研究对象，采用MATLAB软件编程，对三种典型的液氯泄漏情景进行模拟，以三维可视化的方式计算出氯气的地面浓度分布和扩散范围，并按严重程度从高到低划分出立即致死区、重度区、中度区和轻度区4个危险区域。三种情景下的扩散结果也验证了本文所建立的泄漏源模型和扩散模型的合理性。
　　接着，将运输泄漏扩散模拟引入到应急响应中，从而建立了包括接警、运输泄漏扩散模拟、警报信息发布、应急响应行动和现场恢复等一系列过程的运输泄漏事故的应急响应程序，为泄漏事故的预警和救援提供科学依据。
　　最后结合上述分析和研究，以国内某运输企业运载液氯为例，运用本文所建的泄漏模型和扩散模型，对假定的实际道路事故场景进行模拟，计算出危险气体的总影响区域及疏散区域，并提出相应的应急响应措施。实例研究表明，本文研究成果可为有关部门的应急响应和救援工作提供技术支持。
　　综上，论文基于道路运输危险气体的泄漏和扩散特征以及相关理论，建立了相应的泄漏源模型和扩散模型，并运用MATLAB软件编程，对液氯道路运输的三种典型泄漏事故场景进行模拟，给出氯气的地面浓度分布和扩散范围，并据此划分危险区域，最后，将该运输泄漏扩散模拟引入到应急管理中，建立了一套道路运输危险气体泄漏事故的应急响应程序。论文的研究成果可为运输泄漏事故的预警、应急救援和风险评价提供理论支撑，为构建危险气体道路运输安全保障体系奠定基础。

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第一章 绪论

1.1 选题背景及意义

1.2 国内外危险气体大气扩散研究现状

1.3 国内外危险品泄漏应急管理研究状况

1.4本文研究内容及技术路线

第二章 气体类危险化学品道路运输危险辨识与泄漏源模型

2.1气体类危险化学品道路运输危险源概述

2.2 气体类危化品道路运输第一类危险源辨识

2.3气体类危险化学品道路运输第二类危险源辨识

2.4 道路运输气体类危险品泄漏事故特征分析

2.5道路运输危险气体泄漏源模型

2.6 本章小结

第三章 道路运输危险气体扩散模型

3.1 道路运输高压液化气体扩散过程

3.2扩散影响因素

3.3 常见气体扩散模型

3.4道路运输危险气体扩散模型构建

3.5 本章小结

第四章 道路运输危险气体泄漏扩散模拟分析

4.1道路运输危险气体泄漏扩散情景

4.2 固定点源瞬时泄漏扩散模拟

4.3 固定点源连续泄漏扩散模拟

4.4 移动点源连续泄漏扩散模拟

4.5本章小结

第五章 道路运输泄漏事故应急管理

5.1 运输泄漏事故应急响应系统

5.2 运输泄漏事故响应关键技术

5.3应急响应管理软件系统设计

5.4本章小结

第六章 实例应用

6.1实例基本情况

6.2 道路运输泄漏事故的预警与救援

结论与展望

1. 结论

2. 本文的创新点

3. 研究的局限及展望

参考文献

攻读博士学位期间取得的学术成果

攻读博士学位期间参与的主要科研项目

致谢