突发危险化学品泄漏事故源确定研究
随着我国石油化工行业的繁荣发展，在储存、生产、使用及废弃物处置等环节均出现了多次风险事故，特别是危险化学品及有毒气体泄漏事故时有发生。由于一般化工事故的发生都具有突发性和不确定性的特点，经常导致惨重的人员伤亡和财产损失。基于此类事故的严重性和特殊性，利用源确定方法快速地确定泄漏源的位置和强度，尽可能在最短时间内确定危险区域范围和浓度，及时作出疏散和救援方案，将损失减至最小就具有了特别重要的意义。而实际发生的泄漏情形中，泄漏物质的扩散机理一般难以明确，无法确定是否有可以适用的扩散模型，给未知扩散机理的危险化学品泄漏事故源确定提出了很大的难题。
本文通过比较发现，蚂蚁寻找食物源与突发危险化学品泄漏源的确定十分相似，二者均是化学物质在大气中扩散，并被受体接收到浓度信息，从而对食物源或危险化学品泄漏源的寻找确定行为。当危险化学品发生意外泄漏时，受地形和气象条件的影响泄漏物会在大气中进行扩散，在空间上形成浓度分布，当泄漏物的扩散机理已知时，我们可以根据其扩散机理，结合计算方法对扩散区域和趋势进行判断，确定出受影响的范围和泄漏点。蚂蚁的食物如蜂蜜和水果的主要成分是糖和水分，其化学分子同样会随空气进行扩散，当蚁群捕获到其浓度信息，就会追踪浓度的变化，不断的改变路线对食物所在的位置进行确定，食物相当于危险化学品泄漏源，蚂蚁相当于泄漏源确定过程中浓度探测器的作用，多只蚂蚁进行协作相当于多组探测器进行工作，确定泄漏物的浓度分布场，不断修正数据，从而确定泄漏源，蚁群这种觅食行为正是一种对食物源“泄漏”的确定行为。为此本文提出通过逆向发散的思维对蚁群食物源确定行为进行研究，总结蚁群觅食行为的规律，为危险化学品泄漏事故的源确定问题提供研究基础，将研究成果应用于事故源的确定。
本文对蚂蚁食物源确定行为进行实验研究，发掘探索蚁群觅食行为规律在危险化学品源确定领域应用的适用性。本文结构如下:第一章,对危险化学品泄漏源确定的研究现状及应用进行概述。第二章，对目前进行源确定的方法进行总结和对比，提出研究蚁群觅食行为来确定泄漏源。第三章，将食物源模拟为事故泄漏源，利用正交试验方法进行蚁群源确定实验研究，统计不同食物量，不同蚂蚁数量，不同觅食距离下蚁群的觅食时间，分析确定食物量、觅食蚂蚁数量、不同觅食距离这三种因素对觅食时间的影响，提出觅食距离在蚁群觅食行为中是影响觅食时间的关键因素。第四章，对觅食距离进行进一步研究，根据录像绘制出真实蚁群觅食的路径图，并根据路径图发现蚁群觅食的右倾规律和蚁群源确定行为的三个阶段，为突发危险化学品泄漏事故的源确定的研究、及事故下人群疏散决策提供了可参考的建议。第五章，总结了目前泄漏源确定实验的数据结果，并对蚁群源确定方法的模型结合泄漏源确定实验进行了分析，提出了若干建议措施和设想，为日后将研究成果应用于泄漏源的确定提供了参考。
危险化学品;泄漏源确定;蚁群食物源确定实验;人群疏散
北京化工大学
硕士
安全技术及工程
张建文
2012
中文
TQ086.5
73
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）