突发危险化学品泄漏源定位蚁群方法研究
随着我国石化行业的发展，所涉及的危险化学品无论是种类还是数量均大幅增加，危险化学品引发的各类事故也是居高不下，造成大量的环境事件乃至社会恐慌。危险化学品事故发生后快速定位危险化学品泄漏源对于事故应急处理至为关键，直接影响着事故的应急处置和人员疏散，从而减少危险化学品事故带来的经济财产损失，降低人员伤亡。 本文构建了近似于自然条件的开放式蚁群觅食试验—仿真系统，以食物源物质分子在实验系统内的扩散迁移模拟危险化学品泄漏源，将食物分子在空间的浓度梯度分布看作化学物质浓度梯度的空间分布，开展蚁群觅食实验研究，以寻找影响蚂蚁觅食速率的因素。实验用日本弓背蚁（Camponotus japonicas）平和弓背蚁（Camponotusmitis）、红足厚结猛蚁（pachycondylarufipes）作为试验—模拟群体，探索蚂蚁觅食过程规律，研究影响蚂蚁觅食过程的各类因素。通过近200组实验研究，主要发现如下:蚂蚁觅食时间与蚁巢与食物源距离、食物的量、蚂蚁数目密切相关。蚁巢与食物源距离是影响蚂蚁觅食时间主要因素，其相关性系数一般均达到0.9，并且距离与觅食时间成正比;食物量多寡通过改变气味浓度分布对觅食时间有一定的影响，食物量越大，对应浓度水平增大，从而缩短觅食时间;蚂蚁数目在一定范围内增加，使得觅食时间减少，但个体的持续增加反而会增加觅食时间，即整体影响呈现为V字型。通过追踪并分析蚂蚁觅食轨迹:蚂蚁觅食时具备总体明确的方向选择性，即在消除信息素情况下随机倾向性，蚁群表现出显著的“右倾”性，60％以上的蚂蚁均选择“右”方向开始觅食。三种觅食过程中，均表现出3个阶段，可划分为:初始迷茫阶段、机会搜寻阶段和目标确定阶段等。进而开展了人群验证实验:在158个参试个体中，发现81％“右倾”现象，即优先选择从右侧路径开始搜索。同时，人在寻找泄漏源过程中，也表现了三阶段特性。多人实验中，个体的交流改变了寻找规律，初始迷茫阶段表现不明显，机会搜寻阶段和目标确定阶段仍然十分突出。最后本文将各个研究成果与泄漏源反算结合，对泄漏源反算提出若干改进意见。
事故源定位;群智能;突发危险化学品泄漏;仿真系统;蚁群觅食
北京化工大学
硕士
安全科学与工程
张建文
2015
中文
TQ086.5
87
2015-12-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）