一种移动化学风险源预测预警和应急控制方法

文档序号:6264843阅读:239来源:国知局
专利名称:一种移动化学风险源预测预警和应急控制方法
技术领域
本发明涉及到的已有技术有匪5 ;RAMS。 匪5(Mesoscale Model 5,中尺度模式)是由美国国家大气研究中心和宾夕法尼亚 州立大学联合开发的第5代中尺度天气预报模式,具有多重嵌套能力、非静力动力模式以 及四维同化的能力,并能在计算机平台上运行,可以广泛用于大气科学研究,特别适合模拟 或预报中尺度和区域尺度的大气环流。 廳S(Regional Atmospheric Modeling System,区域大气模式)是一个三维、非 流体静力、可压縮区域大气模式。模式的动力框架是非流体静力、原始方程中尺度模式,该 模式是由二十世纪七十年代Cotton提出的中尺度动力系统与微物理过程模式和Pielke发 展的中尺度和陆面特性模式发展起来的,具有多用途、多功能的特点。目前,RAMS模式可以 模拟的对象包括龙巻风、雷暴、积云、非均匀地表上对流边界层中涡流、非均匀下垫面地气 相互作用以及动力和热力强迫下的中尺度大气运动等中尺度现象,甚至风洞内的湍流和建 筑物周围的小尺度绕流现象,并且可选用RAMS作为城市局地尺度大气环境运动场的模拟 工具。 预警指标体系是根据有毒有害化学品的物化性质和预警等级建立的对人体伤害 的计量(浓度或剂量)标准。

发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷,提出一种基于伴随模式的移动化学风 险源预测预警和应急控制方法。 本发明的目的是通过以下技术方案实现的。
首先给出相关术语的定义 保护目标所在区域是指针对保护目标所设定的气象场模拟范围的整个区域;
目标风险模拟范围是指风险源对保护目标可能存在风险的计算范围。
基于上述定义,本发明的一种针对保护目标的移动化学风险源的控制方法的具体 操作步骤如下 步骤一、确定移动风险源的物质种类、数量以及保护目标的地理坐标。 步骤二、获得目标风险模拟范围的风场、湍流量的预报结果。
步骤三、获得保护目标的危害度时空分布,其具体操作步骤如下 通过数据转换引擎将步骤一获得的保护目标的地理坐标数值转换为笛卡尔坐标
数值,同时将该坐标值以及步骤一获得的移动风险的物质种类和数量,步骤二获得的风场、
湍流量的预报结果输入化学危害度预测模式(CAMx伴随模式)获得针对保护目标的危害
度时空分布;化学危害预测模式(CAMx伴随模式)参考刘峰,张远航,苏航等的文献《大气
化学传输模式CAMx的伴随模式构建及应用》北京大学学报(自然科学版),2007. 11 :
764-770
。 所述获取保护目标的危害度时空分布的具体方法如下 第1步设置目标风险模拟范围的网格LXM(L,M为正整数,根据实际情况人为设 定);设置循环次数变量初始值a = 0 ; 第2步设置初始分辨率Ax,则初始目标风险模拟范围的面积为S。= L AxXMAx, m2 ; 第3步根据预警指标体系获取危险度的剂量阈值Dp,通常取有毒化学品的允许 剂量值; 第4步应用化学危害度预测模式(CAMx伴随模式)得到地面人员活动高度内的 平均剂量值d(i, j),其中i = 1、2.....L, j = 1、2.....M; 第5步:如果d(l,j) ^Dp或d(L,j) ^Dp或d(i,1) ^Dp或d(i,M) ^Dp,令a二 a+l,则令Ax = Ax 23,重复第4步; 第6步如果同时满足d(l, j) <DP、d(L, j) 〈Dp、d(i,1) 〈Dp和d(i,M) < DP, 则认为已经得到目标风险模拟范围,然后得出最终保护目标的致死剂量、失能剂量和允许 剂量的危害度时空分布。 步骤四、获得基于GIS平台的移动化学风险源预测预警与控制方案 将步骤三得到的保护目标的危害度时空分布输入数据转换引擎,数据转换引擎将
危害度时空分布的标量数据转换为具有空间地理信息的矢量数据,形成基于GIS平台的移
动风险源应急控制方案。 本发明还包括步骤五、实时在线发布 通过ArcGIS9. 3系统,将致死剂量、失能剂量和允许剂量表示的危害度时空分布 在ArcGIS9. 3系统上进行展示,实现对移动风险源对保护目标的危害度分布定量化、直观化、矢量化和智能化,并实时更新。
有益效果 本发明提出的一种移动化学风险源预测预警和应急控制方法,能够实现在很短的 时间内就得出移动化学风险源对保护目标的危害度时空分布。
具体实施例方式
根据上述技术方案,下面通过具体实施方式
对本发明进行详细说明。 本发明的一种针对保护目标的移动化学风险源的控制方法的具体操作步骤如
下 步骤一、确定移动风险源的物质种类、数量以及保护目标的地理坐标。 步骤二、获得目标风险模拟范围的风场、湍流量的预报结果,其具体操作步骤如
下 第1步应用全球尺度的背景场T213作为匪5的初始场,调用保护目标所在区域 内的GIS数据作为边界条件,通过多层网格嵌套,滚动并行计算,预报未来数十小时内保护 目标所在区域的气象场,包括风场、湍流量、温度场、气压场等; 第2步以匪5的模拟结果作为初始条件,根据步骤一获取的保护目标的地理坐标 初步确定目标风险模拟范围的位置信息;调用保护目标所在区域内精细的GIS数据,包括 地形、植被、建筑物、水系、道路、土壤等要素分布状况,驱动RAMS6. 0进行并行计算,预报精 细的气象场,得出保护目标所在区域所需要的风场、湍流量的预报结果。
步骤三、计算保护目标的危害度时空分布。 第1步设置目标风险模拟范围的网格LXM,默认为L = M = 100 ;设置循环次数 变量初始值a = 0 ; 第2步设置初始分辨率A x,默认值为10m,则初始目标风险模拟范围的面积为S。 =LAxXMAx,m2; 第3步根据预警指标体系获取危险度的剂量阈值Dp,取有毒化学品的允许剂量 值; 第4步应用化学危害度预测模式(CAMx伴随模式)得到地面人员活动高度内的 平均剂量值d(i, j),其中i = 1、2.....L, j = 1、2.....M; 第5步如果d(l,j) ^Dp或d(L,j) ^Dp或d(i,1) ^Dp或d(i,M) ^Dp,令a二 a+l,则令Ax = Ax 23,重复第4步; 第6步如果同时满足d(l, j) <DP、d(L, j) 〈Dp、d(i,1) 〈Dp和d(i,M) < DP, 则认为已经得到目标风险模拟范围,然后得出最终保护目标的致死剂量、失能剂量和允许 剂量的危害度时空分布。 步骤四、获得基于GIS平台的移动化学风险源预测预警与控制方案 将保护目标的危害度时空分布输入数据转换引擎,数据转换引擎将危害度时空分
布的标量数据转换为具有空间地理信息的矢量数据,形成基于GIS平台的移动风险源应急
控制方案。 步骤五、实时在线发布 通过ArcGIS9. 3系统,将致死剂量、失能剂量和允许剂量表示的危害度时空分布
5在ArcGIS9. 3系统上进行展示,实现对移动风险源对保护目标的危害度分布定量化、直观 化、矢量化和智能化,并实时更新。 经过上述步骤,即可获得移动化学风险源预测预警和应急控制方案,并实现实时 在线发布。
权利要求
一种移动化学风险源预测预警和应急控制方法,其特征在于包括步骤如下步骤一、确定移动风险源的物质种类、数量以及保护目标的地理坐标;步骤二、获得目标风险模拟范围的风场、湍流量的预报结果;步骤三、获得保护目标的危害度时空分布,其具体操作步骤如下通过数据转换引擎将步骤一获得的保护目标的地理坐标数值转换为笛卡尔坐标数值,同时将该坐标值以及步骤一获得的移动风险的物质种类和数量,步骤二获得的风场、湍流量的预报结果输入化学危害度预测模式,获得针对保护目标的危害度时空分布;步骤四、获得基于GIS平台的移动化学风险源预测预警与控制方案;将步骤三得到的保护目标的危害度时空分布输入数据转换引擎,数据转换引擎将危害度时空分布的标量数据转换为具有空间地理信息的矢量数据,形成基于GIS平台的移动风险源应急控制方案。
2. 如权利要求1所示的一种移动化学风险源预测预警和应急控制方法,其特征在于还包括步骤五、实时在线发布通过ArcGIS9. 3系统,将致死剂量、失能剂量和允许剂量表示的危害度时空分布在ArcGIS9. 3系统上进行展示,实现对移动风险源对保护目标的危害度分布定量化、直观化、矢量化和智能化,并实时更新。
3. 如权利要求1或2所示的一种移动化学风险源预测预警和应急控制方法,其特征在于步骤二获得目标风险模拟范围的风场、湍流量的预报结果的具体操作步骤为第1步应用全球尺度的背景场T213作为匪5的初始场,调用保护目标所在区域内的GIS数据作为边界条件,通过多层网格嵌套,滚动并行计算,预报未来数十小时内保护目标所在区域的气象场,包括风场、湍流量、温度场、气压场等;第2步以匪5的模拟结果作为初始条件,根据步骤一获取的保护目标的地理坐标初步确定目标风险模拟范围的位置信息;调用保护目标所在区域内精细的GIS数据,包括地形、植被、建筑物、水系、道路、土壤等要素分布状况,驱动RAMS6. 0进行并行计算,预报精细的气象场,得出保护目标所在区域所需要的风场、湍流量的预报结果。
4. 如权利要求1或2所示的一种移动化学风险源预测预警和应急控制方法,其特征在于所述步骤三获取保护目标的危害度时空分布的具体方法如下第1步设置目标风险模拟范围的网格LXM ;设置循环次数变量初始值a = 0 ;第2步设置初始分辨率A x,则初始目标风险模拟范围的面积为S。 = L A xXM A x,m2 ;第3步根据预警指标体系获取危险度的剂量阈值Dp,通常取有毒化学品的允许剂量值;第4步应用化学危害度预测模式,即CAMx伴随模式,得到地面人员活动高度内的平均剂量值d(i, j),其中i = 1、2、 ...、L,j = l、2、…、M;第5步如果d(l,j) ^Dp或d(L,j) ^Dp或d(i,1) ^Dp或d(i,M) ^Dp,令a二a+l,贝U令A x = Ax. 2a,重复第4步;第6步如果同时满足d(l, j) <DP、d(L, j) <DP、d(i,l) 〈Dp和d(i,M) 〈Dp,则认为已经得到目标风险模拟范围,然后得出最终保护目标的致死剂量、失能剂量和允许剂量的危害度时空分布。
全文摘要
本发明公开了一种移动化学风险源预测预警和应急控制方法,属于危害控制领域。步骤为①确定移动风险源的物质种类、数量以及保护目标的地理坐标;②获得目标风险模拟范围的风场、湍流量的预报结果;③获得保护目标的危害度时空分布;④获得基于GIS平台的移动化学风险源预测预警与控制方案;⑤实时在线发布。本发明方法能够在很短的时间内就得出移动化学风险源对保护目标的危害度时空分布,并实现实时在线发布。
文档编号G05B19/418GK101763095SQ20091024179
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月9日 优先权日2009年12月9日
发明者刘峰, 呙畅, 周学志, 张裕祥, 梁涛, 王宁, 黄顺祥 申请人:中国人民解放军防化指挥工程学院
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