一种基于多灾种实时耦合的化工园区实时定量风险评估方法与流程

本发明涉及电力与通信技术领域，尤其涉及一种基于多灾种实时耦合的化工园区实时定量风险评估方法。

背景技术：

进入21世纪，为解决资源有效配置、保护生态环境，实现可持续发展三大战略问题，依据“布局集中、用地集约、产业集聚”的原则，结合地区的资源环境承载能力、产业基础和发展优势，促进优势产业、关联产业和相关要素集约建设，形成主导产业明确、关联产业集聚、资源设施共享，污染治理集中、废物循环利用的集中发展区。石化工业开始了以资产重组、突出核心业务、从资本集约走向技术集约为主要特征的产业结构调整，掀起了兼并联合热潮，加速了生产要素在全球范围内的流动，推动了经济全球化的发展，使世界石化工业的发展呈现出新的特点和趋势。从经济地理学角度来看，就是呈现出规模发展，集聚发展的趋势。一方面表现为化工企业规模越来越大，即个体的规模化与集聚化；另一方面表现为在一定区域内集中的企业数量越来越多，即地域范围集聚化。

化学工业园区的建设有力的促进了化工行业和经济的发展，同时也应该看到，化学工业园区是由较多化工产业聚集而成的园区，因而区域内有较多的化工企业，这就决定了化学工业园区有如下的风险：①化学工业园内重大危险源众多：化工园区中危险源密集，多为化工石化企业，生产、储存、使用、运输着大量易燃、易爆、有毒的危险化学品。②园区内危险源之间、企业之间可能互相影响：园区企业相对密集，使得某个企业若发生重大事故会波及相邻企业，很可能引发灾难性的多米诺事故连锁效应。③可能导致群死群伤的灾难性后果。④事故的潜在损失增加：各个企业内化学危险源数量众多，一旦发生火灾、爆炸或危险化学品泄漏扩散事故，一个位置受到多个容器的失效影响。

化工行业突发性环境风险问题已经成为人类社会发展过程中不可忽视的主要问题之一。科学的研究和经验教训表明，源头控制以避免事故的发生，有效应急以最大限度地减少事故发生后伤亡损失是两条必不可少的途径。因此，各国政府积极努力，采取有效措施，减少建设项目或区域的风险，提高环境污染事故风险应急和防范能力。对于危险源众多的化学工业区这一层面，特别是化工企业比较集中的工业区的环境风险评价具有重大的现实意义。

技术实现要素：

本发明为克服上述的不足之处，目的在于提供一种基于多灾种实时耦合的化工园区实时定量风险评估方法，本方法针对解决化工园区建设和管理者关心的核心问题以及化工园区的建设与发展过程中需要解决的重大问题，进行客观评价及有效防范、减轻环境风险事故造成的损失和影响；对化工园区进行合理的规划，确定园区与周边规划区的防护距离；确定化工园区的环境风险承载力，进行有效的环境风险管理，以确保生产安全和社会稳定，实现企业良性发展。

本发明是通过以下技术方案达到上述目的：一种基于多灾种实时耦合的化工园区实时定量风险评估方法，包括如下步骤：

(1)根据化学园区的风险物质从常用风险物质的大气扩散模型中选择一个模型作为预测模型；

(2)根据模型参数分析确定影响大气污染物扩散的随机因子，并对随机因子进行统计分析得到其概率分布特征；

(3)基于概率分布特征，采用蒙特卡罗分析方法进行污染物大气扩散的模拟计算；

(4)将步骤(3)的计算结果与评价标准进行比较，确定化工园区企业的防护距离；

(5)结合防护距离构建基于风险源固有风险、防控机制有效性、受体易损性的化工园区企业综合风险评估指标体系；

(6)引入突变理论和突变级数法，集合化工园区企业综合风险评估指标体系确定化工园区企业风险等级评价，用于作为园区管理部门实施相应应急响应机制和管理策略的参考。

作为优选，所述蒙特卡罗分析方法的原理如下：假定函数Y＝f(X₁,X₂,X₃,…,X_n)，其中已知变量X₁,X₂,X₃,…,X_n的概率分布；用一个随机数发生器直接或间接抽样取得一组随机变量(X₁，X₂，X₃，…，X_n)，这一组随机变量的值为(X₁₁,X₂₁,X₃₁,…,X_n1)；根据Y关于X₁，X₂，X₃，…，X_n的函数关系，确定其函数值y₁，其中y₁＝(X₁₁，X₂₁，X₃₁，…，X_n1)；反复对输入变量独立抽样取值若干次，即i＝(1,2,3,…,n)，便可得到函数Y的一批抽样数据y₁,y₂,y₃,…,y_n；当模拟的次数达到若干次后，可得到与研究系统实际情况相近的函数Y的概率分布及其数字特征。

作为优选，所述防护距离的确定遵循以人为本原则与预防性原则。

作为优选，所述步骤(5)的化工园区企业综合风险评估指标体系根据环境风险系统理论，结合化工行业的特点及防护距离构建得到。

作为优选，所述步骤(6)结合突变理论及突变级数法确定化工园区企业风险等级评价的步骤如下：

1)根据化工园区企业综合风险评估指标体系，按照综合风险评估指标体系内各要素的内在作用机理及相对重要性大小，建立风险评价突变模型；

2)对风险评价突变模型底层控制变量指标的原始数据作规范化处理；

3)根据归一化公式进行化工园区企业风险评价的递归运算，求得评价目标的总隶属度值；

4)根据评价目标的总隶属度值将化工园区企业风险等级划分为五个等级：很安全、安全、一般安全、危险、极度危险。

作为优选，所述步骤2)作规范化处理为将各控制变量指标的原始数据转化为0-1之间的越大越好型的数据。

作为优选，所述根据归一化公式对规范化后数据进行化工园区企业风险评价的递归运算时生成诸控制变量所对应的中间值，该中间值在利用突变理论进行评价时须遵循非互补原则与互补原则。

作为优选，所述很安全等级所对应的总隶属度值范围为1.0-0.8，安全等级所对应的总隶属度值范围为0.8-0.6，一般安全等级所对应的总隶属度值范围为0.6-0.4，危险等级所对应的总隶属度值范围为0.4-0.2，极度危险等级所对应的总隶属度值范围为0.2-0。

本发明的有益效果在于：本发明能够实现化学工业园区的规划评价与风险管理，对于提高化工园区的风险防范力及风险管理水平，促进园区长期的稳定发展，实现区域的经济、社会与环境的可持续发展具有很重要的意义。

附图说明

图1是本发明的风险评估流程示意图；

图2是本发明实施例防护距离确定的流程示意图；

图3是基于突变理论的化工园区企业风险等级评价流程图；

图4是本发明实施例风险评价与风险管理框图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述，但本发明的保护范围并不仅限于此：

实施例：如图1所示，一种基于多灾种实时耦合的化工园区实时定量风险评估方法具体包括如下步骤：

1)基于蒙特卡罗分析法确定防护距离

在进行化工园区企业与保护目标之问的防护距离的确定过程中，应遵循以下基本原则：①以人为本原则，保护的主要对象是化工园区周边区域内的人员，主要是居民区、商业中心、体育视场馆等，尤其是对儿童、妇女、老人及学校、医院等人群应优先考虑。②预防性原则，通过风险评价所确定的防护距离仅是预防可能发生的突发性环境污染事故的主要措施之一，化工园区企业自身尚需满足国家现行的有关规定，如防火间距、大气环境防护距离以及卫生防护距离等。结合如上所述的防护距离的确定原则，同时将蒙特卡罗分析方法运用到化工园区企业防护距离的确定中，防护距离的确定方法流程如图2所示：

①首先分析常用的风险物质的大气扩散模型，选择其中一个作为合适的预测模型；

②然后从模型参数的角度出发，分析影响大气污染物扩散的主要随机因子；

③之后对各随机因子的数据进行统计分析，得到其概率分布特征；

④接着运用蒙特卡罗分析方法根据已知变量的概率分布进行污染物大气扩散的模拟计算；

⑤将计算结果与评价标准进行比较确定化工园区企业的防护距离。

蒙特卡罗分析方法的原理如下：

假定函数Y＝f(X₁,X₂,X₃,…,X_n)，其中已知变量X₁,X₂,X₃,…,X_n的概率分布。用一个随机数发生器直接或间接抽样取得一组随机变量(X₁,X₂,X₃,…,X_n)，这一组随机变量的值为(X₁₁,X₂₁,X₃₁,…,X_n1)，然后根据Y关于X₁,X₂,X₃,…,X_n的函数关系，确定其函数值y₁，即y₁＝(X₁₁,X₂₁,X₃₁,…,X_n1)。如此反复对输入变量独立抽样取值若干次，即i＝(1,2,3,…,n)，便可得到函数Y的一批抽样数据y₁,y₂,y₃,…,y_n。当模拟的次数足够多时，就可以得到与研究系统实际情况相近的函数Y的概率分布及其数字特征。

2)根据环境风险系统理论，结合化工行业的特点，构建基于风险源固有风险、防控机制有效性、受体易损性的化工园区企业综合风险评估指标体系。

3)结合突变理论和突变级数法的风险评估

结合突变理论的基本原理以及突变级数法确定化工园区企业风险评价的主要步骤，如图3所示：

①根据评价指标体系，按照评价系统的各要素的内在作用机理以及相对重要性大小，建立风险评价突变模型如下表1所示：

表1

②对底层控制变量指标的原始数据进行规范化处理。由于在归一化公式中，底层指标表示的是系统状态变量在不同方面的特征，它的原始数据取值范围与量纲均不相同，数据之间无法进行比较。因此，在使用归一公式评价前，需将各控制变量指标的原始数据转化为0-1之间的越大越好型的数据，即原始数据标准化。无论指标为越大越好型还是越小越好型，都可以通过标准化处理将其转化为0-1之间的越大越好型指标值。

③根据归一公式进行化工园区企业风险评价的递归运算，求得评价目标的总隶属度值。根据初始模糊隶属函数值，按归一公式可以计算出诸控制变量所对应的中间值，该中间值在利用突变理论进行评价时须遵循“非互补”原则与“互补”原则。

4)化工园区风险水平分级

通常情况下，根据评价目标的总隶属度值可以将化工园区企业划分为五个等级：很安全、安全、一般安全、危险、极度危险，如下表2所示：

表2

为化工园区企业风险评估及风险分级管理提供指导，园区管理部门可以根据风险分级水平，实施相应的应急响应机制和管理策略，风险评价与风险管理之间的关系如图4所示。

本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果和实际使用价值，能够实现化学工业园区的规划评价与风险管理，对于提高化工园区的风险防范力及风险管理水平，促进园区长期的稳定发展，实现区域的经济、社会与环境的可持续发展具有很重要的意义。

在实施例中提出的化工园区实时定量风险评估方法的过程中，通过重大风险源识别，及化工园区内存在重大风险源。通过对比分析每个企业的主要风险源、风险物质以及易发事故类型，选取该家企业典型风险事故情景作为风险防护距离确定的主要情景。

化工园区应进行风险应急系统的建设，在管委会内部成立应急反应中心建立一个平台，将环保、公安、消防、医疗救助、防台防汛等各方面的资源进行整合，实施统一调配。化工园区应建立四级应急响应系统，即市应急反应中心、区应急响应中心、化工园区应急响应中心和区内企业的应急分中心，四级响应系统可实现企业——化工园区——区——市之间逐级应急响应的对接与联动。其中园区的应急响应中心实行联合办公，公共安全、消防、医疗急救、环境保护、市政抢险等单位均配备相应的人员集中在园区的应急中心集中办公。

应急响应中心应在有关专家的指导下，基于“预防为主”的安全理念，充分借鉴国外经验，并结合化工园区特点，编制化工园区应急响应的总体预案，并可下设环境保护、防汛防台等若干分预案，以及若干专门针对不同种危险化学品的应急处置预案。这些预案和区内企业应急预案相互衔接，上下配套，可大大提高化工园区应对各类突发性灾害事故的应急处置能力。

化工园区应急响应系统应该集信息收集、传输、反馈，区域安全监控，事故和灾害预警、调度指挥、处理于一体的综合管理体系。它对涉及到化工园区内的公共安全、道路交通、消防、防灾减灾、环境保护、医疗急救、市政抢险以及突发事件等问题，进行统一接警处置；并根据相应的应急预案，协调区内各企业，联合区内外公安、消防、防灾、环保、海事、急救等专业部门，及时、有效地处理各种紧急事件。

以上的所述乃是本发明的具体实施例及所运用的技术原理，若依本发明的构想所作的改变，其所产生的功能作用仍未超出说明书及附图所涵盖的精神时，仍应属本发明的保护范围。