專(zhuān)利名稱(chēng)：一種移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到的已有技術(shù)有匪5 ;RAMS。 匪5(Mesoscale Model 5，中尺度模式)是由美國(guó)國(guó)家大氣研究中心和賓夕法尼亞 州立大學(xué)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的第5代中尺度天氣預(yù)報(bào)模式，具有多重嵌套能力、非靜力動(dòng)力模式以 及四維同化的能力，并能在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上運(yùn)行，可以廣泛用于大氣科學(xué)研究，特別適合模擬 或預(yù)報(bào)中尺度和區(qū)域尺度的大氣環(huán)流。 廳S(Regional Atmospheric Modeling System,區(qū)域大氣模式)是一個(gè)三維、非 流體靜力、可壓縮區(qū)域大氣模式。模式的動(dòng)力框架是非流體靜力、原始方程中尺度模式，該 模式是由二十世紀(jì)七十年代Cotton提出的中尺度動(dòng)力系統(tǒng)與微物理過(guò)程模式和Pielke發(fā) 展的中尺度和陸面特性模式發(fā)展起來(lái)的，具有多用途、多功能的特點(diǎn)。目前，RAMS模式可以 模擬的對(duì)象包括龍巻風(fēng)、雷暴、積云、非均勻地表上對(duì)流邊界層中渦流、非均勻下墊面地氣 相互作用以及動(dòng)力和熱力強(qiáng)迫下的中尺度大氣運(yùn)動(dòng)等中尺度現(xiàn)象，甚至風(fēng)洞內(nèi)的湍流和建 筑物周?chē)男〕叨壤@流現(xiàn)象，并且可選用RAMS作為城市局地尺度大氣環(huán)境運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的模擬 工具。 預(yù)警指標(biāo)體系是根據(jù)有毒有害化學(xué)品的物化性質(zhì)和預(yù)警等級(jí)建立的對(duì)人體傷害 的計(jì)量(濃度或劑量)標(biāo)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服已有技術(shù)的缺陷，提出一種基于伴隨模式的移動(dòng)化學(xué)風(fēng) 險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方法。 本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。
首先給出相關(guān)術(shù)語(yǔ)的定義 保護(hù)目標(biāo)所在區(qū)域是指針對(duì)保護(hù)目標(biāo)所設(shè)定的氣象場(chǎng)模擬范圍的整個(gè)區(qū)域；
目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍是指風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)保護(hù)目標(biāo)可能存在風(fēng)險(xiǎn)的計(jì)算范圍。
基于上述定義，本發(fā)明的一種針對(duì)保護(hù)目標(biāo)的移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源的控制方法的具體 操作步驟如下 步驟一、確定移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源的物質(zhì)種類(lèi)、數(shù)量以及保護(hù)目標(biāo)的地理坐標(biāo)。 步驟二、獲得目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的風(fēng)場(chǎng)、湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果。
步驟三、獲得保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布，其具體操作步驟如下 通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將步驟一獲得的保護(hù)目標(biāo)的地理坐標(biāo)數(shù)值轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)
數(shù)值，同時(shí)將該坐標(biāo)值以及步驟一獲得的移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的物質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量，步驟二獲得的風(fēng)場(chǎng)、
湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果輸入化學(xué)危害度預(yù)測(cè)模式(CAMx伴隨模式)獲得針對(duì)保護(hù)目標(biāo)的危害
度時(shí)空分布；化學(xué)危害預(yù)測(cè)模式(CAMx伴隨模式)參考劉峰，張遠(yuǎn)航，蘇航等的文獻(xiàn)《大氣
化學(xué)傳輸模式CAMx的伴隨模式構(gòu)建及應(yīng)用》北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007. 11 :
764-770。 所述獲取保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布的具體方法如下 第1步設(shè)置目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的網(wǎng)格LXM(L，M為正整數(shù)，根據(jù)實(shí)際情況人為設(shè) 定)；設(shè)置循環(huán)次數(shù)變量初始值a = 0 ; 第2步設(shè)置初始分辨率Ax，則初始目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的面積為S。= L AxXMAx， m2 ; 第3步根據(jù)預(yù)警指標(biāo)體系獲取危險(xiǎn)度的劑量閾值Dp，通常取有毒化學(xué)品的允許 劑量值； 第4步應(yīng)用化學(xué)危害度預(yù)測(cè)模式(CAMx伴隨模式)得到地面人員活動(dòng)高度內(nèi)的 平均劑量值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，則令A(yù)x = Ax 23，重復(fù)第4步； 第6步如果同時(shí)滿(mǎn)足d(l， j) <DP、d(L， j) 〈Dp、d(i，1) 〈Dp和d(i，M) < DP， 則認(rèn)為已經(jīng)得到目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍，然后得出最終保護(hù)目標(biāo)的致死劑量、失能劑量和允許 劑量的危害度時(shí)空分布。 步驟四、獲得基于GIS平臺(tái)的移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警與控制方案 將步驟三得到的保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將
危害度時(shí)空分布的標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量數(shù)據(jù)，形成基于GIS平臺(tái)的移
動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源應(yīng)急控制方案。 本發(fā)明還包括步驟五、實(shí)時(shí)在線(xiàn)發(fā)布 通過(guò)ArcGIS9. 3系統(tǒng)，將致死劑量、失能劑量和允許劑量表示的危害度時(shí)空分布 在ArcGIS9. 3系統(tǒng)上進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)保護(hù)目標(biāo)的危害度分布定量化、直觀化、矢量化和智能化，并實(shí)時(shí)更新。
有益效果 本發(fā)明提出的一種移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)在很短的 時(shí)間內(nèi)就得出移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布。
具體實(shí)施例方式
根據(jù)上述技術(shù)方案，下面通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 本發(fā)明的一種針對(duì)保護(hù)目標(biāo)的移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源的控制方法的具體操作步驟如
下 步驟一、確定移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源的物質(zhì)種類(lèi)、數(shù)量以及保護(hù)目標(biāo)的地理坐標(biāo)。 步驟二、獲得目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的風(fēng)場(chǎng)、湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果，其具體操作步驟如
下 第1步應(yīng)用全球尺度的背景場(chǎng)T213作為匪5的初始場(chǎng)，調(diào)用保護(hù)目標(biāo)所在區(qū)域 內(nèi)的GIS數(shù)據(jù)作為邊界條件，通過(guò)多層網(wǎng)格嵌套，滾動(dòng)并行計(jì)算，預(yù)報(bào)未來(lái)數(shù)十小時(shí)內(nèi)保護(hù) 目標(biāo)所在區(qū)域的氣象場(chǎng)，包括風(fēng)場(chǎng)、湍流量、溫度場(chǎng)、氣壓場(chǎng)等； 第2步以匪5的模擬結(jié)果作為初始條件，根據(jù)步驟一獲取的保護(hù)目標(biāo)的地理坐標(biāo) 初步確定目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的位置信息；調(diào)用保護(hù)目標(biāo)所在區(qū)域內(nèi)精細(xì)的GIS數(shù)據(jù)，包括 地形、植被、建筑物、水系、道路、土壤等要素分布狀況，驅(qū)動(dòng)RAMS6. 0進(jìn)行并行計(jì)算，預(yù)報(bào)精 細(xì)的氣象場(chǎng)，得出保護(hù)目標(biāo)所在區(qū)域所需要的風(fēng)場(chǎng)、湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果。
步驟三、計(jì)算保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布。 第1步設(shè)置目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的網(wǎng)格LXM，默認(rèn)為L(zhǎng) = M = 100 ;設(shè)置循環(huán)次數(shù) 變量初始值a = 0 ; 第2步設(shè)置初始分辨率A x，默認(rèn)值為10m，則初始目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的面積為S。 =LAxXMAx，m2; 第3步根據(jù)預(yù)警指標(biāo)體系獲取危險(xiǎn)度的劑量閾值Dp，取有毒化學(xué)品的允許劑量 值； 第4步應(yīng)用化學(xué)危害度預(yù)測(cè)模式(CAMx伴隨模式)得到地面人員活動(dòng)高度內(nèi)的 平均劑量值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，則令A(yù)x = Ax 23，重復(fù)第4步； 第6步如果同時(shí)滿(mǎn)足d(l， j) <DP、d(L， j) 〈Dp、d(i，1) 〈Dp和d(i，M) < DP， 則認(rèn)為已經(jīng)得到目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍，然后得出最終保護(hù)目標(biāo)的致死劑量、失能劑量和允許 劑量的危害度時(shí)空分布。 步驟四、獲得基于GIS平臺(tái)的移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警與控制方案 將保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將危害度時(shí)空分
布的標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量數(shù)據(jù)，形成基于GIS平臺(tái)的移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源應(yīng)急
控制方案。 步驟五、實(shí)時(shí)在線(xiàn)發(fā)布 通過(guò)ArcGIS9. 3系統(tǒng)，將致死劑量、失能劑量和允許劑量表示的危害度時(shí)空分布
5在ArcGIS9. 3系統(tǒng)上進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)保護(hù)目標(biāo)的危害度分布定量化、直觀 化、矢量化和智能化，并實(shí)時(shí)更新。 經(jīng)過(guò)上述步驟，即可獲得移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方案，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí) 在線(xiàn)發(fā)布。
權(quán)利要求
一種移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方法，其特征在于包括步驟如下步驟一、確定移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源的物質(zhì)種類(lèi)、數(shù)量以及保護(hù)目標(biāo)的地理坐標(biāo)；步驟二、獲得目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的風(fēng)場(chǎng)、湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果；步驟三、獲得保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布，其具體操作步驟如下通過(guò)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將步驟一獲得的保護(hù)目標(biāo)的地理坐標(biāo)數(shù)值轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)數(shù)值，同時(shí)將該坐標(biāo)值以及步驟一獲得的移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)的物質(zhì)種類(lèi)和數(shù)量，步驟二獲得的風(fēng)場(chǎng)、湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果輸入化學(xué)危害度預(yù)測(cè)模式，獲得針對(duì)保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布；步驟四、獲得基于GIS平臺(tái)的移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警與控制方案；將步驟三得到的保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布輸入數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換引擎將危害度時(shí)空分布的標(biāo)量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為具有空間地理信息的矢量數(shù)據(jù)，形成基于GIS平臺(tái)的移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源應(yīng)急控制方案。
2. 如權(quán)利要求1所示的一種移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方法，其特征在于還包括步驟五、實(shí)時(shí)在線(xiàn)發(fā)布通過(guò)ArcGIS9. 3系統(tǒng)，將致死劑量、失能劑量和允許劑量表示的危害度時(shí)空分布在ArcGIS9. 3系統(tǒng)上進(jìn)行展示，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)保護(hù)目標(biāo)的危害度分布定量化、直觀化、矢量化和智能化，并實(shí)時(shí)更新。
3. 如權(quán)利要求1或2所示的一種移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方法，其特征在于步驟二獲得目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的風(fēng)場(chǎng)、湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果的具體操作步驟為第1步應(yīng)用全球尺度的背景場(chǎng)T213作為匪5的初始場(chǎng)，調(diào)用保護(hù)目標(biāo)所在區(qū)域內(nèi)的GIS數(shù)據(jù)作為邊界條件，通過(guò)多層網(wǎng)格嵌套，滾動(dòng)并行計(jì)算，預(yù)報(bào)未來(lái)數(shù)十小時(shí)內(nèi)保護(hù)目標(biāo)所在區(qū)域的氣象場(chǎng)，包括風(fēng)場(chǎng)、湍流量、溫度場(chǎng)、氣壓場(chǎng)等；第2步以匪5的模擬結(jié)果作為初始條件，根據(jù)步驟一獲取的保護(hù)目標(biāo)的地理坐標(biāo)初步確定目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的位置信息；調(diào)用保護(hù)目標(biāo)所在區(qū)域內(nèi)精細(xì)的GIS數(shù)據(jù)，包括地形、植被、建筑物、水系、道路、土壤等要素分布狀況，驅(qū)動(dòng)RAMS6. 0進(jìn)行并行計(jì)算，預(yù)報(bào)精細(xì)的氣象場(chǎng)，得出保護(hù)目標(biāo)所在區(qū)域所需要的風(fēng)場(chǎng)、湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果。
4. 如權(quán)利要求1或2所示的一種移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方法，其特征在于所述步驟三獲取保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布的具體方法如下第1步設(shè)置目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的網(wǎng)格LXM ;設(shè)置循環(huán)次數(shù)變量初始值a = 0 ;第2步設(shè)置初始分辨率A x，則初始目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的面積為S。 = L A xXM A x，m2 ;第3步根據(jù)預(yù)警指標(biāo)體系獲取危險(xiǎn)度的劑量閾值Dp，通常取有毒化學(xué)品的允許劑量值；第4步應(yīng)用化學(xué)危害度預(yù)測(cè)模式，即CAMx伴隨模式，得到地面人員活動(dòng)高度內(nèi)的平均劑量值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，貝U令A(yù) x = Ax. 2a，重復(fù)第4步；第6步如果同時(shí)滿(mǎn)足d(l， j) <DP、d(L， j) <DP、d(i，l) 〈Dp和d(i，M) 〈Dp，則認(rèn)為已經(jīng)得到目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍，然后得出最終保護(hù)目標(biāo)的致死劑量、失能劑量和允許劑量的危害度時(shí)空分布。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警和應(yīng)急控制方法，屬于危害控制領(lǐng)域。步驟為①確定移動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)源的物質(zhì)種類(lèi)、數(shù)量以及保護(hù)目標(biāo)的地理坐標(biāo)；②獲得目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)模擬范圍的風(fēng)場(chǎng)、湍流量的預(yù)報(bào)結(jié)果；③獲得保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布；④獲得基于GIS平臺(tái)的移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)測(cè)預(yù)警與控制方案；⑤實(shí)時(shí)在線(xiàn)發(fā)布。本發(fā)明方法能夠在很短的時(shí)間內(nèi)就得出移動(dòng)化學(xué)風(fēng)險(xiǎn)源對(duì)保護(hù)目標(biāo)的危害度時(shí)空分布，并實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)發(fā)布。
文檔編號(hào)G05B19/418GK101763095SQ20091024179
公開(kāi)日2010年6月30日 申請(qǐng)日期2009年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月9日
發(fā)明者劉峰, 咼暢, 周學(xué)志, 張?jiān)Ｏ? 梁濤, 王寧, 黃順祥 申請(qǐng)人:中國(guó)人民解放軍防化指揮工程學(xué)院