文档介绍：第 29卷第 12期甘肃科技 Vol29 No12
2013年 6月 GansuScienceandTechnology Jun 2013
基于一种改进的高斯模型研究
危险气体短时泄漏后扩散规律
江鸿宾1,邓顺熙1,郭庆妮1,王龙2
(1长安大学环境科学与工程学院,陕西西安 710064;2兰州理工大学石油化工学院,甘肃兰州 730050)
摘要:有害气体短时间泄漏在生产生活中比较常见。安全阀、限压阀,或储气罐、输气管道的突然泄漏都可能导致
有害物质短时间释放。然而,目前主流的分别适用于瞬时排放和连续排放的高斯烟团模型和高斯烟羽扩散模型,由
于没有考虑实际的泄漏时间、开始泄漏时刻以及暴露时间这些必要参数,而并不适用以上这些情况。基于一种改进
的高斯扩散模型,以甲烷为例,动态模拟了大气稳定度和泄漏时间对地面甲烷浓度的影响。旨在为天然气管线风险
评估提供参考资料,预测危险气体可能造成的后果(影响的范围和程度),并给决策部门针对突发事件提供技术支持
和理论依据。
关键词:改进;高斯扩散模型;短时间排放
中图分类号:X511
在天然气、液化石油气等石油化工行业中,由于为有效源高(排放高度与抬升高度之和),m;x、y、z为
操作失误或其他原因可能导致上述物质发生短时间空间点各方向的坐标,m;其中,ut为气体在时间 t内
泄漏,并对周围居民和环境造成极大的危害[1]。日的向下游传输的距离,标准差σ是关于 ut的函数。
常生活中,由此类易燃易爆物质泄漏造成惨重损失假定短时排放源释放的烟片是由无数个首尾相
的案例在国内外屡见不鲜[2]。因此,为了避免此类接的小烟团叠加后的结果,则一段时间内泄漏源释
事故的发生,有必要进行相应的风险评估工作。放气体的质量为:
dM=q(t^)dt^(0≤t^≤t) (2)
目前用于风险评估的模型有很多,其中,高斯烟 r
式中:t^为任一烟团释放的时间,s;tr为烟团释放的
团模型和烟羽模型由于简单高效和方法成熟而被广
总时间,s;q(t^)为其释放率,g/s。
泛运用,但高斯烟团模型和烟羽模型一般只适用于
将(2)式代入(1)式并积分可得某一时刻,污染
瞬时泄漏和连续泄漏的情形[3,4],而多数情况下,泄
物在扩散空间一点的浓度为:
漏源的泄漏时间一般介于瞬时和连续之间,并非单^ ^ 2
t q(t) [x-u(t-t)]
[5] C=∫0 3 exp{-[ 2 +
纯的瞬时泄漏或连续泄漏,因此研究泄漏源发生 2 2σ
(2π) σxσyσz x
短时间泄漏后污染气体的扩散规律来模拟实际泄漏 y2 (z+H)2 (z-H)2
2]}{exp[- 2 ]+exp[- 2 ]}
源泄漏情况,模拟结果将更真实可信。 2σy 2σz 2σz
基于高斯扩散模型的理论推导,研究在不同泄 dt^ (3)
漏时间和大气稳定度下,发生短时泄漏后的污染气假定 q(t^)为常数 q,σi只与 ut相关,则(3)式
体扩散规律,并进行实例分析,模拟结果可为有关部可以转换为:
1 x x-ut
门提供技术支持和理论依据。 C= χ{erf[ ]-erf[ ]} (t≤t) (4)
2 r
槡2σx 槡2σx