一种用于燃气管线-危化企业耦合隐患辨识与风险评估方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种燃气管线‑危化企业的隐患识别与风险评估方法及系统，本方法适用对象为危化企业及其周边燃气管线组成的整体，其功能在于一旦发生燃气管线失效可以快速的辨识出受影响的危化企业，并根据企业的规模，危险品种类等进行风险评估。判定方法是首先对燃气管线的几种事故模式的致灾强度进行分析，并确定其损伤半径。根据损伤半径确定事故的损伤范围，如果企业在该范围内即认为该企业能够受到燃气管线泄漏的影响，即存在事故隐患。本方法还构建了危化企业的事故后果评估体系以及燃气管线泄漏可能性评估体系。因此，燃气管线泄漏影响危化企业风险计算则是由管线泄漏与危化企业事故后果的乘积来确定。最后本模型对这一风险进行了等级划分。

【技术实现步骤摘要】
一种用于燃气管线-危化企业耦合隐患辨识与风险评估方法及系统
本专利技术涉及燃气安全监管
，具体来说是一种用于燃气管线-危化企业耦合隐患辨识与风险评估方法与系统。
技术介绍
随着城市化进程不断加剧，新旧管网纵横交错，甚至存在并行，城市面临着越来越多的公共安全风险，给城市社会、经济的正常发展带来巨大威胁。由于社会系统内部及之间的相互依存、相互制约关系，往往产生连锁效应，这表现在一起灾害的发生会引发一系列次生灾害的相继发生。当两种风险交汇时，其不确定状态会被放大，影响也会从一个地域空间扩散到另一个更广阔的地域空间。由于危化企业的特殊性，极易受到周边如冲击波、破片、振动、热辐射的因素影响，一旦发生意外，后果不堪设想。因此，对危化企业周边燃气管线进行隐患识别显得尤为重要。《城镇埋地输油管道泄漏事故风险评价技术研究》陈玉超，该方法运用层次分析法得出输油管道泄漏可能性各影响因素的权重，结合模糊综合评价方法得到管道泄漏可能性等级，针对油品泄漏进暗渠的事故，运用Fluent软件模拟半密闭空间内油蒸汽的扩散规律，得到达到爆炸极限的危险区域与浓度变化曲线，分析浓度扩散趋势，将爆炸点位置与半密闭空间的浓度值用于后果计算中，进而综合评判事故等级，并以“11·22”事故为研究对象进行实例计算后果损伤半径、确定事故影响范围，最终得出该事故风险等级为高风险。该方法的缺点是在分析泄漏可能性指标与事故后果类型时考虑不够全面，而且也没有考虑社会影响与城市应急能力对于管线泄漏事故风险评估的影响。《城市地下管线风险评价体系研究----以莱芜市地下管线风险评价为例》戴金英，该方法综合考虑给排水、燃气、供热、供电等各种地下管线之间的相互作用与影响，基于地下管线系统的特点，从系统的角度出发构建了地下管线风险指标体系，并运用AHP层次分析法对其权重展开研究。通过采用定性与定量分析相结合的方法，构建了基于模糊综合评价的城市地下管线风险评价模型。该方法的缺点是对各类地下管线的风险进行了评估，但没有考虑燃气管线与周边危化企业之间耦合风险的变化，评估方法比较单一，实用性不高。由城市燃气管线泄漏而引发的爆炸、火灾事故会导致周边危化企业处于不安全状态，并构成隐患。其中包括多种致灾模式，如爆炸冲击波超压、破片、振动以及由第三方施工而引发的喷射火热辐射等，因此，对周边危化企业进行隐患识别显得尤为重要，同时进行燃气管线与危化企业的风险评估，了解耦合风险大小。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种燃气管线-危化企业的隐患识别与风险评估方法及系统。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种燃气管线-危化企业的隐患识别与风险评估方法，包括以下步骤S01.燃气泄漏可能性评估，所述燃气泄漏可能性评估值H′1指标包括定量指标、半定量指标和定性指标；所述定量指标每项得分通过插值法计算，具体公式为其中Q为该项最终得分，fm(x)max为第m项函数计算得全市燃气管段该项最大值，fm(x)min为第m个函数计算得全市燃气管段该项最小值；所述半定量指标及定性标准的选取及分级参照现行标准，分别包括多级指标；待评估管段泄漏可能性由下式计算P＝∑Qkiwkiwk式中P为待评估管段泄漏可能性，Qki为第k项一级指标的第i项二级指标得分，wki为该指标对应权重，wk为二级指标对应一级指标权重；S02.燃气泄漏影响危化企业分析，确定喷射火影响企业数量为V1；蒸气云爆炸影响企业数量为V2；土壤扩散影响企业数V3；地下连通管线爆炸影响企业数量为V4；大气扩散影响的企业数为V5，得到燃气泄漏影响到的企业数量用集合V＝{V1,V2,V3,V4,V5}；若V＝{0,0,0,0,0}，表示所有事故模式对危化企业没有影响，不存在隐患，若V≠{0,0,0,0,0}，则表示存在隐患；S03.事故后果评估，燃气泄漏事故后果C由危化企业特性C1、影响人员C2、环境影响C3三个指标决定；其中，γi为Ci的权重；S04.应急救援评估，应急救援修正因子b以待评估燃气管线距最近燃气抢修所、应急救援单位、医疗机构的距离确定，公式如下b＝b1v1+b2v2+b3v3其中di为应急处置单位距待评估燃气管段距离，b2、b3计算方式与b1之相同，v1、v2、v3为b1、b2、b3对应权重；S05.耦合风险评估值，燃气管线泄漏影响危化企业的耦合风险评估值表示为：其中，Rs为危化企业与燃气管道耦合风险评估值，将风险值转化为百分制Rsmax为评估耦合风险值最大值，Rsmin为评估耦合风险值最小值；S06.隐患辨识，燃气管道泄漏发生的事故灾害模式影响范围内存在危化企业，则认定为存在耦合隐患；燃气管线12.5m范围内存在危化企业，则认定为存在耦合隐患。本方法适用对象为危化企业及其周边燃气管线组成的整体，其功能在于一旦发生燃气管线失效可以快速的辨识出受影响的危化企业，并根据企业的规模，危险品种类等进行风险评估。判定方法是首先对燃气管线的几种事故模式的致灾强度进行分析，并确定其损伤半径。这里的损伤半径主要包括喷射火热辐射损伤半径、爆炸损伤半径、燃气在大气中的扩散半径、燃气在土壤中扩散半径等。根据损伤半径确定事故的损伤范围，如果企业在该范围内即认为该企业能够受到燃气管线泄漏的影响，即存在事故隐患。本方法还构建了危化企业的事故后果评估体系以及燃气管线泄漏可能性评估体系。因此，燃气管线泄漏影响危化企业风险计算则是由管线泄漏与危化企业事故后果的乘积来确定。最后本模型对这一风险进行了等级划分。进一步的，所述步骤S02中，所述喷射火影响范围根据Thornton固体火焰模型，以热辐射通量阈值反算出损伤半径；所述土壤扩散及地下空间爆炸影响范围首先对燃气管线泄漏扩散范围进行识别，确定可能发生燃气聚集和扩散的地下连通管线，然后通过超压、振动、破片损伤模型计算连通管线的爆炸影响范围，如果爆炸影响区域与危化企业区域存在重叠，即认为该燃气管段泄漏地下空间爆炸影响危化企业隐患；其中燃气扩散距离根据不同覆盖层及燃气管道埋深确定；所述超压、振动、破片损伤模型根据承灾体的特性进行等级划分；所述大气扩散影响范围采用高斯烟团模型进行计算；所述蒸气云爆炸通过以下公式计算蒸气云的TNT当量式中mf为蒸气云中燃料的总质量，kg；mf＝Q×t；ATNT为蒸气云的TNT当量系数；QTNT为TNT的爆热，Hc为天然气燃烧热，对于质量为mTNT的TNT标准爆源，爆炸场冲击波超压描述如下：式中：Rv—某点至爆源的距离，m；△P—爆炸波的入射超压。进一步的，所述燃气管线泄漏扩散范围从覆盖层、和燃气管线埋深两方面确定：覆盖层：(1)单一介质覆盖层，根据不同材质覆盖层对照等级表确定泄漏扩散范围；(2)两种介质覆盖层，对于燃气管道泄漏点周边覆盖介质C1在某方向上长度Lc1小于其最远本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种燃气管线-危化企业的隐患识别与风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤/nS01.燃气泄漏可能性评估，所述燃气泄漏可能性评估值H′

【技术特征摘要】
1.一种燃气管线-危化企业的隐患识别与风险评估方法，其特征在于，包括以下步骤
S01.燃气泄漏可能性评估，所述燃气泄漏可能性评估值H′1指标包括定量指标、半定量指标和定性指标；所述定量指标每项得分通过插值法计算，具体公式为



其中Q为该项最终得分，fm(x)max为第m项函数计算得全市燃气管段该项最大值，fm(x)min为第m个函数计算得全市燃气管段该项最小值；
所述半定量指标及定性标准的选取及分级参照现行标准，分别包括多级指标；
待评估管段泄漏可能性由下式计算
P＝∑Qkiwkiwk
式中P为待评估管段泄漏可能性，Qki为第k项一级指标的第i项二级指标得分，wki为该指标对应权重，wk为二级指标对应一级指标权重；
S02.燃气泄漏影响危化企业分析，确定喷射火影响企业数量为V1；蒸气云爆炸影响企业数量为V2；土壤扩散影响企业数V3；地下连通管线爆炸影响企业数量为V4；大气扩散影响的企业数为V5，得到燃气泄漏影响到的企业数量用集合V＝{V1,V2,V3,V4,V5}；若V＝{0,0,0,0,0}，表示所有事故模式对危化企业没有影响，不存在隐患，若V≠{0,0,0,0,0}，则表示存在隐患；
S03.事故后果评估，燃气泄漏事故后果C由危化企业特性C1、影响人员C2、环境影响C3三个指标决定；



其中，γi为Ci的权重；
S04.应急救援评估，应急救援修正因子b以待评估燃气管线距最近燃气抢修所、应急救援单位、医疗机构的距离确定，公式如下
b＝b1v1+b2v2+b3v3



其中di为应急处置单位距待评估燃气管段距离，b2、b3计算方式与b1之相同，v1、v2、v3为b1、b2、b3对应权重；
S05.耦合风险评估值，燃气管线泄漏影响危化企业的耦合风险评估值表示为：



其中，Rs为危化企业与燃气管道耦合风险评估值，将风险值转化为百分制



Rsmax为评估耦合风险值最大值，Rsmin为评估耦合风险值最小值；
S06.隐患辨识，燃气管道泄漏发生的事故灾害模式影响范围内存在危化企业，则认定为存在耦合隐患；燃气管线12.5m范围内存在危化企业，则认定为存在耦合隐患。


2.根据权利要求1所述的一种燃气管线-危化企业的隐患识别与风险评估方法，其特征在于，所述步骤S02中，
所述喷射火影响范围根据Thornton固体火焰模型，以热辐射通量阈值反算出损伤半径；
所述土壤扩散及地下空间爆炸影响范围首先对燃气管线泄漏扩散范围进行识别，确定可能发生燃气聚集和扩散的地下连通管线，然后通过超压、振动、破片损伤模型计算连通管线的爆炸影响范围，如果爆炸影响区域与危化企业区域存在重叠，即认为该燃气管段泄漏地下空间爆炸影响危化企业隐患；其中燃气扩散距离根据不同覆盖层及燃气管道埋深确定；所述超压、振动、破片损伤模型根据承灾体的特性进行等级划分；
所述大气扩散影响范围采用高斯烟团模型进行计算；
所述蒸气云爆炸通过以下公式计算
蒸气云的TNT当量



式中mf为蒸气云中燃料的总质量，kg；mf＝Q×t；ATNT为蒸气云的TNT当量系数；QTNT为TNT的爆热，Hc为天然气燃烧热，对于质量为mTNT的TNT标准爆源，爆炸场冲击波超压描述如下：



式中：Rv—某点至爆源的距离，m；△P—爆炸波的入射超压。


3.根据权利要求2所述的一种燃气管线-危化企业的隐患识别与风险评估方法，其特征在于，所述燃气管线泄漏扩散范围从覆盖层、和燃气管线埋深两方面确定：
覆盖层：
(1)单一介质覆盖层，根据不同材质覆盖层对照等级表确定泄漏扩散范围；
(2)两种介质覆盖层，对于燃气管道泄漏点周边覆盖介质C1在某方向上长度Lc1小于其最远扩散距离Rc1，此时可燃气体将扩散到覆盖介质C2中，C2介质长度为Lc2，假定燃气浓度沿程直线衰减，若



则最远扩散距离R计算公式为



(3)三种介质覆盖层：在两种覆盖介质的基础上，若则说明可燃气体将通过两种覆盖介质，流向第三种覆盖介质，此时最远扩散距离为



燃气管线埋深：当燃气管道埋设大于安全临界埋深下，爆炸损伤范围按照独立检查井计算，即此时即使连通管线存在燃气聚集，其爆炸也仅会引起管线上检查井爆炸。


4.根据权利要求2所述的一种燃气管线-危化企业的隐患识别与风险评估方法，其特征在于，
所述超压损伤影响范围的确定方法具体为：根据试验得到人员和建筑在不同超压损伤阈值下的损伤距离，即可计算得到相应超压下的损伤半径；
所述振动损伤影响范围的确定方法为：对于任意连通管线爆炸，质点振动速度与振动半径的关系为：



其中，S0为任意连通管线横截面积，V表示质点的振速；
所述破片损伤影响范围的确定方法为：破片损伤半径公式为：

式中，为破片动能转化率；为可燃气体体积当量；ρ0为天然气体密度；S0为暗渠的截面积，；a为空气阻力系数；ρ1为平均覆盖物密度，S1为暗渠上方覆盖物截面积，g为重力加速度。


5.根据权利要求1所述的一种燃气管线-危化企业的隐患识别与风险评估方法，其特征在于，所述步骤S03中，对于危化企业特性C1的评估从企业类型C11、涉及物质类别C12，C1计算公式为



其中，αi为对应指标的权重；
C3＝∑C3iγti
其中，C3i为大气、水污染、地表水污染得分，γti为对应权重系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：侯龙飞，袁宏永，付明，端木维可，袁梦琦，钱新明，朱明星，
申请(专利权)人：合肥泽众城市智能科技有限公司，清华大学合肥公共安全研究院，北京理工大学，安徽泽众安全科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34