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城市工业区毒气泄漏及应急疏散的研究

作　者: 杨晓璐
导　师: 赵江平
学　校: 西安建筑科技大学
专　业: 安全技术及工程
关键词: 氯气泄漏 CFD 应急疏散问卷调查最佳疏散路线
分类号: X928
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要

随着我国经济的快速发展和城市化进程的加快,城市人口密度迅速增大。很多以前处于人烟稀少郊区的危险化学品生产企业如今都坐落在人口稠密的城市内部。随着现代化生产的发展,其规模日趋扩大,且设备逐渐老化,因此,极易发生如重大火灾、毒物泄漏、爆炸等事故。在事故发生后,合理确定易燃易爆(有毒)物质泄漏扩散的浓度范围,将处于危险区域内的人群从危险区域疏散到安全地点是一项十分复杂的工作。城市工业区应急疏散管理的主要工作是对整个疏散路线进行合理设计,使其发挥最大效率,把危险区域内的人群迅速及时地转移到安全地点。围绕这个目标,本论文从氯气泄漏伤害范围的确定、厂内人员应急疏散心理及行为调查分析及采用车辆进行疏散时的最佳疏散路径的确定等三个方面,对城市工业区域应急疏散问题进行了研究,主要研究内容如下:1.运用FLUENT流体仿真模拟软件进行氯气泄漏模拟,观察氯气泄漏过程的特点,结合人员中毒阈限值,并确定危险区域,将危险区域划分为致死区、重伤区和致伤区,进而为人员疏散范围的确定提供了依据;2.通过问卷调查研究的方式,利用SPSS统计分析软件,对西安西化热电化工公司员工进行了应急疏散心理及行为方面的问卷调查。调查主要涉及三方面内容:个人信息、对毒气泄漏有关问题的了解和获悉泄漏信息后行为反应情况,共计22个问题,分析了不同个人因素与毒气泄漏行为及心理反应之间的相关程度;3.根据毒气泄漏伤害范围,充分考虑城市交通系统中疏散道路的车流密度,以及交通通行限制等交通系统的复杂性,以安德伍德(R.T.underwood)模仿流体力学导出的车速——密度模型为基础,采用路段信息表描述城市道路信息,建立城市道路交通数据库。根据Floyd(佛洛伊德)算法构造时间矩阵,提出通过车辆疏散时的一种确定最佳疏散路线的方法,为区域及大规模人群疏散路线的选择提供依据。最后利用MATLAB运行Floyd算法,计算了西安西化热电化工公司发生氯气泄漏后通过车辆进行疏散时的最佳疏散路线。通过对以上三个方面的研究发现,高浓度区的扩散速度比外围低浓度区的扩散速度慢,这有利于周边人群及早发现异常情况,尽早开始疏散。当风速增大时氯气云团的浓度被明显稀释,伤害区域范围缩小。问卷调查分析表明:员工闻到异常毒气气味时的第一行为反应与工作岗位相关,而与年龄、性别等因素没有很大关系。员工得知事故信息时第一行为反应的影响因素从大到小排序为:是否经历过毒气泄漏事故、工作环境、工作岗位。对最佳疏散路线的计算结果表明,在考虑了交通系统的复杂性之后,通过车辆疏散时不同时间段的最佳疏散路线是不同的,这一结果为疏散行动的实施提供可行,有效的依据。本研究结果清楚的展现了氯气泄漏的过程及特点,为泄漏后的事故处理提供有效依据;发现了员工应急疏散心理和行为的特点,以及影响心理和行为的因素,为员工的日常安全教育及应急疏散培训指引了方向;不同时间段的疏散路线为疏散行动的实施提供了可行,有效的依据。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-18
  1.1 引言  10-11
  1.2 国内外研究现状  11-15
    1.2.1 危险物质的泄露扩散  11-13
    1.2.2 紧急事故时人的行为规律  13-14
    1.2.3 突发事件应急疏散  14-15
  1.3 研究思路及目标  15-16
  1.4 主要研究内容  16-17
  1.5 章节安排  17-18
2 FLUENT理论基础  18-29
  2.1 FLUENT软件简介  18-19
  2.2 基本物理模型  19-27
    2.2.1 基本方程  19-22
    2.2.2 湍流模型  22-26
    2.2.3 物质运输模型  26-27
  2.3 初始条件和边界条件  27-29
    2.3.1 初始条件  27
    2.3.2 边界条件种类  27
    2.3.3 流动进出口边界条件  27-29
3 氯气泄漏毒害区域的估算  29-41
  3.1 氯的危害  29-30
    3.1.1 氯的理化特性  29
    3.1.2 氯气对人的危害  29-30
  3.2 构建扩散模型  30-34
    3.2.1 基本参数  30-31
    3.2.2 基本求解器  31
    3.2.3 建立模拟区域网格  31-33
    3.2.4 边界条件  33-34
  3.3 模拟结果及分析  34-40
    3.3.1 危险区域划分方法  34-35
    3.3.2 模拟结果  35-40
  3.4 本章小结  40-41
4 毒气泄漏时人的心理及行为的调查研究分析  41-61
  4.1 问卷调查研究方案  41-45
    4.1.1 问卷调查研究目的  41
    4.1.2 问卷调查对象  41
    4.1.3 调查问卷的设计  41-45
  4.2 问卷调查研究的方法  45
  4.3 问卷调查统计  45-59
    4.3.1 员工个人信息特征  45-47
    4.3.2 员工所具备的相关知识概况  47-48
    4.3.3 员工接受安全教育状况  48-49
    4.3.4 员工行为、心理统计分析  49-59
  4.4 本章小结  59-61
5 毒气泄漏区域最佳疏散路线的确定  61-69
  5.1 FloYD算法  61-62
    5.1.1 最短路径  61-62
    5.1.2 Floyd算法步骤  62
  5.2 影响疏散时间的主要交通因素  62-63
    5.2.1 车流量  62
    5.2.2 道路通行限制  62-63
  5.3 最佳疏散路线计算模型  63-65
    5.3.1 通行时间的确定  63
    5.3.2 区域道路交通数据库的建立  63-64
    5.3.3 模型的建立  64
    5.3.4 算法的步骤  64-65
  5.4 最佳疏散路线计算实例  65-68
    5.4.1 疏散范围的确定  65
    5.4.2 示例在MATLAB上的实现  65-68
  5.5 本章小结  68-69
6 结论及展望  69-71
  6.1 结论  69
  6.2 展望  69-71
致谢  71-72
参考文献  72-76
攻读学位期间取得的研究成果  76

城市工业区毒气泄漏及应急疏散的研究

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