后果评价范文（精选9篇）
后果评价 第1篇
关键词：属性,水库溃坝,严重程度
0 引 言
我国现有水库8.5万座, 其中病险水库约占总水库数的36%, 数量非常之大。目前只能根据大坝风险大小的排序, 按轻重缓急进行大坝除险加固[1]。水库溃坝后果评价是综合溃坝后果的各种影响因子, 对溃坝后果产生的影响进行量化, 是水库大坝安全风险分析的一个重要组成部分, 同时也是提高大坝风险决策水平和大坝安全管理水平的重要基础保障, 是大坝除险工作必须要解决的关键问题。
我国对溃坝后果严重的研究起步不久, 目前已采用的溃坝后果严重评价方法主要是严重程度系数评价法[1]、模糊层次综合评价法[2]、灰色模糊综合评价法[3]和引入参照模型法[4]等, 这些评价方法均是基于数学模型的评价方法。本文尝试以属性理论为基础, 提出了针对水库大坝溃坝后果严重程度的属性综合评价法, 力图通过对多指标的综合评价来反映水库溃坝后果严重程度的严重属性。
1 水库溃坝后果严重程度评价指标及评价模型
1.1 指标体系及评价标准
水库溃坝后果包括溃坝导致的生命损失、经济损失及社会与环境影响[5]。据此, 构建由生命损失、经济损失和社会与环境影响3个要素层组成的溃坝后果评价体系, 其中生命损失要素包括对洪水严重程度的理解、洪水的严重性、警报时间和风险人口4个指标, 经济损失包括社会经济损失和间接经济损失2个指标, 社会与环境影响要素包括城镇、重要设施、文物古迹艺术珍品、河道形态、生物及生长栖息地、人文景观和工业污染7个指标。
选择适宜的评价分类标准是决定评价结果合理性的关键。首先把水库溃坝后果严重程度评价标准分为5个等级, 即极其严重、严重、中等、一般和轻微。然后参考已有的研究成果、我国实际情况和重大事故判断依据的有关法规, 同时结合洪水灾害的分类标准, 确定各指标的评价标准值, 见表1。
1.2 评价指标权重
将溃坝导致的生命损失、经济损失和社会环境影响3个方面作为溃坝后果综合评价的要素, 要素的权重参考李雷等利用1～9标度法计算的数值, 即生命损失的权重为0.737, 经济损失的权重为0.105, 社会与环境影响的权重为0.158[5]。各要素下的指标权重采用 (0, 1, 2) 三标度法的层次分析法确定, 这种方法的优点无需样本数据, 能将定性问题定量化处理的方法。
1.3 评级模型
属性综合评价系统是在属性集和属性测度理论的基础上提出的对实际问题的定性描述进行度量的一种属性识别理论模型。属性综合评价系统包括单指标属性测度、多指标综合属性测度和属性识别3个方面。本文建立溃坝后果严重程度属性综合评价模型, 判断水库溃坝后果属于哪一类评价类。
1.3.1 单指标属性测度
假设第x个水库的溃坝后果严重程度第j个指标测量值txj, “txj∈CK”表示txj属于第k类Ck, 即具有属性Ck的属性测度μxjk=μ (txj∈CK) 。设ajk～ajk+1为溃坝后果严重程度评价体系第j个指标的第k级评价分类标准取值区间。
令:
若dj=ajk0-bjk0, k0>1, 则:
对于定性型的社会与环境影响要素中各指标, 其属性测度为:
1.3.2 多指标综合属性
根据各指标的相对权重ωj和该指标具有的属性测度μxjk, 水库溃坝后果严重程度某个要素具有属性Ck的多指标综合属性测度μk即为:
1.3.3 属性识别分析
属性识别分析的目的是由综合属性测度μxk对x水库溃坝后果严重程度的级别做出判断。根据置信度准则, 对置信度λ (0.5<λ<0.7) , 如果:
则认为x水库的溃坝后果严重程度属于Cg0类严重, 即识别规则要求是强度所占较大的比例。
2 贵州省花溪水库溃坝后果严重程度评价
2.1 贵州省花溪水库概况
花溪水库位于贵州省贵阳市花溪区境内, 距贵阳市中心20 km, 处于南明河的上游河段, 是一座以防洪为主, 兼有城市供水、环境用水、发电等综合利用的中型水库。坝址以上控制面积为315 km2, 区间流域面积176 km2。保护贵阳市花溪区、小河区、南明区、云岩区等城镇及重要工矿区, 涉及人口80万人。花溪水库大坝下游为贵阳市, 是全省政治、经济、文化科教中心, 和西南地区重要的交通通信枢纽、工业基地、商贸和旅游服务城市, 人文地理气息浓厚, 名胜古迹众多。
2.2 花溪水库溃坝后果严重度评价
利用属性综合评价方法对花溪水库溃坝后果严重程度进行了评价, 现状评价指标值来源于相关的水库应急预案及水库文献。
按式 (1) -式 (6) 计算得到各个要素的属性测度, 得到生命损失、经济损失和社会与环境损失影响的各等级属性测度和多指标综合属性测度。再利用式 (7) 计算各要素及水库溃坝后果严重度分值 (如表2所示) 。并且根据置信度原则, 判断得出花溪水库溃坝的生命损失、经济损失和社会与环境影响损失严重程度属性均属于极其严重类。综合生命损失、经济损失和社会与环境影响损失结果, 得到的结论是溃坝后果严重程度综合属性属于极其严重类, 严重度分值为0.682。
从评价结果可以看出, 花溪水库一旦出现溃坝事件, 后果将十分严重。因此, 非常有必要采取适宜的措施减少水库可能溃坝带来的影响, 具体的措施概括起来有以下几个方面。
(1) 对花溪水库下游地区的脆弱性进行分析评价, 计算下游各地区对溃坝洪水的脆弱性指数。了解溃坝洪水对下游地区带来的影响, 从而制定应急措施来抵御的溃坝灾害, 增强下游地区的防御灾害的能力。
(2) 强化花溪水库的工程管理。花溪水库地处贵阳市的市区上游, 与阿哈水库、松柏山水库同称为“贵阳市头顶上的三盆水”。花溪水库最近一次的加固工程于2003年完成。但是大坝的加固工作并非一劳永逸, 需要切实落实大坝安全管理责任制, 重视大坝的日常管理, 积极推进大坝工程管理的规范化与现代化, 达到降低大坝溃决概率的目的。
(4) 加强水库大坝突发事件应急预案的编制。可行而有效的应急预案是预先制定行动方案, 通过减少下游人员伤亡和重大财产损失达到降低水库大坝风险的目的。应急预案可以提高防范溃坝等突发事件的能力, 规范灾害的应急管理和应急响应程序, 及时有效的实施应急管理和响应工作。
(5) 加强大坝安全的宣传, 提高下游群众的风险意识。经验表明, 要减少水库下游的可能溃坝洪水灾害的损失离不开公众的参与。需要通过人员培训、媒体宣传、应急预案教育等多种途径对公众进行宣传教育, 积极吸引公众参与, 真正增强公众风险意识, 提高公众的洪水严重程度理解能力及避险、逃生与救生能力。
3 结 语
本文对生命损失、经济损失和社会与环境影响三要素进行分析, 构建了水库溃坝后果严重程度评价指标体系, 提出一种新的基于数学模型的评价方法--基于属性理论的综合评价模型, 并对花溪水库为例进行了溃坝后果严重程度综合评价, 针对评价结果, 提出减少溃坝损失的一些措施。结果表明, 水库溃坝后果严重程度属性评价方法, 能够较好地评价影响水库溃坝后果的各要素严重程度和水库溃坝后果的综合严重程度, 从而能够为水库大坝风险分析提供依据, 也为大坝安全管理指明工作重点。
参考文献
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[3]赵利, 李昕, 罗显枫, 等.溃坝后果的灰色模糊综合评判研究[J].人民黄河, 2010, 32 (10) :113-117.
[4]江超, 盛金保, 彭雪辉, 等.农村水电站失事后果严重程度评价模型研究[J].中国农村水利水电, 2010, 0 (4) :143-145.
[5]李雷, 王仁钟, 盛金保, 等.大坝风险评价与风险管理[M].北京:中国水利水电出版社, 2006.
[6]文畅平.属性综合评价系统在岩爆发生和烈度分级中的应用[J].工程力学, 2008, 25 (6) :153-158.
后果三年级作文 第2篇
昨天，王老师带我们到操场吹泡泡，泡泡满天都是，五光十色，自由的飞扬着，是那么圆满，那么透明，那么美丽。我们多么希望在吹一次泡泡呀!王老师仿佛看出了我们的心思，大声告诉我们：“下午大家带上泡泡水，我们去吹泡泡!”同学们一听，立刻欢呼起来。
没想到以外的事情发生了，上音乐课的时候，几个同学调皮捣蛋，把书夹子里放上纸往地上吹，弄得满地都是大大小小的纸，简直不堪入目。王老师看见了，本来是一张阳光灿烂的脸，立刻变得乌云密布：“你们看看地上的纸，这那时教室，简直就是垃圾场!本来想带大家去吹泡泡，你们却不给自己争取机会!还玩什么玩?”
同学们听了，立刻傻眼了，像泄了气的皮球没了精神，真后悔这么做，可后悔也来不及了，事情已经发生了。
甲醇储罐区火灾后果危险性评价 第3篇
储罐是用于储存石油化工产品的装置容器,已经离不开人们的日常生活,如汽油储罐、甲醇储罐、丙酮储罐等,不仅仅为人们提供了能随时使用化学品及能源的方便,但也成为了一个个潜在的危险源。各类管道和储罐的主要事故是发生泄漏, 导致发生火灾爆炸,造成人员伤亡、财产损失。其中,甲醇储罐区潜在的事故危害因素主要有: 储罐区的高易燃性、储罐区的易爆性、职业中毒危害性、储罐受热膨胀危险性、储罐区静电易集聚性等。由于现实生产中各种事故隐患的存在,可燃液体泄漏后流到地面形成液池,或流到水面并覆盖水面,遇到火源燃烧而形成池火。池火灾主要通过热辐射对人员设备产生伤害,有毒的甲醇气体扩散到空气中也对工作人员的安全产生威胁。本文针对某公司储罐区甲醇泄漏情况进行模拟,设计池火灾模型评价方法进行事故后果分析,划分危险区域范围,分析各种热辐射强度情况下对周围环境造成的影响。
1甲醇泄漏引起的池火灾情景模拟
该公司从事的是石油化工产品的储运工作,将海上运油船的石油化工产品通过码头管道将油品装卸到储罐区中,并通过公路运输的方式将储罐中的油品发送到其他地区中。在储存过程中,采用卸船的方式将油品卸载到储罐中,在卸油的过程中卸船可能是出于高位、低位,甚至是零位,一般采用油泵的方法,通过鹤管将卸船上的油品通过管道泵入到储罐中。
甲醇泄漏的原因有: 甲醇沸点为64. 8 ℃ ,储罐内远高于外界的温度使甲醇液体加热成甲醇蒸汽,与此同时蒸汽压升高,挥发性越强; 一般的油泵、法兰、阀门连接处等由于腐蚀、高压、高温等危害,长时间使用后会出现 “跑、冒、滴、 漏”的现象; 在油品、化学品的装载过程中,甲醇难免会产生挥发; 设计的管道压力过小。
甲醇的爆炸极限为5. 5% ~44% ( 体积系数) ,如果罐内挥发出的甲醇不能及时稀释,管内空间相对密闭,在通风条件不理想的情况下,容易与空气形成爆炸性混合物。甲醇的引燃能量很小,如机械火星、明火、电气火花、高压静电放电和汽车排气管火星等的温度及能量都远远超过其最小引燃能量,混合物遇火源发生爆炸燃烧。甲醇粘度会根据温度升高而降低,流动增强,同时由于蒸气压的密度比空气的密度大,甲醇容易在水沟、 下水道等低洼处积聚与空气形成爆炸性混合物,遇到火源燃烧而形成池火,并有可能沿水沟、下水道等途径蔓延扩散。池火灾形成时,更容易使甲醇迅速蒸发扩散到空气中,甲醇的毒性对周围工作人员、救援人员的人生安全产生极大的威胁。
池火灾最主要的危害是热辐射对周围操作人员、设施设备等目标的危害,处于池外一定范围内在热辐射的影响下可能发生各种烧伤、灼伤事故[4]。距离液池中心某一距离( X) 处的热辐射强度计算公式为:为热传导系数,在无相对理想的数据条件时,可取值为1。Q为热辐射通量。
假设泄露的甲醇形成的池火灾的全部辐射热量由液池中心点的小球面辐射出来,则热辐射通量为一定值,所以入射热辐射强度与人员、设备到液池中心的距离成正比。本文主要是根据表1进行火灾损失估算[5]。
因此可以根据不同的热辐射强度对人体、设备造成的伤害不同,计算出不同入射热辐射强度条件下人员、设备与液池中心的距离,划分危险区域等级。
风速、温度通过当地统计资料获得,火灾危险性为甲级。 泄漏半径计算见下文。由此确定的泄漏事故情景如表2所示。
2热辐射总强度通量计算
液池燃烧时放出的总的热辐射强度通量为:
式中: dm/dt———燃烧速度,kg/( m2·s)
Hc———液体燃烧热,甲醇燃烧热为2690 k J/kg
r———液池半径,m
h———火焰高度,m
μ———效率因子,可取0. 13 ~ 0. 35
对于效率因子,基于安全的角度考虑,充分考虑到当真正发生池火灾事故时,潜在的发生最大伤害事故的设备损坏和人员伤亡损失。因此,在计算热辐射损失时,取效率因子的最大值为0. 35。
对于液池半径假设甲醇按储罐设计的最大容量进行泄露, 并全部泄露到甲醇储罐所在的罐区内,甲醇储罐为3000 m3内浮顶罐,安全设计使用容量为80% ,罐区周围有高1. 2 m,面积为4239. 4 m2的防火堤,在火灾中实际可用的防火堤面积为:
换算为圆的半径为:
对于燃烧速度,由于可燃液体的沸点常年高于环境温度, 用以下公式计算燃烧速度dm/dt[6]:
式中: Cp———液体的比定压热容,J/ ( kgx K)
Tb———液体的沸点,K
T0———环境温度,K
H———甲醇的气化热,J / kg
假设环境温度为20 ℃ ,即为293. 15 k,则有燃烧速度dm/ dt为:
对于火焰高度可按下式计算:
式中: ρ———周围空气密度,kg/m3
g———重力加速度,9. 8 m / s2
本案中火焰高度为:
因此,甲醇储罐泄漏池火灾热辐射总通量为:
3危险分区及泄漏的危险性评价
以当入射热辐射强度为I1= 37. 5 k W / m2时为例,计算出对应的人员、设备到液池中心距离:
计算不同热辐射强度所对应的到液池中心距离,得出热辐射强度与人员、设备到液池中心距离的关系如表3所示。
根据伤亡及财产损失划分危险区域范围如表4所示。
从以上分析可以看出,当甲醇某一储罐发生泄漏并形成池火灾模型时,在距离液池19. 83 m范围内的操作设备全部损坏,其中包括各种泵、其他储罐等,在10 s时间内有1% 人员死亡,当在该范围内时间超过1 min时,人员死亡率为100% ;
当在距离液池大于19. 83 m,小于24. 29 m的范围内时, 造成各种木材,包括各种植被、树木、木质器械等损坏,人员在该范围内停留时间10 s时,造成重大烧伤事故,当人员停留时间超过1 min时,人员100% 死亡;
当在距离液池大于24. 29 m,小于34. 35 m时,人员停留时间超过10 s的,造成1度烧伤,停留时间超过1 min时,人员死亡率为1% ;
当在距离液池大于34. 35 m,小于60. 72 m的范围内时, 及机械设计基本没有损害,人员在该区域停留20 s以上会感觉疼痛,但未必起水泡;
距离液池大于96 m的范围外基本没有感觉到任何热量, 为安全救援区。
4结论
甲醇泄漏易发生会发生在储罐、泵体、法兰、管道等处, 甲醇空气混合物遇火源极易发生燃烧爆炸,引起池火灾,对人员、设备造成不同程度的损失。火灾产生的总热辐射强度通量为。距离液池34. 35 m以内会造成重大伤亡; 距离液池34. 35 m以上60. 72 m以下会有轻度危险; 距离液池60. 72 m以外为安全区。
摘要：石油化工企业存在的最严重的事故后果主要为储罐泄漏导致发生的火灾爆炸的事故。由于装储工艺流程简单、装置设备少、事故类型少的特性,往往容易使操作人员形成侥幸心理,容易造成误操作及违规操作。运用池火灾模型对某公司的甲醇储罐区泄漏进行模拟分析,得出了当甲醇储罐泄露发生池火灾时,距离液池中心不同范围内,设备的损失情况与停留在该区域内人员伤亡情况,划分危险区域范围。
关键词：甲醇储罐,池火灾模型,泄露,危险性评价,热辐射
参考文献
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[5]董莉,刘茂,王炜.火球热辐射后果计算动态模型的应用[J].安全与环境学报,2007:4.
后果三年级作文 第4篇
我的手伸进口袋，指尖碰到了几个硬硬的、冰冰的硬币，想：买个吃吃吧。抬头，那玻璃罩上写：烤香肠一根一元五角!袋子里正好二元钱，看来是叫我买吧?当我拿出硬币时，突然响到老师叮嘱我们：“校门口的小摊上油炸食品，别买;里面都是致癌物质!”我一愣，再看那玻璃罩，不是沾上许多油腻，还有一块块不知名的瘢迹呢!再看那个卖油炸食品的手，接过世界上最脏的东西钱，接着没洗手，又去翻动香肠，多不卫生。即使没有致癌物质，也会有许多病菌的。嘴里想吃，心中不想买，愣着，手中都捏出了许多汗了，硬币上也有了暖意
“喂!没有钱就走开，别挡了我的生意!”那老板看我光看不动手，有一点儿沉不住气。我想：就吃最后这一次!尽管老师叮嘱仍在耳边，可我毕竟抵挡不住美食的诱惑，递上钱买下了这烤香肠。牙一咬香肠，顿时一股油油的汁水溢了出来，甜甜的，多好吃啊!
后果评价 第5篇
关键词：油气平台,事故后果,严重度,模糊综合评价法,层次分析法
目前, 海上油气勘探开采平台已经成为海上常见的离岸建筑物群。由于海上油气平台内部可燃物及用电设备多、人员集中、结构复杂, 一旦发生火灾, 不仅会造成巨额财产损失和重大人员伤亡, 还会因大量原油泄漏导致严重的海域环境污染。如1988年7月6日, 英国北海Piper Alpha平台爆炸, 造成165名工人和2名救援人员丧生, 整座平台彻底摧毁;2009年11月1日, 澳大利亚金伯利海岸以北约250 km的帝汶海上一钻井平台在原油泄漏约10周后引发大火, 污染范围达1.5 km2;2010年4月20日, 墨西哥湾一名为“深水地平线”的钻井平台爆炸起火沉没后不断漏油, 造成11人死亡, 并在4个多月后又再次发生爆炸起火;2010年6月18日, 埃及红海海滨城市胡尔加达附近海域也发生海上原油泄漏事件。
这些举世震惊的恶性事故引起了全球对海上油气平台火灾风险研究的关注。鉴于风险是事件发生的概率与其后果严重度的乘积, 相较之交通事故等风险, 海上油气平台火灾可谓是小概率事件了, 因此火灾事故后果的严重度将对其火灾风险起决定作用。为降低平台的火灾风险, 减少人员伤亡、财产损失和环境破坏, 强化海洋石油开发的安全作业, 急需建立一种火灾风险管理决策支持系统, 对火灾风险尤其是火灾事故后果的严重度作出正确评判, 从而采取合理的防范措施。
1 模糊综合评价法
模糊综合评价法的运行流程, 如图1所示。
2 海上油气平台火灾事故后果的模糊综合评价
2.1 建立因素集
建立因素集即确定反映事故后果严重度的评价指标。国内外相关文献的研究成果表明, 评价海上油气平台火灾事故后果的严重度涉及到多项因素。根据Ravichandra Pula等人的研究, 海上油气平台火灾风险评估修正模型由火焰、辐射、爆炸、烟气毒害和人员伤亡5个子模型组成。根据华泰保险公司的《钻井平台一切险》中关于“承保范围”条款的规定:钻井平台一切险负责赔偿财产保险的一切直接物质损失或损坏免赔额, 因此, 财产损失也是考量后果严重度的一项重要指标。
笔者筛选了5个主要评价因素组成模糊综合评价因素集U={u1, u2, u3, u4, u5}, 其中u1表示人员伤亡, 用死亡人数和重伤人数来考量, 分别记作n1和n2;u2表示财产损失, 用直接财产损失来考量, 记作L;u3表示扩散范围, 指的是辐射热等火灾爆炸产物的波及范围, 记作r;u4表示环境污染, 参阅环境保护部门的相关资料, 可从区域生态功能、对当地经济社会生活的影响、主要水源地取水中断、跨行政区纠纷等方面来考量该因素;u5表示毒害程度, 在此借用毒理学上的半数致死量LD50来考量。该参数常用毒害物质的质量与试验生物体重之比来表示, 单位mg/kg。根据摄入人体途径的不同, 又可将毒害程度分为经呼吸道吸入、经皮肤渗入和经口部摄入人体3类, 分别记作LD50r、LD50s和LD50m。
2.2 建立评语集
建立评语集即确定评价事故后果严重度的等级划分。如依据伤亡人数和直接经济损失等因素, 中国石化集团将失效后果严重度分为特大、重大和一般事故3个等级;安全生产监督管理部门将生产安全事故划分为特别重大、重大、较大和一般事故4个等级;公安机关消防机构将火灾等级划分为特别重大、重大、较大和一般火灾4个等级;环境保护部门将环境污染事件划分为特别重大、重大、较大和一般环境事件4个等级。
在借鉴上述行业分级标准的基础上, 结合笔者的研究目的, 确定评语集V={v1, v2, v3, v4 }, 其中v1表示特别重大事故, 危险等级为Ⅰ级;v2表示重大事故, 危险等级为Ⅱ级;v3表示较大事故, 危险等级为Ⅲ级;v4表示一般事故, 危险等级为Ⅳ级。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级后果的严重度依次递减, 即Ⅰ级最危险, Ⅳ级最安全。
因素集U与评语集V的对应关系如表1所示, 表中的①、②、③均为“或”的逻辑关系。
2.3 建立隶属函数
被评价因素对各评价等级的隶属度不同, 确定隶属度的方法也有多种, 如模糊统计法、Delphi法、五点法、待定系数法、专家打分法、对比排序法、推理法等。如何确定隶属函数, 目前理论界尚无一个完全客观的评定标准, 笔者选用较为常见的线性分布函数作为本综合评价的隶属函数。其原理如下:相邻等级以等差值递减或递增, 当确定某因素对某等级的隶属度为1时, 该因素对其他等级的隶属度就可按照同等的相差程度来确定。例如笔者的评价等级分为4级, 则线性隶属度的等差为0.25。
2.4 确定权重
在模糊综合决策中, 权重对综合评价结果是至关重要的, 对于同一组隶属函数, 输入不同的权重就会输出不同的综合评价结果。因此要合理确定因素 (评价指标) 的权重, 使其正确地体现因素对评价对象的贡献率。常用的权重确定方法主要有变异系数法、相关系数法、特征向量法、夹角余弦赋权法、熵值法、模糊协调决策法、主客观综合赋权法等。由于海上油气平台研究是个相对较新的领域, 评价因素原始数据的定量程度不足, 因此笔者采用定性与定量分析相结合的层次分析法确定权重。
AHP的主要步骤, 如图2所示。
在因素两两比较构造判断矩阵之后, 若涉及的因素较多, 可在计算机数学软件的辅助下完成繁复的计算。用MATLAB可计算出判断矩阵的最大特征根λmax和特征向量, 此时需进行一致性检验, 以保持评价者对多因素评价时思想逻辑的一致性, 使各评价之间协调一致, 避免出现内部自相矛盾, 也是确保评价结论可靠的必要条件。一致性检验的经验判据为判断矩阵的一致性比率CR=CI/RI0.10。其中, RI为随机构造的正反矩阵的平均随机一致性指标;CI为矩阵的相容指标, 用来衡量判断矩阵的不一致程度, 当CI=0时, 判断矩阵是完全一致的, 即n为最大且唯一特征根;CI的值越大, 判断矩阵不一致的程度越严重, 见式 (1) :
undefined (1)
2.5 模糊合成算子的选择
目前模糊综合评价实践中常用的合成算子有M (∧, ∨) 、M (, ∨) 、M (∧, ♁) 、M (, ♁) 四种。结合模糊综合评价的特点, 对四种常用的模糊算子进行分析, 只有乘与有界和算子M (, ♁) 属于“加权平均型”算子, 既没有取下运算, 也没有取大运算, 因而在决定各因素的评价对等级vj的隶属度时, 考虑了所有因素ui的影响, 而不是只考虑对bj影响最大的指标, 在R阵数据信息的利用上相比是最优的。同时, M (, ♁) 算子使得wi切实起到了代表各指标重要程度的作用。所以, 在对海上油气平台事故后果严重度进行模糊综合评价时选用M (, ♁) 算子。
2.6 合成模糊矩阵
按B=W。R合成权重向量矩阵与单因素评价矩阵, 得到向量 (b1, b2, b3, b4) 。根据模糊模型识别的最大隶属度原则, 即bj=max{bj: 1j4}, 模糊综合评价的结果相对隶属于bj。
3 应用实例
现以某海上油气平台为例进行验证分析。此平台长约200 m、宽150 m, 作业深度约达4 000 m, 最多可同时容纳80人, 所在城市为中型滨海工业城市。
3.1 构建模糊关系矩阵
根据该平台的已知条件和表1中评价因素与等级的对应关系, 确定集合U中5个评价因素对评价等级隶属度向量。以u2“财产损失”为例, 如此规模的平台一旦发生火灾事故, 其直接经济损失势必高达上亿元。因此, u2对评价等级“Ⅰ级, 特别重大事故”的隶属度为1.0, 则依照0.25的等差递推, 对“Ⅱ级”的隶属度为0.75, 对“Ⅲ级”的隶属度为0.5, 对“Ⅳ级”的隶属度为0.25。因此, 可得单因素评价向量R2= (1.0, 0.75, 0.5, 0.25) 。其余各因素可依此法类推, 得到隶属度矩阵 (即模糊关系矩阵) R, 见式 (2) :
将行向量逐一归一化处理后, 得式 (3) :
3.2 确定指标权重向量
算例的层次结构只有一级5个因素, 通过两两比较, 可得到判断矩阵A, 见式 (4) :
利用MATLAB软件将矩阵A进行归一化处理, 并计算其最大特征根与特征向量, 得λmax=5.022 7, 其特征向量为 (2.347 7, 1.273 1, 0.197 1, 0.710 6, 0.471 7) , 经归一化处理, 得权重向量W= (w1, w2, w3, w4, w5) = (0.469 5, 0.254 6, 0.039 5, 0.142 1, 0.094 3) 。
进行一致性检验, 有CI=0.005 68。已知n=5时RI=1.12, 则CR=0.005 10.10。所以, 判断矩阵A的结果可以接受, 求得的权重值可以使用。
3.3 模糊综合评价
合成指标权重向量和模糊关系矩阵, 得综合评价结果向量B, 见式 (5) :
按照最大隶属度原则, b2=max{bj:1j4}。因此综合评价的结果是该海上油气平台的火灾事故后果严重度为Ⅱ级, 重大事故。据此结论可制定相应的预案、采取相应的防范措施。
4 结束语
笔者将模糊综合评价法应用于海上油气平台火灾事故后果严重度的评价中, 结合层次分析法等多种决策理论, 并辅以MATLAB等科学计算软件, 合理高效地确定海上油气平台火灾事故后果的严重度等级, 为其火灾风险管理提供决策依据。
参考文献
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后果评价 第6篇
氯气通常以液态存于钢制储罐内[1]。由于储罐受到腐蚀或外力等诸多因素的破坏,一旦氯气发生泄漏扩散,不仅会导致周围人员的中毒和企业的重大损失,而且会对社会的安定性造成影响。因此,对氯气泄漏扩散空间模型的建立以及氯气中毒后果的评价成为研究热点[2,3,4,5]。重气是指泄漏到大气中以气态或气溶胶状态存在的比空气重的准气态物质,如氯气、氨气、液化天然气(LNG)等。因氯气属于重气的一种,故对重气泄漏扩散的研究也适用于氯气。当前,对气体泄漏扩散过程的研究主要有理论研究和试验研究两方面:理论方面,主要是针对重气泄漏扩散的物理过程,建立气体扩散体系和相对应的数学模型、后果分析和评价模型等; 试验方面,得到气体泄漏扩散的初始数据,为建立数学模型、验证数据资料提供帮助。
本文综述了氯气泄漏扩散过程及后果评价的研究成果,以期为氯气泄漏防治提供一定的参考。
1氯气泄漏扩散的试验研究
1.1现场试验
现场试验分全尺寸试验和缩比试验两类,其中,全尺寸试验为物质泄漏扩散规律的研究提供了宝贵的资料,至今国内外研究人员仍沿用现场试验的数据来验证数值模拟试验和实验室数据的准确性。
1.1.1全尺寸试验
全尺寸试验是在真实的地形、气象条件场景下,利用试验物质再现事故场景的方法来研究物质泄放后的扩散规律,可获取准确可靠的原始数据, 为理论研究提供数据保证。全尺寸试验与其他试验方法相比需要大量的科研经费和巨大的工作量,需要多个研究机构和团队来共同实现。在1970~1980年间,美英两国的研究机构将LNG设为泄漏物进行了多次全尺寸试验,得出了LNG的扩散规律。在20世纪80年代初,由欧洲委员会资助进行了Thorney Island[6,7,8]等一系列重气泄漏扩散大规模现场试验, 获取了大量重气云在粗糙地形下发生瞬时泄漏扩散的原始数据。后来,在Thorney Island试验的基础上又进行了进一步的扩散试验,得到了宝贵的试验资料。这些资料为开展重气泄漏扩散规律的研究奠定了基础。美国Lawrence Livermore国家实验室设计的Burro试验,重点研究了LNG的蒸发扩散规律。 Thorney Island试验和Burro试验的结果得到了专家学者的认可,成为研究气体泄漏扩散情况时进行验证、误差估计的依据[9,10]。
全尺寸试验在完全真实的环境条件下进行, 不用任何的假设条件,对于物质扩散机理的基础理论研究和模拟试验具有十分重要的意义。但全尺寸试验也存在一些缺陷,如前期需进行大量准备工作,试验期间需投入大量的人力和物力,对于危险物质进行试验时,一旦气象条件出现意外情况,很可能导致不可控的后果,且天气情况和地形条件受到多种因素的影响,很难使试验重复进行。
1.1.2缩比试验
缩比试验是在全尺寸试验的基础上,按照一定的比例,规定试验场景的尺寸和参数,以达到缩小全尺寸试验的目的。两者的基本原理是相似的, 即运动相似、动力相似。对于重气流体均需考虑重力作用,即满足原型和模型的Froude数相同的条件,泄漏数据可通过缩比试验所得数据结合一定比例换算得出。缩比试验能良好地模拟出重气扩散的真实场景。Dandrieux[11]等以氯气为介质,采用缩比试验研究了水幕对可溶性有害气体扩散效率的影响,较为真实地模拟出了氯气在现实环境下的扩散规律。Hall等[12]用氟化氢进行了缩比试验,并创新性地提出了新的研究方向。与全尺寸试验相比,缩比试验具有尺寸小、试验物质用量少、对于一些危险物质的泄漏潜在风险小、试验周期短、效率高等优点。由于相似准则存在一定的影响因素,加之缩比试验器材制造上有误差,故缩比试验的精度比全尺寸试验要低。另一方面,缩比试验与现场试验一样,具有无法重复的缺点。
1.2实验室模拟
现场试验耗时耗力,并且试验条件具有不确定因素。随着实验室的发展和完善,以及现场试验数据的积累,国内外许多实验室已经开始进行模拟危险气体扩散的研究[13]。
实验室模拟与缩比试验的方法近似,都是在一定范围内对真实气体泄漏扩散场景的模拟。由于现场试验受到诸多条件的限制,目前研究重气扩散的主要试验方法是实验室模拟,其中应用最多的是风洞和水槽模拟试验。相对于全尺寸试验和缩比试验而言,实验室模拟操作简单、可重复性高、试验条件可控性好,它不仅能直观地了解重气的物理扩散过程,更可清楚地掌握扩散规律和扩散趋势,为以后的模型设计提供有力支持。
1.2.1风洞模拟试验
风洞模拟试验与缩比试验不同,需要严格遵照相似准则,在等比例缩小物理模型的基础上,还要满足实际物理过程的科学合理性,对于大气边界层的模拟,模型与原型的Reynolds数、Rossby数、 Prandtl数、Richardson数和Eckert数需分别保持一致。该试验方法具有现场观测的真实性和数学计算的可预测性等优点[14]。
国外研究风洞模拟试验最早,并有很多研究成果,Krogstad等[15]通过风洞试验模拟发现建筑物会相应阻挡重气扩散。Meroney[16]以LNG为泄漏物,模拟出了重气高架释放和地面释放的扩散过程,有助于LNG泄漏扩散的研究。
周洪昌等[17]设计了风洞模拟试验,利用1/250的模型研究了在城市街道中汽车尾气排放物的扩散过程,考虑了建筑物、风速、风向、人群等因素之间的关系。试验证明了城市中大气边界层的数据与风洞模拟边界层非常接近,由于平行风与正交风的共同作用导致污染物浓度不满足叠加原理,误差很大。张林霞等[18,19]以川渝地区含硫气田为研究对象,进行了假设发生井喷事故时H2S扩散的风洞试验,将H2S扩散情况进行了比较分析,对含硫井田作业安全提出了宝贵建议。姜传胜等[20]对比了气体泄漏扩散的风洞试验模拟结果与SLAB模型的计算结果,发现两种结果相一致,即风速大小对重气连续泄漏扩散产生一定的影响。为了研究障碍物(建筑物)与植物对重气扩散的影响,刘国梁等[21]进行了风洞模拟试验,在变形源假设的基础上,阐述了重气的扩散规律。
1.2.2水槽模拟试验
水槽模拟是利用液体在水槽中的流动来模拟气体扩散的方法。水槽模拟的可视化效果好,可以清晰地观察到气体扩散的整个过程。宣捷[22]利用水槽模拟法方法来模拟大气环境下中性气体污染物的扩散过程,取得了较好的效果。秦颂等[23]利用水槽模拟法模拟重气扩散,证明了水槽模拟的可行性。国外也有利用水槽模拟方法来模拟重气扩散的研究。在模拟中性气体方面,水槽模拟具有操作简单、可重复性好、可信度高等优势,但水和重气在运动黏度和比热容方面差异较大,模拟重气扩散的可靠度还有待检验。
1.3小结
总体而言,无论是现场试验研究和实验室模拟研究,在试验中均存在条件不可控、重复性不佳、人力和财力耗费高等缺点,因此均难以普遍开展,即使利用其他混合气体来替代所研究气体,也难以获得预期的效果。随着数值分析方法的逐渐成熟和计算机技术的迅速发展,未来的研究重心将逐渐转移到气体扩散模型的开发和应用上。
2氯气泄漏扩散的数学模拟
在有关泄漏扩散数据的基础上,国外研究人员发明了唯象模型(Empirical Model,EM)、箱模型(Box Model,BM)、浅层模型(Shallow Layer Model,SLM)和计算流体力学模型(Computaional Fluid Dynamic Model,CFDM)4种扩散模型,并以此为基础,衍生出上百种数学扩散模型来研究重气云泄漏扩散的规律。
2.1国外研究
2.1.1 EM
EM是指通过一系列图表或者简单关系式来描述扩散行为的模型。Briter和Mc Quaid通过对重气泄漏扩散的研究,在处理和积累大量重气扩散试验数据的基础上,按无因次形式将数据绘制成曲线或列线表,提出了B&M模型[24]。德国开发的VDI模型与B&M模型的处理方法很相似[25]。EM比较简单,使用范围窄,只能当作普通的筛选模型,在预测粗糙度大的地表重气扩散时效果欠佳。
2.1.2 BM
van Ulden[26]观察到重气气云下沉的现象,针对瞬间泄漏重气云团,对高斯扩散模型进行改进, 考虑了气云的重力下沉,提出了BM的概念。BM将重气比作一个圆柱形箱,假定浓度、温度和其他场在某些空间范围内的场分布是均匀的,而其他分布的参数均为零。该模型能预测重气云团的总体特征如平均半径、平均高度和平均气云温度,而不考虑空间上的其他细节特征。该模型具有简单、计算量小、易于操作等优点,在平坦地形条件下的扩散预测结果和试验结果相一致。但必须假设速度、浓度为简单分布,而通常情况下均为不连续条件,故不适用于存在障碍物或者复杂地形情况下的模拟。
2.1.3 SLM
SLM是对重气扩散的控制方程加以简化来描述其物理过程。由于垂直方向上重气的抑制作用以及近似均一的速度,它是基于浅层理论(浅水近似)推广得到的[27],主要包括质量、组分、动量和能量守恒偏微分方程。如果其他量增加到动量方程,还可用于山地等复杂地形上的重气扩散。SLM具有计算量小、运算速度快的优势,在复杂计算的工业项目中得到广泛应用。同时,它能真实地模拟重气烟云扩散的过程,且预测结果比BM更加准确可靠,因而得到一些国家环保机构的推荐[28]。
2.1.4 CFDM
CFDM是以数值计算为基础,通过建立一定条件下的基本守恒方程,再结合时间流动问题给出初始条件和计算边界条件,通过模型计算网格的划分和计算域的离散化使得控制方程组封闭,可有效克服BM在模拟计算重气泄漏扩散受重力和大气环境影响时存在的缺陷。与此同时,CFDM相比其他模型具有更为优越的计算方法和精度。CFDM模拟了气体的非定常湍流过程,最初由England等[29]提出,主要用于模拟重质气体在三维空间内的流动扩散。在此基础上,Hanna等[30]应用FLACS软件建立3D模型,模拟计算储罐内氯气泄漏扩散的事故场景,发现氯气在平坦地形扩散速度较快,导致事故的严重程度加重。CFDM不仅能模拟平坦地形下氯气的泄漏扩散情况,也能得出复杂地形下氯气的扩散规律。这种基于Navier-Stokes方程的三维CFDM的模拟计算方法,可以较好地模拟出重气云泄漏扩散的过程,得到各气体扩散参数的数据。
2.2国内研究
我国对于化学物质泄漏机理及其扩散规律的研究相对于其他各国较晚,但也取得了很多成果。 丁信伟等[31]在总结大量前人研究的基础上,对比分析了不同气体计算模型的优势和局限性,并详细阐述了不同模型的适用范围,同时指出了危险气体扩散的研究趋势。
潘旭海等[32,33,34,35,36,37]基于泄漏的发生机理及扩散动力学过程,归纳出7种影响危险化学品泄漏扩散的主要因素,如泄漏源所在位置、地形等;此后,根据7种影响泄漏扩散的主要影响因素,获得了16种事故性泄漏扩散模式,并根据各泄漏扩散情形下的初始条件,建立了危化品泄漏源强量化模型。
考虑到高斯模型和重气模型等扩散模型在模拟管道天然气泄漏扩散时的局限性,李又绿等[38]加入了重力和水平风速来修正边界条件,建立起更适用的天然气泄漏的扩散模型,获得了与实际泄漏更贴近的管道天然气泄漏扩散规律。
此外,魏利军等[39,40,41]采用CFDM探讨和分析了重气扩散的紊流模型。冯志华等[42]对缩比试验和风洞实验的大气稳定度、速度、气流紊流程度对气体流动的影响进行了重点研究,详述了各试验参数的求解方法和计算原理。张元兴[43]对盒子模型与高斯模型进行了探讨和分析,较真实地反应出重气云团的扩散过程,提高了定量计算的精确度。
2.3小结
当前,对氯气泄漏扩散模型的研究还缺乏系统性,大部分以理论推导为主,且对影响泄漏扩散因素的研究主要是独立的单因素研究。前人所建立的氯气扩散模型也大多以高斯模型为基础,由于高斯模型非常敏感于扩散环境的瞬变,且具有较差的适应性,所以在地形比较复杂的条件下误差将明显增大。虽然已有学者对氯气泄漏扩散模型的研究取得了卓有成效的成果,但是模拟结果与实际情况下的数据仍有不小的误差,所建立模型的适用条件较差,可信度也较小。
3氯气泄漏扩散的后果评价
泄漏扩散事故的后果评价可提前分析事故发生的可能性和严重程度,给出较为科学合理的评价结果,指导事故应急预案的编制,已经成为安全评价中普遍使用的方法[44]。
秦言杰等[45]指出,氯气发生瞬时泄漏时在空间范围内的扩散是一个动态过程,随着时间的推演不断发生改变,在不同的时间点,相同地理位置的氯气浓度是不同的。随着时间的变化,氯气泄漏后依次出现致死区、重伤区、轻伤区、吸入反应区, 并且液相泄漏致死区和重伤区下风向达到的距离是气相泄漏的3~5倍。运用DNV公司SAFETI软件模拟了氯气发生泄漏扩散后引起中毒事故的后果,指出一旦发生液氯容器泄漏,应改变泄漏孔位置,使其位于气相空间,以减少泄漏危害区域。
席学军等[46]将动力学理论引入到气体的扩散研究中,对城市地区发生的毒气扩散事故进行了数值模拟,研究了毒气发生扩散后周边居民的中毒反应,并对事故后果进行了定量评价,从毒气扩散的本质上分析了事故的发生原因。
此外,一些研究人员将高斯烟雨模型和事故风险概率这两种研究方法相结合,分析了储存在压力容器内液氯泄漏事故的后果,按照一定标准得出了评价结果。
通过对氯气泄漏扩散机理和规律的研究可以得出:一旦发生氯气泄漏扩散的严重事件,应在最短的时间内以最大的效率有序地实施救援,保障生命和财产安全,保护环境,把突发事件造成的损失降低到最低程度。
4结语
a)目前,我国对模型的理论研究较少,主要是针对己有模型的二次开发和数值论证。北美和西欧拥有比较成熟的重气扩散数学模型。由于重气扩散的复杂性,国外现有模型并不能全面解决我国在化工领域中遇到的诸多问题,如井喷重气扩散的预测。因此,必须针对中国特有的一些重气扩散建立专属知识产权的数学模型。
b)国内外不同层次数学模型的精度皆有待于进一步提高,特别是CFDM精度的提高;而CFDM高精度的可用性在一定程度上受制于高性能计算机硬件的可用性。
后果评价 第7篇
本文通过建立定量风险评价方法池火火焰与辐射强度模型以及蒸气云爆炸 (VCE) 模型仅对酒精储罐火灾、爆炸产生的对人伤害和建筑物破坏程度进行研究, 并分析火灾、爆炸不同程度的影响范围, 为某试验装置的水蒸汽供应系统酒精储罐的安全设施设计或工艺平面布局提供依据。
1 建立可燃液体池火火焰与辐射强度、蒸气云爆炸的数学模型
1.1池火火焰与辐射强度数学模型
(1) 燃烧速度确定。当液池中可燃液体的沸点高于周围环境温度时, 液体表面上单位面积的燃烧速度dm/dt的计算公式为[1]:
式中, dm/dt单位表面积燃烧速度, kg/m2s;Hc液体燃烧热, J/kg;Cp液体的定压比热, J/kgK;Tb液体的沸点, K;To环境温度, K;H液体的气化热, J/kg。
(2) 热辐射通量。液池燃烧时放出的总热辐射通量的计算公式为:
式中, Q总热辐射通量, W。
(3) 火灾损失。不同入射通量造成伤害或损失的情况见下表[2]。
2 酒精储罐池火火焰与辐射强度、蒸气云爆炸的研究
给定某试验装置的酒精容器间的尺寸为8m12m16m, 酒精储罐的工作压力6MPa, 工作温度-30℃~+40℃, 容积15m3, 容器内径1800mm。
(1) TNT当量的确定。酒精储罐容积15m3, 酒精密度0.79g/cm3, 按80%充装系数, 计算燃料的总质量:Wf=150.791030.8=9480kg;取地面爆炸系数:β=1.8;蒸气云的TNT当量系数:A=4%;酒精的燃烧热:Qf=26749kJ/kg;TNT的爆热:QTNT=4520kJ/kg。
(2) 死亡半径R1。可以计算出:
(3) 重伤半径R2。可以计算出:
△P2=0.4344;Z2=1.07;R2=1.07 (403945201000/101300) 1/3=1.0756.48=60.4 (m)
(4) 轻伤半径R3。可以计算出:
△P3=0.168;Z3=1.95;R3=1.95 (403945201000/101300) 1/3=1.9556.48=110.1 (m)
(5) 结果分析。该酒精储罐发生蒸气云爆炸时, 相当于4.0TTNT的爆炸威力, 其死亡半径为22.9m, 重伤半径为60.4m, 轻伤半径为110.1m。
3 结束语
总之, 对某试验装置的水蒸汽供应系统的酒精储罐的火灾、爆炸危险性, 通过采取上述措施后, 能够较大的减少事故造成的损失以及人员的伤亡, 但在日常监管中, 仍应加强监督管理, 确保试验装置的正产运行。
摘要：某试验装置的水蒸汽供应系统中使用的燃料酒精属于易燃易爆性物质, 一旦发生事故, 有可能造成人员伤害、试验装置破坏, 影响试验系统的正常研究, 本文通过火灾、爆炸理论建立池火火焰与辐射强度、蒸气云爆炸数学模型, 仅对某试验装置酒精储罐的火灾、爆炸事故后果进行研究, 确保试验装置的正常运行。
关键词：酒精储罐,火灾,爆炸,危险性,研究
参考文献
[1]李美庆, 董国强等编.安全评价员实用手册.北京:化学工业出版社, 2007[1]李美庆, 董国强等编.安全评价员实用手册.北京:化学工业出版社, 2007
后果评价 第8篇
多数学者在研究煤层底板突水风险评价程度时片面地以煤层底板突水事故发生概率来代替。基于现代灾害风险理论, 笔者认为煤层底板突水风险评价程度应该包括煤层底板突水事故发生概率和煤层底板突水事故后果严重度两部分内容[1]。煤层底板突水事故后果严重度评价研究是煤层底板突水风险评价研究的重要内容, 目前国内外对这项内容的研究基本处于空白, 本文正是应用地理信息系统 (Arc GIS9.3) 和专家打分层次分析法 (ECM-AHP) 相结合对煤层底板突水后果严重度来进行分级研究[2], 具有重要的理论和现实意义。
1 地理信息系统和专家打分层次分析法
地理信息系统 (Arc GIS9.3) 具有超强的数据管理和空间叠加分析等功能, 能够处理多影响因素、条件不明确、信息量巨大的空间信息, 利用Arc GIS9.3的空间叠加分析功能对输入的评价指标数据进行相应的计算, 能够以可视化图形的方式给出各评价指标的子专题图和煤层底板突水后果严重度复合叠加分级区划图[3], 是进行科学管理、分析决策的有力工具。
20世纪70年代, 美国运筹学家T.L.SAATY提出了一种对存在不确定性因素以及一些主观信息的问题作出决策的简明有效的方法层次分析法 (AHP) , 基本原理是将评价系统有关替代方案的各种要素分解成目标层、准则层、方案层, 在此基础上进行定性和定量的决策分析。煤层底板突水问题具有诸多不确定性因素的特点, 本文正是结合专家打分法, 运用专家打分层次分析法 (ECM-AHP) 确定煤层底板突水后果严重度各评价指标的权重值。
2 煤层底板突水后果严重度评价数学模型
通过Arc GIS9.3将矿区划分成有限个小单元, 计算每个小单元的突水后果严重度评价综合指数, 将综合评价指数等差分级, 作出矿区底板突水后果严重度分级区划方案。本文采用赋权求和公式作为煤层底板突水后果严重度评价综合指数计算的数学模型, 即:每个小单元的突水后果严重度评价综合指数为n个评价指标的加权值和。
式中, Dm为第m个单元突水后果严重度评价综合指数;Wi为评价指标的权重;Ri为评价指标的分级评分值;n为评价指标数目。
3 评价指标的确定
3.1 评价指标的选取
通过对煤层底板突水机理和尾矿库溃坝等领域的后果严重度评价过程进行深入分析[4], 笔者创造性地提出从“施体”和“受体”2个方面选取评价指标对煤层底板突水发生的后果严重度进行评价。“施体”是煤矿井下采掘空间底板突水发生的主动因素;“受体”是煤矿井下采掘空间底板突水发生的被动因素[5]。
笔者作出如下假定: (1) 将评价对象限定为煤层开采空间; (2) 将突水后果严重度的大小限定为突水发生造成的生命、经济损失值的大小; (3) 在分析某一指标影响的时候, 限定其他指标条件相同。
经综合考虑, 笔者决定选取强水源补给和岩溶水压2个“施体”指标;选取采厚、工作面斜长和煤质3个“受体”指标。
(1) 强水源补给情况分析。工作面一旦发生底板突水, 若水源补给充足, 则空间充水的量大, 甚至充满工作面, 造成巨大损失;若水源补给不足, 则不会造成巨大的损失。
(2) 岩溶水压分析。水压是底板突水的动力, 在逃生时间一定的情况下, 岩溶水压越小, 人员逃生的机会越大;反之, 人员逃生的机会越小。
(3) 采厚分析。假定突水淹没的煤炭量无法收回, 采煤工作面斜长和推进步距一定的情况下, 煤层越厚, 损失的煤炭就越多;反之, 损失的煤炭就越少。
(4) 工作面斜长分析。从生命损失和设备损失值来分析, 采煤方法相同的前提下, 工作面斜长越长, 所用到的支护等设备越多, 人员也相对较多, 一旦发生底板突水淹井事故, 则损失值越大;反之, 损失值越小。
(5) 煤质分析。结合前述对于采厚的分析, 被淹煤量一定的情况下, 煤质越好, 突水造成的经济损失值越大;反之, 突水造成的经济损失值就越小。
综上所述, 选定强水源补给、岩溶水压、采厚、工作面斜长和煤质作为煤层底板突水后果严重度评价的5个评价指标。
3.2 评价指标的分级及评分
借鉴地下水脆弱性评价的DRASTIC评价思路[6], 对强水源补给情况、岩溶水压、采厚、工作面斜长和煤质5个评价指标进行分级评分, 分级评分的方式是征询现场专家、科研院所以及高校学者等的意见, 进行专家打分。本文通过对相关领域6位专家的打分进行综合分析, 建立了5标分级及评分表 (表1) 。
4 评价指标权重确定
采用ECM-AHP法确定煤层底板突水后果严重度评价指标的权重值。煤层底板突水后果严重度评价的层次结构模型如图1所示。征询现场专家、科研院所以及高校研究学者等的意见, 对影响底板突水后果严重度的各评价指标进行打分, 打分标准依照T.L.SAATY创立的1~9标度方法[7]。根据每个评价指标在突水后果严重度评价中所起作用进行相对重要性评价, 给出每个评价指标的量化分值, 根据最终累计得分, 进行各指标间的总分比较, 形成专家对各评价指标的评判集, 由此构建AHP的判断矩阵, 详见表2表4。
层次分析法的计算通过MATLAB7.0来实现。计算得出各评价指标的权重:强水源补给情况为0.254 0, 岩溶水压为0.154 5, 采厚为0.175 9, 工作面斜长为0.272 9, 煤质为0.142 7。判断矩阵的随机一致性比例小于0.1, 判断矩阵具有令人满意的一致性。
5 煤层底板突水后果严重度评价分区
仔细分析煤层底板突水机理和矿区各评价指标的实际情况, 通过Arc GIS9.3软件作出矿区煤层底板突水后果严重度评价各评价指标的子专题图, 利用Arc GIS9.3强大的空间叠加分析功能将矿区子专题图叠加成复合叠加图, 将矿区划分成有限个小单元, 在Arc GIS9.3中实现各单元的赋权求和数学模型计算得出各单元的突水后果严重度评价综合指数, 依据评价综合指数的大小确定各单元的突水后果严重度。综合指数越大的单元, 煤层底板突水后果严重度就越大;反之, 底板突水后果严重度就越小。需要指出, 煤层底板突水后果严重度评价综合指数不表示煤层底板突水后果严重度的绝对大小, 它是一个相对的概念。
在Arc GIS9.3中将各单元的评价综合指数进行等差间隔重分成5个区间, 相应每个区间内煤层底板突水后果严重度定为一个特定等级, 然后用不同的颜色分别代表不同的等级在矿区平面图上显示即可生成矿区煤层底板突水后果严重度区划方案图。本文依据评价综合指数从大到小将煤层底板突水严重度分为5个等级:高严重度、较高严重度、中等严重度、较低严重度和低严重度。
6 实例分析
査庄煤矿隶属于肥城矿区, 地处华北石炭二叠纪煤田的岩溶裂隙水水害区, 区内构造发育, 煤系地层切割严重, 煤岩层的完整性遭到了破坏, 为煤层底板五灰和奥灰水突出提供了通道, 四灰、五灰与奥灰存在密切的水力联系。目前, 进行深部开采成为查庄煤矿开采重点, 随着开采水平的延深, 勘探程度低, 水文资料少且不清, 隐伏裂隙构造发育, 含水层的富水性极不均一, 煤层底板承受的岩溶承压水压力越来越大, 采矿扰动影响深度不断加大, 矿井突水的概率大大增加。
通过查阅资料、抽样钻孔等多种途径, 分析查庄煤矿各评价指标的实际区划情况, 在Arc GIS9.3中作出各评价指标的子专题图, 以强水源补给情况和岩溶水压为例 (图2和图3) 。利用Arc GIS9.3的空间叠加分析功能对矿区各子专题图进行空间合并叠加操作, 将矿区划分为128个小单元, 按式 (1) 进行赋权求和运算, 得到各单元的严重度综合指数, 变化区间为2.83~7.37, 将其进行等差间隔重分成5个区间, 得到查庄煤矿底板突水后果严重度分区评价图, 分为5个等级:高严重度区、较高严重度区、中等严重度区、较低严重度区和低严重度区 (图4) 。查庄煤矿底板突水后果严重度分区评价统计结果见表5。
从图4和表5可以清晰地得出矿区底板突水后果严重度各等级区划分布情况, 既有数据分析又有直观形象的图形显示。对于矿区在不同的开采时期制订相应的防水决策以及安全生产具有重要的理论和现实指导意义。
7 结论
(1) 针对煤矿井下工作面生产的实际, 从“施体”和“受体”两方面选取强水源补给情况、岩溶水压、采厚、工作面斜长和煤质5个评价指标来评价煤层底板突水后果严重度, 明确了煤层底板突水后果严重度评价指标体系。
(2) 借鉴地下水脆弱性评价的DRASTIC评价思路, 对评价指标采用专家打分法进行分级评分赋值, 制作了底板突水后果严重度评价指标分级及评分表, 解决了不同量纲数据的叠加困难问题。选定ECM-AHP法确定各评价指标的权重值, 计算各评价指标在煤层底板突水后果严重度评价中的作用强度或“贡献”比例。选用赋权求和数学模型对煤层底板突水后果严重度评价综合指数进行计算。
(3) 在Arc GIS9.3中作出矿区煤层底板突水后果严重度评价各评价指标的子专题图, 运用ArcGIS9.3强大的空间叠加分析功能将矿区子专题图叠加成复合叠加图, 将矿区划分成有限个小单元, 计算出各单元的底板突水后果严重度评价综合指数, 将各单元的评价综合指数由大到小进行等差间隔重分成5类, 相应地将矿区煤层底板突水后果严重度划分为5个级别区, 即:高严重度区、较高严重度区、中等严重度区、较低严重度区和低严重度区。通过查庄煤矿的实际分析, 评价结果与工程、水文地质条件分析等基本一致, 能够为煤矿突水风险管理和安全生产提供科学的依据。
摘要：煤层底板突水后果严重度评价是煤层底板突水风险评价的重要内容。从“施体”和“受体”2个方面选取强水源补给情况、岩溶水压、采厚、工作面斜长和煤质5个指标来评价底板突水发生后果的严重度。制订评价指标分级及评分表, 选定ECM-AHP法确定评价指标的权重值, 用赋权求和数学模型计算各单元的评价综合指数。在ArcGIS9.3中, 作出各评价指标的子专题图和复合叠加图, 依据评价综合指数确定底板突水后果严重度分区阈值, 最终得出煤层底板突水后果严重度五级区划方案。
关键词：ArcGIS,ECM-AHP,叠加分析,底板突水,后果严重度
参考文献
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[2]武强, 王金华, 刘东海, 等.煤层底板突水评价的新型实用方法:基于GIS的AHP型脆弱性指数法应用[J].煤炭学报, 2009, 34 (2) :233-238.
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小小脚印之“后果自负” 第9篇
今天, 他站在队伍里, 我们对视, 他眼里含笑, 那一股得意劲儿爬满眼梢, 挡都挡不住。
初夏, 江淮梅雨季节的天, 总让人琢磨不透, 忽冷忽热, 遇到不下雨出太阳的天气, 感觉就是很闷热, 衣服穿多了就会觉得特别烦躁。可是, 只要一下雨, 这天冷得就让人受不了, 衣服穿少了弄不好就感冒受凉。遇到这样的天, 别说孩子, 大人也很难把握, 所以, 家长为了不让孩子受凉, 绝大多数都是选择多穿衣, 以保暖为主, 倘若哪天孩子穿少了, 家长也会着急慌忙地过来送衣服。
其实这样的天, 即使多穿一件薄外套, 坐着教室只要不动, 不觉得太热, 但下课只要稍微活动下, 肯定是满头大汗。
关于上体育课脱衣的要求, 在开学初就反复交代过了, 体育课上脱衣服有两个时间段:第一时间段, 如果课间就活动热了的学生, 甚至出汗了, 上课前就可以把衣服脱好放在教室;第二时间段, 如果上课的时候不觉得热, 在准备活动以后集体脱衣服。
提醒学生们, 不管选择哪个时间段脱衣服都可以, 就是不允许打上课铃的时候一边脱衣服一边整队, 否则, 后果自负。两种处理方式可以选择并承担后果, 第一, 抱着脱好的衣服站一边, 等大家做好准备活动后一起放下衣服再归队;第二, 不管你多热, 迅速地穿上衣服归队, 跟大家一起起做准备活动后再集体脱衣服。
他是个小调皮, 课间从来都不安安生, 浑身有使不完的劲儿, 再加上这样样的天气, 衣服穿得又稍微多了一点, 五分分钟之内, 他那小脑袋就像从水里捞出来来的一样。可是, 课间那点时间他的注意意力全在跟小朋友玩游戏上了, 根本不觉觉得热, 即使觉得有点热, 他也想不起来脱衣衣服。上课铃一响, 其他孩子多数已经在教教室里将外套脱后放在自己的座位出来排队队了, 这个时候他才回过神, 火急火燎地想脱脱衣服。哼哼, 这可是我等了好久的机会, 我我能饶了他?“门”都没有!
此刻, 他, 摊上事儿了, 摊上大事儿了!!我没有正面地批评他, 只是简单地、冠冕堂堂皇地又重申了开学初对脱衣服的要求, 以以及不能达到要求而需要承担的两种后果, , 然后请他选择。孩子就是孩子, 何况他天天性好玩, 可能是一想到准备活动时会做好好玩的游戏, 他迟疑一下, 然后穿上那件薄外外套, 举起手臂胡乱地擦了擦额头上的汗迅迅速归队。也许是课间他活动量足够大了, 也也许闷热黄梅天里, 这一件薄外套的确让他他觉得很不舒服, 反正, 整个准备活动中, 他他不停地举起小胳膊擦汗, 游戏的时候也有有些力不从心。
等准备活动结束, 一听我宣布可以脱脱衣服的时候, 他冲出队伍, 就迫不及待扒下下那件外套, 长长地舒了一口气, 看着那样真真好玩, 我忍俊不禁。
这是前天的事儿, 总该长点记性吧!可可是昨天, 下课他又疯玩了。上课铃响了, 他又又是满头满脑的汗顺着脖子往下淌, 衣服还是是忘了脱。不过, 这回他长记性了, 选择抱着衣衣服站在一边看着其他小朋友做游戏, 直至至准备活动结束, 放下衣服归队了。
选择承担什么样的后果, 那是他的自自由, 我无权干涉。今天的体育课, 他只穿了了一件T恤笔直地站队伍里, 目光里, 有些小小得意!我视而不见!
是人就得承担责任, 无论是大人, 还是小人, 面对自己所做每件事儿, 后果自负!
按照我平时的习惯, 故事写到这儿, 我就可以搁笔了, 但今天还想多说几句。2014年, 应栏目主持人之邀, 将这一年来的少部分教育随笔以“小脚印”系列形式呈现给全国的体育同行们。刚开始有些犹豫, 不是我小气, 是觉得这些拙笔只是我生活中一点爱好而已, 很私人, 很私密。了解我的朋友知道, 我没有什么其他的爱好, 唯一的爱好就是偶尔涂鸦, 在夜深人静的时候, 把生活的琐碎写下来, 多数好玩的事儿, 无论是工作中, 还是生活中, 只觉得, 写下来的, 能帮助我在快要忘记的时候再回忆起来, 仅此而已。
不知道可否想象, 电脑桌前, 被台灯那一抹橘色光笼罩着圈椅上, 蜷坐着身着家居服的背影上, 自然散落着湿润的头发显得有些凌乱, 一杯香茗轻袅, 也许慵懒地敲击键盘, 敲敲停停, 也许一手摩搓鼠标, 面对屏幕傻傻地笑, 此刻消融的是一天完全属于自己的时光, 不受外人侵扰。
所以, 我有些不愿将这样涂鸦公布于众。既没有理论研究, 也没有学术探讨, 有的只是我唧唧歪歪的小情怀。说短也不短, 说长也不长, 好在这半年来, 大家对我要求不高, 也不少同行给予我很多的理解与厚爱, 令人我汗颜的同时备受感动。编辑部不时转一些读者朋友的理解与共鸣, 可以让我一直有勇气发表出来。
今天, “小脚印”系列与大家说再见了, 谢谢《一线话题》栏目组给了我一个放大私人空间的机会;谢谢各位同行的理解与宽容, 个人见解, 肯定有很多不当之处, 敬请指正!
重新再来的九月, 我的“小脚印”们, 就该上二年级了, 满心期待这一路串串脚印里除了能够懂得宽容理解, 坦然面对每次摔跤, 拍拍尘土爬起时不能微笑, 至少不哭, 学会承担, 遇事后果自负外, 还有更多更多。
