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模型 | 修订版风险导则推荐『风险预测模型』详解

环评互联网 2020-09-29

让环环带着大家一起学习《环境风险导则》中大气风险为什么要推荐模型遴选？

⊙现行导则推荐模型存在的问题

⊙国内外常用风险模型汇总

⊙模型遴选参考方法及遴选结果

⊙推荐模型研发历史及模型特点介绍

⊙推荐模型下载与软件应用

一、现行风险导则推荐模型存在的问题

现行导则中推荐的模式本质上是一系列概念性的公式，没有统一的环境风险评价模型，削弱了环境影响评价的实用性和适用性；

现行导则推荐公式中只描述了事故状态下的部分扩散状态，例如重气体扩散公式没有考虑重气体与地面或空气进行热交换的影响、两相泄漏的烟团内部气液两相转换、及重气效应消失后的被动扩散等影响，适用性差；

推荐公式中的部分参数没有给出含义及取值说明，用户在使用时存在着较大的认识上的分歧，计算结果很难重复与验证。

二、国内外常用风险模型汇总

开源模型

DEGADIS

SLAB

HGSYSTEM

ALOHA

AFTOX

ADAM

专利模型

PHAST (DNV Technica)

TRACE (DuPont Safer System)

SUPERCHEM (A.D. Little)

CHARM (Radian，MARK)

AIRTOX (ENSR)

FOCUS (Quest)

SAFEMODE (Technology & Management)

常用开源模型对比一览表（USEPA alternative Models）

三、模型遴选参考方法及遴选结果

模型遴选参考方法

推荐模型遴选原则及结果

统一的计算模型，兼顾科学性及可操作性
免费开源
界面封装、操作相对简单等
适合国内环评风险评价习惯

经综合比选，推荐SLAB、AFTOX模型分别作为平坦地形下重气体、中性/浮力气体风险后果预测扩散模型。

四、推荐模型研发历史及模型特点介绍

二者均为美国环保署（EPA）的备选模型（alternative model）。

注：对于大气风险模型，EPA均未列出推荐模型（preferred model）。

SLAB模型

SLAB模型介绍

SLAB 模型是上世纪80年代由美国劳伦斯利弗莫尔(LLNL)在美国能源局（DOE）资助下开发的风险扩散模型。
SLAB模型通过求解一维或准三维的动量方程，质量、能量、物质守恒方程和状态方程来模拟重气体扩散。
SLAB模型是开源模式中被广泛采用的重气体扩散模拟模型之一。
SLAB模型的源代码目前由U.S.EPA负责维护。

SLAB模型特点

适用于液池泄漏、水平喷射泄漏、垂直喷射或烟囱泄漏、瞬时或短持续时间的液池泄漏等多种类型的重气体泄漏扩散模拟。
可考虑重气扩散，以及重气效应消失后的被动扩散阶段。
适用于平坦地形。
可以考虑不同的气象条件如风速、大气稳定度、温度、相对湿度、太阳辐射以及地表粗糙度等对扩散的影响。
可同时输出下风向4个不同高度处浓度值。

SLAB模型与现行导则推荐模型对比

SLAB模型性能评价

模型易用性
模型前处理：所需要的气象数据、地表粗糙度等参数需手动输入，自行创建input文件，input文件简单明了。
模型后处理：可输出不同高度、不同距离处的浓度值（平均之间下），且可输出计算参数，便于用户自行计算特定地点浓度值。输出结果无图形，可利用输出数据自行进行处理。

计算效率
高。一般几十秒即可计算完成。
模型友好性
SLAB无交互界面（绝大部分免费大气风险软件均有此特点），需用户手动创建input文件，但input文件相对ADMS等常用大气预测软件更为简单，用户调整和运行模型均较为便捷。
共享程度
免费开源软件。
技术支持度
用户手册中对模型的原理及其操作均进行了详细介绍，长达150页，可详细指导用户进行模型使用。

AFTOX模型

AFTOX模型介绍

AFTOX模式是美国空军系统司令部(AFSC) 菲利普斯地球物理实验室（Phillips Laboratory Directorate of Geophysics）开发的高斯扩散模型，适用于非浮力中性气体、浮力烟羽扩散。
该模式包括流行的Vossler, Shell和Clewell蒸发算法。
AFTOX模型的源代码目前由U.S.EPA负责维护

AFTOX模型特点

适用于持续气体释放、持续液体释放、瞬时气体释放、瞬时液体释放、持续浮力烟羽排放等多种类型的非浮力中性气体、浮力烟羽扩散模拟。
适用于平坦地形。
可通过输入泄漏时间、地点、高程自动计算太阳辐射、大气稳定度。
可通过设定平均时间（averaging time），计算不同平均时间下的平均浓度。
可计算在给定高度和时间的最大浓度，在特定位置和时间的浓度，以及危害区分布。

AFTOX模型与现行导则推荐模型对比

AFTOX模型性能评价

模型易用性
模型前处理：所需要的气象数据、地表粗糙度等参数需手动输入，数据需求较少。
模型后处理：可输出特定地点浓度值、可输出不同浓度限值对应的最远距离，输出结果含图形。
计算效率
高。一般几十秒即可计算完成。
模型友好性
具有一定的交互界面，但原EPA版本主要支持XP系统，在现行WIN 10系统上运行不稳定。考虑用户易用性，编制组对原EPA版本进行了重新编译，使其具备了更好的交互界面。
共享程度
免费开源软件。
技术支持度
AFTOX 也具备详细的技术手册和用户手册，可详细指导用户进行模型使用。

五、推荐模型下载软件使用

风险预测模型技术支持—SLAB

模型应用存在的问题
输出公式算法处理过于简略，在混合模型的条件下，不能准确计算位于稳态烟羽区的位置和时间下的浓度；
原SLAB程序代码输出廓线参数存在BUG，导致了纯移动烟团模型的条件下，离源距离越远，相对误差越大；
输出的浓度廓线计算参数，仅为三位有效数字，精确度不够。重编译时调整为五位有效数字。
技术支持
修正源代码，命名为SLAB2；
重新开发输出结果中文界面化提取软件,命名为SLABExtract;
编写中文技术手册。

风险预测模型技术支持—AFTOX