·1670 工程科学学报，第37卷，第12期 自由行使状态下通过道路(i,)的时间成本，e1和e2分 六级，它们分别表示为A、B、C、D、E和F.若大气处于 别是与交通工具及拥堵程度相关的修正系数，△：为单 不稳定状态，向空气中释放的有毒气体就容易稀释，有 位时间间隔. 利于减轻有毒气体的意外释放对公众造成伤害的程 1.2个体脆弱性分析 度，因此大气越不稳定，含硫油气井井喷时的个人风险 井喷事故造成人员伤亡的主要物理原因在于含硫 越低：但是与之相反，若大气处于稳定状态，有毒气体 油气井井喷气体中含有大量的H,S等有毒气体，人员 停滞积累在地面上，则会加剧有毒气体的意外释放对 在疏散过程中暴露于有毒气体中出现各种后果（死 公众造成伤害的程度，因此大气越稳定，含硫油气井井 亡、各种伤害等)的可能性可根据个体脆弱性模型计 喷时的个人风险越高。根据“最坏假想事故情景”法的 算.根据这一方法，人员在疏散过程中由于暴露于剂 原则，P。一般设为F.P、为该区域的风角度概率，根据 量V的毒气而出现各种后果的可能性可根据式(6)~ 井口位置计算，风角度概率越大则含疏油气井井喷时 式(9)估算： 的个人风险越高。P。为井喷事故概率，需要通过多年 P,=P+, 事故发生的数据积累统计获得，井喷事故概率越高则 (6) 含硫油气井井喷时的个人风险越高.P,为点火概率， P,=k +k2In V. (7) 按照规定，井喷失控后I5min点火，因此点火概率一般 其中，P,为与后果概率相关的随机变量，P,为P.的主 设为1.P为受体暴露概率，由于本文研究的是疏散过 项，为P,的随机项；V为个体接触的毒物剂量；k,和 程中途经地区的受体暴露概率，因此人员充分暴露在 k,为依赖于毒物性质的危险参数.式(7)可按照下式 大气环境中，受体暴露概率一般设为1.研究中不考虑 转化为百分数： 火灾、爆炸等影响范围较小的事故后果，而主要考虑硫 P.-5 化氢扩散对公众造成的大范围毒性危害 P.=501+P.-5er(5)]/ 100 (8) 综上所述，在综合评价个人风险的各个指标中，P 是唯一可以借助警报接收端的部署方案进行调控的指 式中，P,为在疏散过程中暴露于有毒气体中出现各种 后果（死亡、各种伤害等）的百分比，erf为误差函数 标.根据公式(1)~式(9)可知，计算P,时的可控变量 假定忽略，1+△]时间间隔内个体在给定节点j处有 为警报接收端的部署比例，因此通过改变警报接收端 部署比例的高低，可以实现调控含疏油气井井喷时个 毒气体浓度的变化，通过离散化迁移时间，人员从源节 点疏散至安全出口的过程中所吸收有毒气体的总剂 人风险水平的目的. 量为 1.3部署子区域的划分与安装位置选择 进行警报接收端优化部署的第一步是划分部署子 V=∑∑pa)g(46p△)△. (9) 区域，每个子区域所包含的住户之间可以互相传播警 名名 式中，p为当前时间步长，p=1,2,,X,其中X为总时 报信息，因此任一子区域中的所有住户之间构成一个 间步长数，T为源节点疏散模拟的时间，X=T/△； 小的社会网络.考虑到警报在家庭内部成员之间的传 播效率较高，所以在安装警报接收端时应以独立居住 c（d,0,p·△)为1=p·△1时刻节点j处有毒气体浓 的家庭为单位进行有选择的安装，即社会网络的节点 度，借助有毒气体扩散模型计算；α是依赖于毒物本质 与独立居住的一户家庭一一对应.警报在紧密程度较 的危险参数，EUB给出的H,S的危险参数a=3.5;d 高的社会网络中传播较快，因此在划分警报接收端 为节点j与井口之间的下风向距离，按照节点j内与井 部署子区域时，应尽量将有紧密联系的住户划分在同 口之间下风向距离最短的住户计算：0为节点与井口 一个部署子区域，如按照行政村组划分.安装有警报 间连线与风向之间的夹角.应急广播报警的最终目的 接收端的住户可在警报发布的第一时间接触到警报信 是保障居民的生命安全，因此本文将个人风险水平的 息，在社会网络中这样的住户对应于信息源节点：未安 高低作为警报接收端部署的安全性评价指标.对于含 装警报接收端的家庭，其成员依靠来自信息节点的短 硫气井井喷时的个人风险而言，通常采用RWDI工程 信、电话或者“沿途喊叫”等间接获得警报信息.研究 咨询公司研究提出的公式，个人风险由事故概率、 表明，选择社会网络中具有高连接度的节点作为信息 点火概率、气象条件概率、风角度概率、受体暴露概率、 源更有利于警报信息的传播，因此在安装警报接收端 某位置受体致死概率等决定： 时优先选择具有高连接度的节点进行安装，诸如选择 IR=PyPPEP PEPa (10) 村长、组长等干部或是大家庭成员的长辈等社会关系 其中，R表示源节点的人员在疏散过程中的平均个人 较广泛的人员所在的住户进行安装B四 风险.P。为该区域大气稳定度出现的频率，根据中国 2 现有法规中推荐的修订帕斯奎尔分类法，大气稳定度 警报接收端双目标优化部署模型的建立 分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定 为兼顾警报接收端部署方案的安全性和经济性需工程科学学报，第 37 卷，第 12 期 自由行使状态下通过道路( i，j) 的时间成本，ε1和 ε2分 别是与交通工具及拥堵程度相关的修正系数，Δt 为单 位时间间隔． 1. 2 个体脆弱性分析 井喷事故造成人员伤亡的主要物理原因在于含硫 油气井井喷气体中含有大量的 H2 S 等有毒气体，人员 在疏散过程中暴露于有毒气体中出现各种后果( 死 亡、各种伤害等) 的可能性可根据个体脆弱性模型计 算． 根据这一方法，人员在疏散过程中由于暴露于剂 量 V 的毒气而出现各种后果的可能性可根据式( 6) ～ 式( 9) 估算: Pr = Pr + ξ， ( 6) Pr = k1 + k2 ln V． ( 7) 其中，Pr 为与后果概率相关的随机变量，Pr 为 Pr 的主 项，ξ 为 Pr 的随机项; V 为个体接触的毒物剂量; k1 和 k2为依赖于毒物性质的危险参数． 式( 7) 可按照下式 转化为百分数: Pd [ = 50 1 + Pr － 5 | Pr － 5 | ( erf | Pr － 5 | 槡 ) ] 2 100． ( 8) 式中，Pd为在疏散过程中暴露于有毒气体中出现各种 后果( 死亡、各种伤害等) 的百分比，erf 为误差函数． 假定忽略［t，t + Δt］时间间隔内个体在给定节点 j 处有 毒气体浓度的变化，通过离散化迁移时间，人员从源节 点疏散至安全出口的过程中所吸收有毒气体的总剂 量为［15］ V = ∑ X n = 1 ∑ n* j = 1 xj ( p·Δt) cj ( dj ，θ，p·Δt) α Δt． ( 9) 式中，p 为当前时间步长，p = 1，2，…，X，其中 X 为总时 间步长数，Tout为源节点疏散模拟的时间，X = Tout /Δt; cj ( di，θ，p·Δt) 为 t = p·Δt 时刻节点 j 处有毒气体浓 度，借助有毒气体扩散模型计算; α 是依赖于毒物本质 的危险参数，EUB 给出的 H2 S 的危险参数 α = 3. 5; dj 为节点 j 与井口之间的下风向距离，按照节点 j 内与井 口之间下风向距离最短的住户计算; θ 为节点 j 与井口 间连线与风向之间的夹角． 应急广播报警的最终目的 是保障居民的生命安全，因此本文将个人风险水平的 高低作为警报接收端部署的安全性评价指标． 对于含 硫气井井喷时的个人风险而言，通常采用 ＲWDI 工程 咨询公司研究提出的公式［16］，个人风险由事故概率、 点火概率、气象条件概率、风角度概率、受体暴露概率、 某位置受体致死概率等决定: IＲ = PW PA PB PIPE Pd ． ( 10) 其中，IＲ 表示源节点的人员在疏散过程中的平均个人 风险． PW为该区域大气稳定度出现的频率，根据中国 现有法规中推荐的修订帕斯奎尔分类法，大气稳定度 分为强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定 六级，它们分别表示为 A、B、C、D、E 和 F． 若大气处于 不稳定状态，向空气中释放的有毒气体就容易稀释，有 利于减轻有毒气体的意外释放对公众造成伤害的程 度，因此大气越不稳定，含硫油气井井喷时的个人风险 越低; 但是与之相反，若大气处于稳定状态，有毒气体 停滞积累在地面上，则会加剧有毒气体的意外释放对 公众造成伤害的程度，因此大气越稳定，含硫油气井井 喷时的个人风险越高． 根据“最坏假想事故情景”法的 原则，PW一般设为 F． PA为该区域的风角度概率，根据 井口位置计算，风角度概率越大则含硫油气井井喷时 的个人风险越高． PB为井喷事故概率，需要通过多年 事故发生的数据积累统计获得，井喷事故概率越高则 含硫油气井井喷时的个人风险越高． PI为点火概率， 按照规定，井喷失控后 15 min 点火，因此点火概率一般 设为1． PE为受体暴露概率，由于本文研究的是疏散过 程中途经地区的受体暴露概率，因此人员充分暴露在 大气环境中，受体暴露概率一般设为 1． 研究中不考虑 火灾、爆炸等影响范围较小的事故后果，而主要考虑硫 化氢扩散对公众造成的大范围毒性危害． 综上所述，在综合评价个人风险的各个指标中，Pd 是唯一可以借助警报接收端的部署方案进行调控的指 标． 根据公式( 1) ～ 式( 9) 可知，计算 Pd时的可控变量 为警报接收端的部署比例，因此通过改变警报接收端 部署比例的高低，可以实现调控含硫油气井井喷时个 人风险水平的目的． 1. 3 部署子区域的划分与安装位置选择 进行警报接收端优化部署的第一步是划分部署子 区域，每个子区域所包含的住户之间可以互相传播警 报信息，因此任一子区域中的所有住户之间构成一个 小的社会网络． 考虑到警报在家庭内部成员之间的传 播效率较高，所以在安装警报接收端时应以独立居住 的家庭为单位进行有选择的安装，即社会网络的节点 与独立居住的一户家庭一一对应． 警报在紧密程度较 高的社会网络中传播较快［10］，因此在划分警报接收端 部署子区域时，应尽量将有紧密联系的住户划分在同 一个部署子区域，如按照行政村组划分． 安装有警报 接收端的住户可在警报发布的第一时间接触到警报信 息，在社会网络中这样的住户对应于信息源节点; 未安 装警报接收端的家庭，其成员依靠来自信息节点的短 信、电话或者“沿途喊叫”等间接获得警报信息． 研究 表明，选择社会网络中具有高连接度的节点作为信息 源更有利于警报信息的传播，因此在安装警报接收端 时优先选择具有高连接度的节点进行安装，诸如选择 村长、组长等干部或是大家庭成员的长辈等社会关系 较广泛的人员所在的住户进行安装［3，10］． 2 警报接收端双目标优化部署模型的建立 为兼顾警报接收端部署方案的安全性和经济性需 · 0761 ·