摘要：液化煤层气泄漏扩散会对周边生态环境造成破坏，如污染大气、土壤和水体等。为了及时采取针对性措施、控制污染物扩散，研究液化煤层气储罐泄漏扩散CFD分析及应急疏散路径规划方法。利用CFD技术对液化煤层气储罐泄漏扩散过程进行模拟，模拟结果表明，液化煤层气储罐泄漏溢出的蒸气云的扩散范围和浓度随泄漏孔径的增大而增大。基于CFD模拟结果，通过AHP方法确定液化煤层气储罐泄漏时最佳应急避难点，并结合分组疏散策略，规划液化煤层气储罐泄漏扩散应急疏散路径。

　　关键词：液化煤层气；储罐泄漏；泄漏扩散；CFD分析；应急疏散路径；路径规划

　　0引言

　　煤层气，是在煤的生成和变质过程中伴生的气体。将煤层气进行液化处理，能够显著减小其体积，便于储存和运输。但是，液化煤层气储罐泄漏问题十分突出。一旦液化煤层气储罐发生泄漏，液化煤层气会迅速气化并与空气混合，形成可燃、易爆的云团，如果遇到火源将会引发爆炸和火灾事故，对周边的人员和环境造成严重打击。在应对液化煤层气储罐泄漏问题时，传统的研究方法主要依赖于经验公式和简单的模型计算。这些方法虽然在一定程度上能够提供一些有用的信息，但存在精度低、效率差等局限性。随着数值计算方法的不断进步，计算流体动力学（CFD）技术应运而生。它能够准确模拟液化煤层气在复杂环境中的泄漏扩散过程，考虑各种因素的影响，为应急决策提供科学依据。在此基础上，合理的应急疏散路径规划，迅速、有序地将周边人员疏散到安全区域，能够有效降低人员伤亡风险。因此，开展液化煤层气储罐泄漏扩散CFD分析及应急疏散路径规划研究具有重要的理论和现实意义。

　　1液化煤层气储罐泄漏扩散CFD分析

　　1.1液化煤层气储罐泄漏扩散CFD模拟

　　为了准确分析液化煤层气储罐泄漏扩散影响因素，本文引入CFD技术，该技术能够模拟复杂流体流动现象。首先，根据液化煤层气储罐的实际结构和尺寸，在FLUENT这个CFD软件中建立其三维模型[1]。本文以拱顶罐为例，其结构特点包括罐体、拱顶、人孔、接管等部件，具体三维模型结构如图1所示。

　　基于图1所示液化煤层气储罐三维模型，本文采用非结构化网格对LCM储罐三维模型进行划分。同时，为了更准确地捕捉泄漏扩散过程中的细节信息，对泄漏口附近区域进行了网格加密处理。具体结果如图2所示。

　　在FLUENT软件中，设置好表1所示边界条件参数后，即可成功建立出液化煤层气储罐泄漏扩散过程的Fluent模型[3]。最后，运行Fluent模型，进行液化煤层气储罐泄漏扩散的CFD模拟。模拟结束后，分析不同泄漏孔径条件下蒸气云的扩散范围和浓度分布，为后续应急疏散路径规划提供基础。

　　1.2 CFD模拟结果与分析

　　完成液化煤层气储罐泄漏扩散CFD模拟后，为了直观展示泄漏孔径对扩散效果的影响，本文从FLUENT软件中导出了三个不同泄漏孔径下液化煤层气储罐泄漏溢出的蒸气云的扩散模拟结果图，如图3所示。

　　如图3所示，当液化煤层气储罐发生泄漏时，溢出蒸气云的扩散效果与泄漏孔径之间存在直接关系。具体来说，随着液化煤层气储罐泄漏孔径的不断增加，不仅溢出蒸气云的扩散范围不断增大，而且泄漏浓度越来越大，甚至超出了设定的围堰或围墙范围，这表明在极端泄漏情况下，溢出液化煤层气的蒸气云可能会对周边环境造成严重影响。

　　2液化煤层气储罐泄漏应急疏散路径规划

　　2.1确定液化煤层气储罐泄漏避难点

　　基于上述液化煤层气储罐泄漏扩散CFD模拟分析结果，本文引入层次分析法（AHP）进行应急疏散避难点的确定[4]。根据AHP的原理，首先将复杂的液化煤层气储罐泄漏应急避难点的选址决策问题分解为多个层次，形成如图4所示的层次结构模型。

　　如图4所示，本文在进行液化煤层气储罐泄漏应急避难点的选址决策时，设置了安全性、可达性、容纳能力、基础设施完善度和地理环境因素这五个主要标准，并在每个标准指标下，设定了液化煤层气储罐泄漏应急避难点的选址子指标，见表2。

　　基于表2所示液化煤层气储罐泄漏应急避难点的选址指标，本文邀请领域专家对准则层和方案层进行两两比较，进而构建出判断矩阵。该矩阵反映了专家对各个标准和候选方案之间相对重要性的主观判断。然后，根据判断矩阵，确定准则层和方案层中各指标的相对权值，并选择综合权值最高的候选避难点作为液化煤层气储罐泄漏时最佳的应急避难点，且该避难点在安全性、可达性、容纳能力、基础设施完善度和地理环境因素等方面均表现出色。

　　2.2规划分组应急疏散路径

　　确定了液化煤层气储罐泄漏时最佳的应急避难点后，即可进行应急疏散路径规划。这里本文采用分组疏散策略[5]，就是将受灾居民点按照一定规则拆分成多个疏散组，并分别引导至不同的避难点，以此解决液化煤层气储罐泄漏扩散快且范围大的问题。那么，本文设计的液化煤层气储罐泄漏扩散应急疏散路径规划具体流程如图5所示。

　　在按照图5所示流程进行液化煤层气储罐泄漏扩散应急疏散路径规划时，为了确保疏散过程的有序进行，本文不仅设定了最小疏散组人数，而且综合考虑避难点容量限制，对疏散组人数进行分配，确保拆分的疏散组可以全部进入各个避难点。因此，通过以上流程的实施，本文提出的分组疏散策略能够在确保疏散人员安全、高效撤离的同时，最大程度地提高避难点的容量利用率和管理效率，以此规划出最佳的液化煤层气储罐泄漏扩散应急疏散路径。

　　3结语

　　本文引入CFD技术对液化煤层气储罐泄漏扩散过程进行了模拟分析，揭示了气体扩散规律。基于模拟结果和AHP方法确定了液化煤层气储罐泄漏的最佳应急避难点，并结合分组疏散策略规划了液化煤层气储罐泄漏的应急疏散路径。未来，本文将继续深化相关领域的研究工作，为能源安全和公共安全提供更加有力的技术支撑和保障。

参考文献

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