Design of robust water exchange networks for eco-industrial symbiosis

The field of industrial ecology promotes the establishment of resource exchange networks in eco-industrial parks (EIPs) as an approach toward resource conservation. Previous studies have shown that full blown resource integration can be encouraged through the exchange of common utilities such as energy and water. Different approaches such as mathematical programming, pinch analysis and game theory have been used to identify the optimal network designs, which can simultaneously reduce the utilization of freshwater resources and the generation of wastewater streams. Since water exchange in an EIP involves multiple independently operating plants, information exchange between the participants is not completely transparent and multiple future scenarios are expected to happen as the fate and plans of other participants are not completely divulged. These future scenarios may bring about changes in the capacity or characteristic of industrial processes and may also involve the entry of additional companies and the closure of previously operating ones. Such aspects have not been fully addressed in previous studies. A robust optimization model is thus developed in this work to determine the optimal network design which can effectively operate in anticipation of multiple probable scenarios. Case studies are solved to demonstrate the capability of the model.     

不同空间尺度下危化品运输路径优化

为了解决化工园区危化品运输路径优化问题,研究了化工“园区间”与“园区内”2种空间尺度下危化品运输的影响因素差异性,提出以最小化运输阻抗、最小化运输风险和最小化风险敏感度为优化目标的不同空间尺度下危化品运输路径优化模型。通过目标量化确定每条路径上的目标值,将标准化后的目标值引入到Dijkstra算法和集成目标函数最优折衷路径的扩展标号法中,对危化品运输多目标优化模型进行求解。研究结果表明:不同空间尺度下的危化品运输最优路径不同,应根据危化品运输的实际情况对运输路径进行选择。最后,以平顶山某化工园区的抽象路网为例对优化模型进行验证。     

湖北省化工园区应急能力评估

针对湖北省化工园区特点,综合考虑园区内应急能力的各影响因素,建立了化工园区应急能力评估指标体系。运用多层次模糊综合评价法,构建了化工园区应急能力三级评估指标模型。通过对隶属度的定量化分析,最终得出综合应急能力评价等级,为园区应急能力评估的进一步优化提供参考和指导。     

基于风险的化工园区布局优化决策支持系统

为加强化工园区风险辨识和布局优化,主要研究化工园区布局优化决策支持系统。在分析该系统主要功能的基础上,介绍基于风险的化工园区布局优化决策支持系统的理论模型:对化工园区重大危险源事故预测建模,包括重大危险源事故发生概率预测和事故后果预测;从个人风险、社会风险和财产风险3个模型评价化工园区区域动态风险,依据这3种风险值,计算区域综合风险;分别就功能区布局、消防布局和交通布局,对化工园区提出动态布局优化方法和建议措施。通过理论模型建立决策系统软件,结合实证分析,证明该决策支持系统的合理性。     

基于层次分析-模糊综合评判的化工园区安全评价研究

应用模糊数学理论,把模糊综合评价方法具体应用到化学工业园区安全综合评价研究中,结合化工园区的实际情况,建立了化工园区的安全现状综合评价指标体系,采用定性与定量相结合的层次分析法计算评价因素的权重,运用模糊综合评判理论,提出安全现状二级模糊综合评价方法,实现对化工园区安全等级的综合评判。应用该方法对某化工园区的安全现状进行了综合评价,得出其安全等级为"一般"。实例表明:模糊综合评价方法可操作性强、效果较好,可在化工园区的安全综合评价中广泛应用。     

基于FMECA与模糊FTA的余热锅炉安全分析

为了保证余热锅炉安全运行,预防爆炸事故发生,利用FMECA方法和模糊FTA方法,研究余热锅炉事故致因。通过对余热锅炉潜在危险因素的分析辨别,探讨设备故障类型、原因及相应处理方法,引入模糊FTA对余热锅炉爆炸事故定性和定量分析,进而构建了基于FMECA与模糊FTA的余热锅炉安全分析框架,并计算得出事故发生的模糊概率以及对基本事件的敏感性分析。研究表明,余热锅炉系统的可靠度大约为96.92%,未按规定排污,报警器失灵,安全阀压力连接管堵塞及除氧器不合格事件对顶事件发生概率的影响最大,从而为该系统的安全决策提供支持。     

基于双层规划的危险品运输专用车道优化设计

为更有效地设置危险品运输专用车道,在降低运输风险的同时减少专用道对路权的占用,从路网整体出发,以总体出行成本最小、路网运输风险最小和专用道利用率最大为目标,构建双层规划模型;使用NSGA-2算法求解双层规划模型,结合算例网络进行分析,验证模型和算法的有效性.结果表明:模型可综合考虑路网风险和总体出行成本,得到有效的专用...     

基于改进飞蛾扑火算法的应急资源调度研究*

为解决多灾害点应急资源调度问题,构建不同路况下运输消耗成本最低、装车时间最少的多目标应急资源调度模型,基于双自适应因子改进飞蛾扑火算法,克服传统飞蛾扑火算法存在的局部最优而早熟收敛、种群多样性低而全局寻优性能差的问题,提高算法的寻优性能和求解精度,并求解应急资源调度问题,获得各灾害点高效应急资源配置方案。研究结果表明:与经典飞蛾扑火优化（MFO）算法以及基于Levy飞行的飞蛾扑火优化（LMFO）算法相比,基于双自适应因子的改进MFO（DAMFO）算法模型求解精度更高,研究结果可为制定合理高效的应急资源调度方案提供依据。     

基于模糊神经网络的煤层瓦斯含量预测研究

为提高未采区煤层瓦斯含量预测的准确性,在分析研究影响煤层瓦斯含量的主要地质因素的基础上,借助模糊数学作为表达与处理不精确数据、模糊信息的手段,以神经网络作为解决问题的途径,将模糊数学与神经网络有机结合,建立基于模糊神经网络的煤层瓦斯含量预测模型。研究结果表明:模糊神经网络模型不仅能够较好地解决模糊信息难于定量表达、学习样本难于确定等问题,而且能够较准确地提取出煤层瓦斯含量与其各个影响因素之间的非线性关系。通过实例运算验证,其预测精度较神经网络模型提高了4.84%～25.79%,应用于煤层瓦斯含量预测的效果更为理想,具有良好的应用前景,可以为实施科学的矿井瓦斯管理、预防各种瓦斯事故提供理论依据。     

化工园区企业危险量计算模型研究

提出化工园区的危险量并探讨其含义。选择基础危险量计算模型及安全评估指标,建立化工园区企业基础危险量计算模型。通过对影响化工园区企业安全的因素进行筛选,建立企业危险量影响因素体系。在此基础上,运用改进G1法和模糊综合评价法确定各因素的权重和隶属度,对化工园区企业基础危险量模型进行改进,提出化工园区企业危险量和园区总体危险量的计算模型。实现了化工园区危险程度的量化,进而辅助化工园区的安全管理和安全规划。     

Risk analysis of a cross-regional toxic chemical disaster by using the integrated mesoscale and microscale consequence analysis model

The rapidly growing capacity and scale of the world's petrochemical industries have forced many plants to have an even larger amount of hazardous substances. Once a serious leak occurs, the outcome of the effect zone could be very large or even uncontrollable just like the Bhopal disaster. In order to assess the risk of a cross-regional damage, this study aims to develop a model that can combine the benefits of both CFD model of the microscale simulation and the Gaussian dispersion model of the mesoscale simulation.The developed integrated model is employed on a toxic chemical tank leak accident of a process plant within an industrial park in order to explore the consequences and the risk of the toxic gas dispersion on three different scopes; one is the accident site, the second is the long-distance transmission route of the mesoscale area and the third is a target city. According to the simulation's results, it is obvious that the complexity of the structure surrounding the leaking tank will eventually affect the maximum ground concentration, the cloud shapes and cloud dilution rate, while the released gas is under dispersion. On the other hand, since the simple Gaussian dispersion model doesn't consider the above impacts, its calculation results will have many differences as compared to the realistic situation. This integrated model can be used as a tool for estimating the risk on a microscale or mesoscale areas and it can produce better results when an environmental impact analysis is required for a larger hazardous chemical process.     

基于可变模糊优选理论的应急指挥决策

在分析应急指挥决策方案的优选问题基础上,将可变模糊理论引入公共安全领域,提出应急指挥方案优选的可变模糊方法。该方法依据指标特征值矩阵,结合指标权重向量,计算各方案在不同模型下的相对优属度向量,并以此进行决策。其特点是模型可以变化以提高系统决策的可靠性。结合应急救援实例探讨可变模糊优选方法在应急决策中的应用,并与文献中的方法进行比较,表明可变模糊优选理论对于解决优选决策问题可行、有效,有助于指导应急决策实践。     

基于模糊优化理论的生物质裂解装置转锥有限元安全分析

提出一种将模糊数学理论和有限元法相结合的结构优化分析方法,建立转锥模糊优化的数学模型,给出目标函数、设计变量和模糊约束条件;通过合理模拟转锥的边界条件和受力状况,建立生物质裂解装置转锥的有限元结构优化模型并划分网格,同时引入实际载荷及边界条件;根据约束的性质和设计要求,选取了模糊约束隶属函数,在优化过程中提出一种改进的水平截集法来考虑模糊约束的影响,从而调整最优解在空间的位置,可求得比传统优化方法更为合理的数学解;根据算法框图进行模糊优化运算,与普通优化设计方法所得结果相比,转锥的重量减轻5.2%。笔者为转锥及其他机械结构的优化设计和安全分析,提供了一种新的途径和依据。     

战时火力发电厂防护措施优选方法研究

针对火力发电厂的核心部位薄弱环节现状,从现代战争攻击的目标看,发电厂必须采取有针对性的防护措施。结合火力发电厂的防护措施,根据其防护性能,建立指标体系,并利用灰色关联分析建立模型。通过模型对指标体系进行分析,达到对防护措施进行优选的目的。该评估指标体系的建立及基于灰色理论评估模型的建立,对于火力发电厂防护措施的优选具有一定的现实意义,对于大坝、核电站、机场等重要目标防护措施的优选具有借鉴和参考价值。     

引入时间叠加的高斯液氨泄漏扩散 模拟及人员疏散研究

针对现有高斯模型进行液氨泄漏扩散模拟时未考虑气体空间叠加效应的问题,提出了改进的引入了时间叠加因素的高斯扩散模型。以某 工业园区用氨单位为实例,模拟毒气泄漏扩散情形,分析液氨泄漏后的浓度分布,在此基础上划分事故影响范围,结合周边实际情况,建立了 风险矩阵和人口密度矩阵,进行区域社会风险分析,验证了模拟的准确性,根据高斯扩散浓度范围及区域社会风险分析结果,确定了疏散区域 及最佳疏散路径,可为工业园区的应急疏散提供决策支撑。     

化工园区应急避难点选址评估模型应用研究

为建立科学、合理的化工园区应急避难点,通过对园区企业、园区空间布局等方面调研分析,从安全性、可达性、适宜性3个方面构建化工园区应急避难点选址评估指标体系;结合AHP和熵值法的组合赋权法,对指标权重进行赋权,并基于博弈论思想对权重实现差异最小化处理,计算出各指标贡献率;将模型应用于广东省某化工园区避难所的选址问题,并对该化工园区应急避难点选址进行综合评估,提出针对性的园区避难点选址措施。     

矿井主风机不停风倒机系统最优控制研究

为解决矿井停机切换主要通风机过程中引起的井下风量波动很大,易造成瓦斯积聚等引发的安全问题,提出1种基于智能控制的主通风机稳风切换系统.建立动态风机倒机数学模型,提出基于改进粒子群算法优化的模糊自适应PID的控制方法,并应用MATLAB进行仿真实验,结果表明:控制方法控制效果明显,在系统运行的120 s内,井下风量波动始...     

化工园区安全容量计算模型研究

本文探讨了化工园区安全容量的含义。选择了适当的基础安全容量计算模型及事故统计指标,建立了安全容量影响因素体系,在此基础上,运用改进G1法和模糊综合评价法确定各因素的权重和隶属度,进而提出化工园区安全容量的计算模型。     

化工园区应急管理能力评估研究

为了研究化工园区应急管理能力的影响指标,从控制事故致因角度出发,得到6个化工园区应急管理能力一级影响指标和32个二级影响指标。为了解决传统专家打分法和层次分析法存在的随意性大、计算结果不可预测的问题,通过考虑专家自然属性权重和采用模糊层次分析法对所得影响指标的权重进行研究,并运用模糊综合评价方法对某化学工业园区的应急管理能力进行评估。结果表明:采用的计算方法可快速计算各影响指标权重;一级影响因素中,人员组织建设和预案及制度建设最为重要,应急基础保障、应急技术支持和指挥协调建设其次,事后处置重要性最低;该化工园区的应急管理能力“较好”。研究成果可为管理者认识化工园区应急管理水平,有序开展化工园区应急管理能力建设提供参考。     

考虑洪涝灾害风险的城市应急避难场所选址研究*

为解决洪涝灾害下城市应急避难场所选址优化问题,将洪涝灾害风险评估与选址模型相结合。首先,运用灰色模糊综合评价法对洪涝灾害风险进行评价,得到洪涝灾害风险综合指数。然后,将综合指数归一化处理后作为权重引入疏散距离最小化和覆盖人口最大化的目标函数,结合最小化避难所数量,以最大服务范围、容量作为约束,构建引入洪涝灾害综合风险权重的多目标应急避难场所选址优化模型,并采用遗传算法对模型进行求解。最后,以武汉市作为实证研究对象验证模型的科学性和有效性。研究结果表明:在考虑洪涝灾害风险的情况下,应急避难场所选址方案可在接近最优解的情况下达到最优。研究结果可为城市防洪应急避难场所布局优化提供参考。