作者簡介：宋英杰（1996—），女，滿族，河北承德人，碩士研究生，研究方向：涉火涉爆犯罪偵查技術(shù)。

摘要：本文將重點探討液化石油氣爆炸事故潛在危險區(qū)的預(yù)測方法，包括基于模型的預(yù)測、基于實驗和經(jīng)驗的預(yù)測、利用安全距離進行估算、實時監(jiān)測與評估以及后果模擬分析等五種主要技術(shù)手段，旨在為相關(guān)工作的開展提供科學(xué)參考和指導(dǎo)。

關(guān)鍵詞：液化石油氣；爆炸火災(zāi)；潛在危險區(qū)；預(yù)測

引言

隨著工業(yè)化的快速發(fā)展，液化石油氣作為一種重要的能源形式，在日常生活和工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用日益廣泛。然而，由于其易燃易爆的特性，液化石油氣的儲存和運輸過程中存在著巨大的安全隱患。近年來，全球范圍內(nèi)液化石油氣泄漏、火災(zāi)和爆炸事故頻發(fā)，不僅造成了嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失，對社會穩(wěn)定和經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。因此，對液化石油氣爆炸火災(zāi)事故潛在危險區(qū)的預(yù)測顯得尤為重要。

一、液化石油氣爆炸火災(zāi)事故的危害

從人身安全角度來看，液化石油氣爆炸火災(zāi)事故會帶來極為嚴(yán)重的后果。由于液化石油氣具有易燃易爆的特性，一旦發(fā)生泄漏并遭遇火源，將可能引發(fā)大規(guī)模爆炸，爆炸產(chǎn)生的沖擊波和高溫火焰對周圍的人群構(gòu)成直接威脅，進而導(dǎo)致嚴(yán)重的人身傷害，包括燒傷、炸傷甚至死亡^[1]。此外，火災(zāi)產(chǎn)生的濃煙和有毒氣體會嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量，對人的呼吸系統(tǒng)造成損害，甚至引發(fā)窒息等危險情況。從財產(chǎn)安全角度來看，液化石油氣爆炸火災(zāi)事故會導(dǎo)致巨大的財產(chǎn)損失^[2]。爆炸產(chǎn)生的強大沖擊力會摧毀周圍的建筑物和設(shè)施，造成重大損失，同時火災(zāi)會迅速蔓延，燒毀房屋、設(shè)備和物資，給個人和企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟損失。此外，火災(zāi)還會導(dǎo)致電力、通信等基礎(chǔ)設(shè)施受損，進一步加劇災(zāi)害的影響。

二、預(yù)測液化石油氣爆炸火災(zāi)事故潛在危險區(qū)的重要價值

鑒于液化石油氣爆炸火災(zāi)事故會帶來巨大危害，有必要加強對液化石油氣爆炸火災(zāi)事故潛在危險區(qū)的預(yù)測。

（一）有助于提高事故調(diào)查效率與應(yīng)對能力

液化石油氣作為一種廣泛使用的燃料，其安全性問題不容忽視。加強預(yù)測液化石油氣爆炸火災(zāi)事故潛在危險區(qū)，可以在事故發(fā)生時快速摸排勘查區(qū)域，加快案件偵破。對潛在危險區(qū)的準(zhǔn)確預(yù)測，還意味著相關(guān)部門和居民能夠更清楚認識到事故可能發(fā)生的區(qū)域和范圍，從而在日常生活中更加注意防范措施的落實^[3]。此外，加強預(yù)測還有助于提升應(yīng)對液化石油氣爆炸事故的能力。一旦事故發(fā)生，知道危險區(qū)域的位置和范圍可以幫助調(diào)查和救援人員更快定位事故現(xiàn)場，及時展開調(diào)查和救援行動，為事故調(diào)查提供重要依據(jù)。

（二）有助于快速優(yōu)化緊急救援與疏散策略

在液化石油氣爆炸事故發(fā)生時，緊急救援、疏散和調(diào)查工作的效率直接關(guān)系到人員傷亡、財產(chǎn)損失的程度以及責(zé)任認定。了解潛在危險區(qū)的具體位置可以幫助調(diào)查人員對現(xiàn)場進行快速分析，避免在尋找事故地點上浪費時間，還可以保證調(diào)查人員的安全，最大程度上避免二次爆炸帶來的傷害。對潛在危險區(qū)的了解還能使得相關(guān)部門提前規(guī)劃出安全的疏散路線和避難場所^[4]，合理配置消防車、救護車等救援資源，確保在最短時間內(nèi)控制住火勢，減少人員傷亡和財產(chǎn)損失。

三、液化石油氣爆炸火災(zāi)事故潛在危險區(qū)的預(yù)測方法

（一）基于模型進行預(yù)測

在預(yù)測液化石油氣爆炸火災(zāi)事故潛在危險區(qū)的方法中，基于模型的預(yù)測因其科學(xué)性和準(zhǔn)確性而備受推崇，具有代表性的包括SLAB模型、多能法以及動態(tài)BLEVE方法等。

1.SLAB模型在蒸氣擴散預(yù)測中的應(yīng)用

SLAB模型是一種用于模擬液化氣體泄漏后蒸氣擴散的數(shù)值模型，通過計算流體動力學(xué)（CFD）原理，模擬液化石油氣在泄漏后的蒸發(fā)、擴散過程。在預(yù)測潛在危險區(qū)時，需要確定泄漏源的位置、泄漏速率以及環(huán)境條件等關(guān)鍵參數(shù)。例如，假設(shè)一個容量為50噸的液化石油氣儲罐發(fā)生泄漏，泄漏速率為10千克/秒，環(huán)境溫度為25℃，相對濕度為5_{7Oo8+p2eDAUebb1Ug+0w9g==}0%，風(fēng)速為2米/秒。通過SLAB模型，可以模擬出蒸氣云在不同時間點的擴散范圍，包括蒸氣云的濃度分布、擴散距離以及達到危險濃度的時間，對于劃定危險區(qū)域、制定緊急疏散計劃而言非常重要。

2.多能法在爆炸超壓風(fēng)險預(yù)測中的應(yīng)用

多能法是一種基于能量守恒原理的爆炸超壓預(yù)測方法，重在計算爆炸過程中釋放的能量以及這些能量在空氣中的傳播和衰減，估算爆炸產(chǎn)生的沖擊波超壓，重點考慮爆炸源的能量、周圍環(huán)境的幾何形狀和材料特性等因素^[5]。以一次10噸液化石油氣爆炸為例，可以利用多能法預(yù)測不同距離處的超壓值。假設(shè)爆炸能量為108焦耳，周圍環(huán)境為開闊地帶，無遮擋物，經(jīng)過多能法計算可以得到距離爆炸中心10米、50米、100米處的超壓值分別為0.5巴、0.1巴和0.05巴，進而確定在不同距離上的建筑物或設(shè)施可能遭受的損害程度，實現(xiàn)危險區(qū)域的科學(xué)劃定。

3.動態(tài)BLEVE方法在熱輻射影響范圍預(yù)測中的應(yīng)用

動態(tài)BLEVE（Boiling Liquid Expanding Vapor Explosion）方法通過模擬儲罐在火災(zāi)或高溫環(huán)境下內(nèi)部壓力升高、破裂和爆炸的過程，計算爆炸產(chǎn)生的熱輻射強度和影響范圍，是一種用于預(yù)測液化氣體儲罐爆炸產(chǎn)生熱輻射影響范圍的方法。假設(shè)一個20噸的液化石油氣儲罐在火災(zāi)中發(fā)生BLEVE爆炸，可以使用動態(tài)BLEVE方法預(yù)測熱輻射的影響范圍。根據(jù)儲罐的容量、內(nèi)部壓力、環(huán)境溫度以及爆炸前的加熱時間等參數(shù)，可以計算出爆炸產(chǎn)生的熱輻射強度分布圖^[6]。例如，在距離爆炸中心50米處的熱輻射強度可能達到10千瓦/平方米，而在100米處則降低至5千瓦/平方米，進而有效確定熱輻射可能對人體和設(shè)備造成的傷害范圍。

（二）基于實驗和經(jīng)驗進行預(yù)測

基于歷史事故數(shù)據(jù)的分析和實驗結(jié)果的總結(jié)，估算液化石油氣泄漏、火災(zāi)和爆炸事故的可能影響范圍，合理劃定潛在的危險區(qū)域。從技術(shù)角度分析，該方法需要對歷史上的液化石油氣事故進行全面梳理，包括事故的類型、規(guī)模、環(huán)境條件、泄漏量、火災(zāi)持續(xù)時間、爆炸威力等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，經(jīng)過嚴(yán)格的篩選和驗證，確保其準(zhǔn)確性和可靠性，才能用于后續(xù)的分析和預(yù)測。例如，假設(shè)收集到了過去十年內(nèi)發(fā)生的50起液化石油氣泄漏和爆炸事故的數(shù)據(jù)，通過分析這些數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)液化石油氣罐的容量為50立方米且環(huán)境溫度在25攝氏度以上時，若發(fā)生泄漏，蒸氣云擴散的平均半徑為100米；若發(fā)生爆炸，沖擊波影響的平均半徑為200米。還可以通過實驗來模擬液化石油氣泄漏、火災(zāi)和爆炸的情景，獲取更加詳細和具體的數(shù)據(jù)。例如，在實驗室環(huán)境中，可以模擬不同溫度、壓力下的液化石油氣泄漏情況，借助高精度的傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)來記錄蒸氣云的擴散速度、濃度分布等關(guān)鍵參數(shù)，可以用于驗證歷史事故數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和為危險區(qū)域的預(yù)測提供更加精準(zhǔn)的依據(jù)。

在實際應(yīng)用中，建議將基于實驗和經(jīng)驗的預(yù)測方法與其他技術(shù)手段相結(jié)合，進一步提高預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性^[7]。例如，可以利用數(shù)值模擬軟件來模擬液化石油氣泄漏和爆炸的動態(tài)過程，更加直觀了解事故的發(fā)展趨勢和影響范圍，結(jié)合實時監(jiān)測數(shù)據(jù)對預(yù)測結(jié)果進行動態(tài)修正和調(diào)整。

（三）利用安全距離進行估算

在液化石油氣（LPG）儲存和運輸過程中，確定安全距離至關(guān)重要。這需要了解LPG的物理特性、泄漏擴散模型、火災(zāi)和爆炸動力學(xué)等多個專業(yè)領(lǐng)域的知識。LPG主要成分是丙烷、丁烷等，這些成分在常溫常壓下為氣態(tài)，易于揮發(fā)和擴散，因此在泄漏情況下LPG會迅速擴散到空氣中，形成可燃氣體云。為了準(zhǔn)確估算LPG泄漏后的擴散范圍，通常會采用高斯模型、SLAB模型等數(shù)學(xué)模型，綜合考慮泄漏源的特性（如泄漏速率、泄漏孔徑）、環(huán)境條件（如風(fēng)速、溫度、濕度）以及地形地貌等因素，能夠較為準(zhǔn)確地預(yù)測LPG氣體云的擴散軌跡和濃度分布。在估算安全距離時，必須考慮LPG火災(zāi)和爆炸的潛在影響，如爆炸沖擊波的傳播、熱輻射的范圍以及可能產(chǎn)生的碎片飛濺等，計算危險因素的影響范圍，可以確定一個相對安全的距離。以某液化石油氣儲罐區(qū)為例，儲罐容量為50立方米，存儲壓力為1.6MPa，存儲溫度為常溫。假設(shè)儲罐因腐蝕導(dǎo)致底部出現(xiàn)5mm直徑的泄漏孔，泄漏速率為Xkg/s。可使用SLAB模型，輸入泄漏速率、環(huán)境風(fēng)速（假設(shè)為2m/s）、溫度（25℃）等參數(shù)，模擬LPG氣體云的擴散范圍，模擬結(jié)果顯示在泄漏后10分鐘內(nèi)，氣體云可擴散至距離泄漏源約200米的范圍?？紤]到最壞情況，即氣體云遇到明火發(fā)生爆炸，根據(jù)爆炸沖擊波的傳播特性和熱輻射模型，估算出爆炸沖擊波和熱輻射的影響范圍分別為300米和150米。綜合上述分析，建議將安全距離設(shè)定為300米以上，才能確保人員和設(shè)施安全。

（四）實時監(jiān)測與評估

實時監(jiān)測主要依賴于氣體泄漏檢測系統(tǒng)和壓力安全控制系統(tǒng)，利用高精度傳感器，能夠不間斷地監(jiān)測液化石油氣存儲設(shè)施中的氣體濃度、溫度、壓力等關(guān)鍵參數(shù)。使用對液化石油氣的特定成分（如丙烷、丁烷等）具有高靈敏度的紅外線或激光傳感器，可以精確檢測到微小的氣體泄漏，能夠在泄漏初期就發(fā)出警報^[8]。在閥門、接縫和潛在泄漏點等關(guān)鍵部位安裝傳感器，實現(xiàn)對整個系統(tǒng)的全面監(jiān)控；在儲罐上安裝壓力傳感器，實時監(jiān)測儲罐內(nèi)部的壓力變化，一旦壓力超過預(yù)設(shè)的安全閾值，系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警并采取相應(yīng)的控制措施，如開啟泄壓閥；與自動控制系統(tǒng)相連，可以在壓力異常時自動關(guān)閉進料閥門，防止過壓導(dǎo)致的安全事故。實時監(jiān)測不僅是為了發(fā)現(xiàn)問題，更重要的是能夠快速響應(yīng)并處理問題。實時收集的數(shù)據(jù)通過中央控制系統(tǒng)進行分析，利用算法和模型可以預(yù)測潛在的風(fēng)險點，并提前做出預(yù)警。通過與歷史數(shù)據(jù)的對比，可以識別出異常模式，從而更準(zhǔn)確評估當(dāng)前的安全狀況。一旦系統(tǒng)發(fā)出警報，應(yīng)立即啟動應(yīng)急響應(yīng)計劃，包括疏散人員、隔離泄漏區(qū)域、啟動緊急救援程序等。通過無線通信系統(tǒng)，可以實時更新現(xiàn)場情況，確保所有相關(guān)人員都能迅速獲得準(zhǔn)確信息。

（五）后果模擬分析

后果模擬分析主要依賴于專業(yè)的模擬軟件，根據(jù)事故場景的具體參數(shù)，如泄漏量、風(fēng)速、溫度、濕度等環(huán)境條件，模擬液化石油氣事故的發(fā)展過程，并預(yù)測其潛在影響范圍。第一，泄漏模擬。利用流體動力學(xué)模型和軟件，如FLACS或PHAST，模擬液化石油氣在不同條件下的泄漏情況，重點考慮泄漏源的類型、泄漏速率、氣體擴散和氣象條件等多個因素。通過模擬，可以預(yù)測泄漏氣體的濃度分布，從而確定危險區(qū)域的范圍和程度。第二，火災(zāi)與爆炸模擬。采用計算流體動力學(xué)（CFD）模型，結(jié)合燃燒和爆炸動力學(xué)理論，模擬液化石油氣火災(zāi)和爆炸事故的后果，可以估算出火災(zāi)的熱輻射范圍、爆炸的沖擊波超壓和碎片飛散距離等關(guān)鍵參數(shù)。

為了進行有效的后果模擬分析，應(yīng)根據(jù)實際需求選擇經(jīng)過驗證、適用于液化石油氣事故模擬的軟件，確保軟件能夠考慮地形、建筑物、氣象條件等多種因素。在模擬前，收集盡可能多的相關(guān)數(shù)據(jù)，包括儲罐的容量、存儲的液化石油氣類型、周圍環(huán)境等?？紤]最壞情況下的泄漏量、泄漏時間和氣象條件等?？紤]到事故的不確定性，應(yīng)進行多個場景的模擬分析，包括不同的泄漏量、風(fēng)速、溫度和濕度等。以某液化石油氣儲存區(qū)為例，利用PHAST軟件進行泄漏模擬，在模擬中設(shè)定一個容量為5000立方米的液化石油氣儲罐發(fā)生泄漏，泄漏速率為每秒10千克，環(huán)境溫度為25攝氏度，風(fēng)速為3米/秒。模擬結(jié)果顯示，在泄漏發(fā)生后的10分鐘內(nèi)，危險區(qū)域（即氣體濃度超過爆炸下限的區(qū)域）半徑達到了約200米。這一結(jié)果幫助管理人員明確了安全疏散范圍，并制定相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

結(jié)語

綜上所述，液化石油氣爆炸火災(zāi)事故潛在危險區(qū)的多種預(yù)測方法各有優(yōu)勢，可以相互補充，共同構(gòu)建多層次、多維度的體系。通過在調(diào)查過程中綜合運用這些預(yù)測技術(shù)，調(diào)查人員能夠快速劃定重點勘驗范圍，救援人員也能夠更準(zhǔn)確識別風(fēng)險，及時采取防范措施，從而提高案件偵破效率，最大限度減少液化石油氣事故帶來的人員傷亡和財產(chǎn)損失。

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