CN107526852A - 一种核设施事故场外后果实时在线评价方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核设施事故场外后果实时在线评价方法及系统，属于核设施事故后果分析技术领域。所述在线评价方法包括模拟区的风场预测方法、风场诊断方法、拉格朗日烟团大气扩散模拟方法、气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法、以及气载途径食物链放射性活度估算方法。通过本发明提供的该评价方法及系统，能够完成以核设施为中心的模拟区范围内的自发生核设施事故时至结束时刻的风场预测、诊断、多个事故点的污染物大气扩散模拟及辐射剂量估算，为核设施事故发生后的事故应急指挥处理提供了后果评价数据基础。
Description
技术领域
本发明涉及核设施事故后果分析技术领域，具体涉及一种核设施事故场外后果实时在线评价方法及系统。
背景技术
核电厂或其他核设施在严重偏离正常运行工况、发生事故时，放射性物质的释放可能或已经失去应有的控制，达到不可接受的水平，将会造成严重的后果。因此，对核设施事故危害的防范控制及分析，具有重要的战略意义。核设施事故后果评价能够用于估计、评价和显示在特定范围内的事故后果，是核电厂或其他核设施应急准备和应急防护行动决策的重要组成部分。本发明正是针对该问题而提出的一种核设施事故场外后果实时在线评价方法及系统。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种核设施事故场外后果实时在线评价方法及系统，通过该系统能够对核设施在发生核事故时释放或可能释放到环境中的放射性物质所造成的后果进行预测和评价。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种核设施事故场外后果实时在线评价方法，该方法首先以核设施为中心确定核设施事故的模拟区范围，所述模拟区范围包括以核设施为中心20km×20km的近场区域和以核设施为中心100km×100km的远场区域；
在确定出模拟区范围后，该在线评价方法包括模拟区的风场预测方法、风场诊断方法、拉格朗日烟团大气扩散模拟方法、气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法、以及气载途径食物链放射性活度估算方法；
其中，所述风场预测方法包括：
1)以核设施为中心，获取模拟区范围的不同来源的气象数据；所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据或者为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据；
2)根据所述气象数据来源的不同，进行模拟区的风场预测，进行风场预测的具体方式为：
21)当所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据时，采用非静力模式进行风场预测；
22)当所述气象数据为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据时，采用准静力模式进行风场预测；
所述风场诊断方法包括：
(1)获取模拟区的气象数据和地理环境数据，并根据获取的气象数据和地理位置数据建立模拟区的三维风场；所述气象数据包括模拟区的气象观测站的观测气象数据和气象部门的数值天气预报数据；所述地理环境数据包括模拟区的经纬度信息、下垫面高程、植被、水体分布特征和土地利用；三维风场为多层网格风场；
(2)根据所述气象部门的数值天气预报数据和地理环境数据对所述三维初始风场进行初步调整，得到初步调整后的风场；所述初步调整包括根据地形运动学效应对三维初始风场进行调整、根据坡流效应对三维初始风场进行调整和根据地形热动力学对风场的阻塞效应对三维初始风场进行调整；
(3)根据所述观测气象数据对初步调整后的风场进行处理，得到最终的三维风场；所述处理包括对初步调整后的风场依次进行插值处理、平滑处理和垂直风速分量的调整；
所述拉格朗日烟团大气扩散模拟方法通过依次释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放来计算气载放射性核素扩散产生的浓度，包括以下步骤：
A、建立模拟区范围的二维网格系统；
B、计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度，计算方式为：
B1.确定计算的时间步长ΔT即浓度结果输出时间间隔和烟团的释放时间间隔Δt，根据所述烟团的释放时间间隔Δt顺序释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放；
B2.计算第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献计算公式为：
其中，(xg,yg,zg)中(xg,yg)为网格点的二维坐标，zg为烟团中核素取对人体有影响的高度，为为第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中j核素的源强，QWjo第M个时间步长所释放的所有烟团中j核素的源强，σxy(i)、σz(i)分别为所述第i个烟团水平方向和垂直方向的有效扩散参数，为所述第i个烟团在第M个时间步长结束时刻的质心坐标，zinv为逆温层层顶的垂直高度，λj为j核素的衰变常数，为第M个时间步长结束时刻所述第i个烟团所经的迁移时间；
B3.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的时间积分浓度χj(xg,yg,zg；M)，计算公式为：
其中，n表示每个时刻烟团的释放数；
C、计算核素的地表沉积量，计算方式为：
C1.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻因干沉积造成的(x,y)网格中j核素的地表干沉积总量WDj(x,y；M)，计算公式为：
其中，Vdj为j核素的干沉积速度，χj(x,y；M)为χj(x,y,z；M)在z＝0至z＝∞高度的积分；
C2.计算第M1个时间步长到第M2个时间步长期间的降雨造成的(x,y)网格中j核素的地表湿沉积总量Wwj(x,y,M1→M2)，计算公式为：
∧j＝AIa
其中，∧j为冲洗因子，I为降雨强度，A为冲洗因子系数，A的取值范围为[3×10-5,3×10-3]，a的取值范围为[0.5,1]；
D、计算一个烟团中的所有核素的γ射线对指定受照点(x,y,z)造成的γ辐射剂量率dγ(Q,Eγ,σy,σz,H,Rxy)，计算公式为：
其中，K＝1.6×10-13，单位为Gy/s/MeV/Kg，σen为空气的能量吸收系数，单位为m2/Kg，Eγ为γ射线的辐射能量，单位为MeV，B(μr)为累积因子，μ为空气的线性减弱因子，单位为m-1，r为从离烟团中心(x＝y＝0,z＝-H)距离为Rxy的受照点到体积元dxdydz的距离，H为烟团中心高度，χ(x,y,z)为在指定受照点(x,y,z)处的瞬时空气浓度，(x,y,z)中z为指定受照点的高度，(x,y)为指定受照点多对应的网格坐标，Q为一个烟团中的放射性核素的活度，σxy、σz分别烟团水平方向和垂直方向的扩散参数；
所述气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法包括：
a、根据预设的网格间距对模拟区进行网格划分；
b、计算核设施事故释放期间，气态放射性核素在环境中迁移扩散对模拟区居民及居民生活环境所造成的影响，包括：
b1.对于每一个网格，计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成潜在剂量，并根据潜在剂量计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成的预期剂量；所述照射途径包括烟云γ外照射途径、地面沉积外照射途径和吸入内照射途径；
b2.对于每一个网格，计算气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对网格中的居民所造成的预期剂量，根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域；根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域的方式为：
当气态放射性核素释放开始后两天内放射性核素对网格中的居民的各器官所造成的与其剂量是否大于预设的各器官的确定性效应阈值时，则判断有确定性效应发生。
b3.对于每一个网格，计算采取各种应急干预行动后，网格中居民的可防止剂量和剩余剂量；所述应急干预行动包括隐蔽、撤离、避迁、服用碘片；在采取撤离与避迁行动时，计算撤离与避迁过程中各撤离路线和避迁路线引起的附加剂量；
b4.计算事故释放期间，牛奶中的关键核素浓度和水库中的关键核素浓度，根据计算结果判定是否达到了禁止牛奶或地表水饮用的干预水平；所述关键核素包括34Cs、137Cs、103Ru、106Ru、89Sr、131I、90Sr；
所述气载途径食物链放射性活度估算方法包括：
I、对于模拟区，计算核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量；对于某一区域，核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量包括污染物烟羽经过该区域上方所造成的植物上的核素的干沉积量和湿沉积量、以及土壤表面核素的总沉积量；
II、根据所述核素沉积量，计算植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度；
III、根据植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度，计算人体通过食入途径对核素的摄入速率。
一种核设施事故场外后果实时在线评价系统，包括：
模拟区范围确定模块，用于以核设施为中心确定核设施事故的模拟区范围，所述模拟区范围包括以核设施为中心20km×20km的近场区域和以核设施为中心100km×100km的远场区域；
该在线评价系统包括风场预测子系统、风场诊断子系统、大气扩散子系统、剂量与干预措施子系统、以及食物链子系统；
所述风场预测子系统包括气象数据获取模块和风场预测模块；其中：
气象数据获取模块，用于以核设施为中心，获取模拟区范围的不同来源的气象数据；所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据或者为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据；
风场预测模块，用于根据所述气象数据来源的不同，进行模拟区的风场预测；该风场预测模块包括：
第一预测模块，用于当所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据时，采用非静力模式进行风场预测；
第二预测模块，用于当所述气象数据为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据时，采用准静力模式进行风场预测；
所述风场诊断子系统包括三维初始风场建立模块、初始风场初步调整模块和风场再次调整模块；其中：
三维初始风场建立模块，用于获取模拟区的气象数据和地理环境数据，并根据获取的气象数据和地理位置数据建立模拟区的三维初始风场；所述气象数据包括模拟区的气象观测站的观测气象数据和气象部门的数值天气预报数据；所述地理环境数据包括模拟区的经纬度信息、下垫面高程、植被、水体分布特征和土地利用；三维风场为多层网格风场；
初始风场初步调整模块，用于根据所述气象部门的数值天气预报数据和地理环境数据对所述三维初始风场进行初步调整，得到初步调整后的风场；所述初步调整包括根据地形运动学效应对三维初始风场进行调整、根据坡流效应对三维初始风场进行调整和根据地形热动力学对风场的阻塞效应对三维初始风场进行调整；
风场再次调整模块，用于根据所述观测气象数据对初步调整后的风场进行处理，得到最终的三维风场；所述处理包括对初步调整后的风场依次进行插值处理、平滑处理和垂直风速分量的调整；
大气扩散子系统通过依次释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放来计算气载放射性核素扩散产生的浓度，该子系统包括二维网格系统建立模块、网格点核素浓度计算模块、地表沉积量计算模块和γ辐射剂量率计算模块；
二维网格系统建立模块，用于建立模拟区范围的二维网格系统；
网格点核素浓度计算模块，用于计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度，网格点核素浓度计算模块计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度的方式为：
B1.确定计算的时间步长ΔT即浓度结果输出时间间隔和烟团的释放时间间隔Δt，根据所述烟团的释放时间间隔Δt顺序释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放；
B2.计算第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献计算公式为：
其中，(xg,yg,zg)中(xg,yg)为网格点的二维坐标，zg为烟团中核素取对人体有影响的高度，为为第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中j核素的源强，QWjo第M个时间步长所释放的所有烟团中j核素的源强，σxy(i)、σz(i)分别为所述第i个烟团水平方向和垂直方向的有效扩散参数，为所述第i个烟团在第M个时间步长结束时刻的质心坐标，zinv为逆温层层顶的垂直高度，λj为j核素的衰变常数，为第M个时间步长结束时刻所述第i个烟团所经的迁移时间；
B3.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的时间积分浓度χj(xg,yg,zg；M)，计算公式为：
其中，n表示每个时刻烟团的释放数；
地表沉积量计算模块，用于计算核素的地表沉积量，计算方式为：
C1.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻因干沉积造成的(x,y)网格中j核素的地表干沉积总量WDj(x,y；M)，计算公式为：
其中，Vdj为j核素的干沉积速度，χj(x,y；M)为χj(x,y,z；M)在z＝0至z＝∞高度的积分；
C2.计算第M1个时间步长到第M2个时间步长期间的降雨造成的(x,y)网格中j核素的地表湿沉积总量Wwj(x,y,M1→M2)，计算公式为：
∧j＝AIa
其中，∧j为冲洗因子，I为降雨强度，A为冲洗因子系数，A的取值范围为[3×10-5,3×10-3]，a的取值范围为[0.5,1]；
γ辐射剂量率计算模块，用于计算一个烟团中的所有核素的γ射线对指定受照点(x,y,z)造成的γ辐射剂量率dγ(Q,Eγ,σy,σz,H,Rxy)，计算公式为：
其中，K＝1.6×10-13，单位为Gy/s/MeV/Kg，σen为空气的能量吸收系数，单位为m2/Kg，Eγ为γ射线的辐射能量，单位为MeV，B(μr)为累积因子，μ为空气的线性减弱因子，单位为m-1，r为从离烟团中心(x＝y＝0,z＝-H)距离为Rxy的受照点到体积元dxdydz的距离，H为烟团中心高度，χ(x,y,z)为在指定受照点(x,y,z)处的瞬时空气浓度，(x,y,z)中z为指定受照点的高度，(x,y)为指定受照点多对应的网格坐标，Q为一个烟团中的放射性核素的活度，σxy、σz分别烟团水平方向和垂直方向的扩散参数；
所述剂量与干预措施子系统包括网格划分模块和气态核素辐射剂量计算模块；其中：
网格划分模块，根据预设的网格间距对模拟区进行网格划分；
气态核素辐射剂量计算模块，用于计算核设施事故释放期间，气态放射性核素在环境中迁移扩散对模拟区居民及居民生活环境所造成的影响，包括：
b1.对于每一个网格，计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成潜在剂量，并根据潜在剂量计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成的预期剂量；所述照射途径包括烟云γ外照射途径、地面沉积外照射途径和吸入内照射途径；
b2.对于每一个网格，计算气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对网格中的居民所造成的预期剂量，根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域；根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域的方式为：
当气态放射性核素释放开始后两天内放射性核素对网格中的居民的各器官所造成的与其剂量是否大于预设的各器官的确定性效应阈值时，则判断有确定性效应发生。
b3.对于每一个网格，计算采取各种应急干预行动后，网格中居民的可防止剂量和剩余剂量；所述应急干预行动包括隐蔽、撤离、避迁、服用碘片；在采取撤离与避迁行动时，计算撤离与避迁过程中各撤离路线和避迁路线引起的附加剂量；
b4.计算事故释放期间，牛奶中的关键核素浓度和水库中的关键核素浓度，根据计算结果判定是否达到了禁止牛奶或地表水饮用的干预水平；所述关键核素包括34Cs、137Cs、103Ru、106Ru、89Sr、131I、90Sr；
所述食物链模块包括核素沉积量计算模块、动植物中核素浓度计算模块和人体核素摄入速率计算模块；其中：
核素沉积量计算模块，用于计算模拟区核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量；对于某一区域，核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量包括污染物烟羽经过该区域上方所造成的植物上的核素的干沉积量和湿沉积量、以及土壤表面核素的总沉积量；
动植物中核素浓度计算模块，用于根据所述核素沉积量，计算植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度；
人体核素摄入速率计算模块，用于根据植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度，计算人体通过食入途径对核素的摄入速率。
本发明的有益效果在于：本发明所述的核设施事故场外后果实时在线评价方法及系统，可完成以核设施为中心的模拟区范围内的自事故发生时至结束时刻的风场预测、诊断、多个事故点的污染物大气扩散及剂量估算，为核设施事故的应急指挥处理提供了数据基础。
附图说明
图1为具体实施方式中风场预测方法的流程图；
图2为具体实施方式中风场诊断方法的流程图；
图3为具体实施方式中拉格朗日烟团大气扩散模拟方法的流程图；
图4为具体实施方式中烟团扩散的示意图；
图5为具体实施方式中气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法的流程图；
图6为具体实施方式中气载途径食物链放射性活度估算方法的流程图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
本实施方式中提供了一种核设施事故场外后果实时在线评价方法，该在线评价方法主要包括风场预测方法、风场诊断方法、拉格朗日烟团大气扩散模拟方法、气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法、以及气载途径食物链放射性活度估算方法五个大部分。采用本实施方式所提供的在线评价方法在实施时，首先需要以核设施为中心，确定定核设施事故的模拟区范围，即进行风场预测、风场诊断、大气扩散模拟、辐射剂量估算及放射性活度估算的区域范围。本实施方式中，所述模拟区范围包括以核设施为中心20km×20km的近场区域和以核设施为中心100km×100km的远场区域。
下面分别对所述五个大部分的具体实现方式进行说明。
风场预测方法
本实施方式中，风场模式分为远场模式和近场模式两部分。近场模式计算范围为以核设施为中心20×20km正方形区域(空间分辨率为250m或500m)，主要计算因地形产生的地形绕流、越流、阻塞、背风坡尾流等动力作用产生的中尺度环流。远场模式计算范围为以核设施为中心100×100km正方形区域(空间分辨率为1km)，主要计算海陆表面温差引起的海陆风环流，即热力作用产生的风场日变化。
对核事故应急响应模式的要求，应包括准确、简便、快速、可靠、易操作等要素。为了满足事故后果评价的需要，本发明以考虑热力因素的中尺度动力预报模式为主，作为远场风场预报模式，提供事故发生后的逐时预报风场，以侧重考虑地形动力作用引起的中尺度环流的中尺度动力预报模式—近场风场模式为辅，处理具有较高空间分辨率的逐时风场。做上述模式选择的理由如下：
(1)气象预报数据是实现系统功能所必须具备的。为了满足整个系统的功能，必须有事故发生开始释放当前时刻和向前若干小时(24或36小时)天气情景预报的数据。对于10至50km范围，在中等风速(3～4m/s)下，烟云的输送时间约为1～4小时。考虑热力因素的中尺度动力预报模式在此时间范围内预测的风场较为可靠。气象预报数据可以通过以下两种方案获取，方案一：利用气象数值预报数据，主要包括省气象中心全球或中尺度数值天气预报产品，采用非静力模式；方案二：根据待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据，采用准静力模式获取。
(2)在事故初期，最关心的问题是近距离内(几公里范围内)放射性核素分布，以决定响应的水平，因此，要求模式具有较高的空间分辨率。对于这种近场动力作用的中尺度环流，采用MM5模式并没有明显的优势，国内外也尚未见MM5模式用于小于10km范围的流场模拟。而考虑热力因素的中尺度动力预报模式无法同时满足高的空间分辨率和快速计算的要求。近场风场可依据远场模式提供的逐时背景风场，计算出复杂地形的动力作用形成的小尺度风场，同时具有较高的空间分辨率，可以满足放射性烟羽的浓度和剂量计算的需要。
本实施方式所提供的风场预测方法主要考虑了以下几种因素：
1、中尺度大气环流
对于核设施位于多山、沿海等的复杂地形滨海厂址，这些地区的流场主要受以下三类环流系统支配：
①地形动力作用引起的中尺度环流
当大尺度基本气流流经地形起伏地区时，受地形作用，基本气流受到动力强迫而产生扰动，流场出现多种形态，如迎风坡气流阻塞、地形绕流、狭管效应、背风坡涡旋和尾流等。一般来说，当风速低、气层稳定时，阻塞、狭管、绕流等效应显著，而当强风时，越流、背风涡旋等效应显著。
动力作用中尺度环流的尺度，取决于地形的影响范围，环流的形态取决于地形特征如高度、形状、水平范围等和气象条件(风向、风速、大气稳定度)。产生的中尺度环流的地形尺度大约为几公里。
此类环流的存在时间尺度取决于伴随此类环流的气象条件的持续时间。例如产生阻塞的静风、逆温条件改变了，阻塞现象也即消失。
②地形热力作用引起的中尺度环流。
核电厂位于沿海、多山地形，受海陆温差以及山地平原温差影响，当没有强系统风(例如冷空气、台风)控制时，本地区将受海陆环流和山谷环流影响。此类环流的水平尺度为几公里到几十公里，垂直尺度为几百米到一千米，时间尺度为24小时日变化。热力环流的强度和尺度取决于地表的受热程度，其中太阳辐射强度受季节、时间、云量等因素影响，加热程度受地表状态，如植被、土壤湿度、土地利用类型影响，还受大尺度环流的风速影响。
除了海陆风和山谷风，热力环流还包括尺度较小的热力内边界层和上坡风、下坡风。此类环流的水平尺度一般不超过几公里，垂直厚度只有300～400米，时间尺度为几个小时。
③大尺度天气系统变化
此类风场形态取决于大尺度天气系统的类型，例如冷锋、切变线、静止锋、台风、高压、气旋等。其变化取决于核设施所在省、区乃至整个东亚地区的天气演变过程，其水平尺度为几百至上千公里，时间尺度为一两天到一周。
2、中尺度大气模式
为预报核设施周边地区中尺度大气环流所采用的数值预报模式，称为中尺度大气模式。中尺度模式有各种类型，根据在计算垂直运动方法上的不同，分为静力模式和非静力模式。
静力模式是假定大气是准静力的，垂直速度通过不可压流体的连续方程(诊断方程)计算得出，气压场通过静力方程(也是诊断方程)计算而得。此类模式计算速度快，性能稳定。其缺点就是无法计算出非静力过程，例如尺度为102-103m的地形激发出的非静力重力波。
非静力模式是通过垂直分量动量方程(预报方程)计算得出。气压场通过可压缩流体连续方程(预报方程)计算而得，或者通过一个椭圆方程的迭代得出。非静力方程能较真实的解释影响中小尺度天气过程的物理因子及演变细节，但需对非线性方程进行求解，计算耗时，容易产生不稳定。
研究表明，在计算水平流场方面，两类模式没有很明显差别。但在计算垂直运动速度时，静力模式可能漏掉某些过程的影响(例如前面提到的非静力重力波)。因此在计算地形起伏变化较大地区的中尺度流场，采用非静力模式更为慎重些。
为适应快速评价，快速计算的要求，根据模拟区域不同的水平分辨及地形复杂程度，采用中尺度风场预报模块中的准静力预报模式或非静力预报模式对模拟区气象场进行模拟。在具有应用中，根据厂址地区地形的复杂程度以及气象资料的获取程度选取不同的模式与预报来源，其中气象预报中心的数据的引入，是对本系统运行的一个重要方面；在无此数据来源的情况下，采用准静力预报模式开展24小时的中小尺度的风场预报，在有气象数值预报数据时，选用非静力模块进行风场预报。本实施方式的目的是中小尺度风场的预测，核设施事故场外后果评价系统主要针对厂址的近场和远场，相应的准备风场也分为厂址的近场和远场范围。在进行近场和远场的模拟时，针对不同的模拟范围，选用的模拟网格分辨与网格数均不同，由此区分近场和远场；气象上根据模拟尺度的不同，分为大尺度、中尺度和小尺度，因而取名为中小尺度风场的预测。因小尺度模拟采用的初始数据均为中尺度模拟结果，因而认为小尺度模拟结果保留了中尺度模拟方法特征。
下面对本发明所提供的核设施事故场外后果评价的中小尺度风场预测方法进行详细说明，图1示出了本实施方式中所述预测方法的流程图，由图中可以看出，该方法主要包括以下两个大的步骤：
步骤一：以核设施为中心，获取模拟区不同来源的气象数据；
步骤二、根据所述气象数据来源的不同，进行模拟区的风场预测；
首先，以核设施为中心，获取不同来源的气象数据，本实施方式中，模拟区包括以核设施为中心20km×20km的近场区域(对应小尺度风场)和以核设施为中心100km×100km的远场区域(对应中尺度风场)；所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据或者为待预测中尺度模拟区域的观测站测得的观测数据。获取到气象数据后，根据气象数据来源的不同，进行模拟区的风场预测，进行风场预测的具体方式为：
当所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据时，采用非静力模式进行风场预测；当所述气象数据为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据时，采用准静力模式进行风场预测。
以核设施为中心100km×100km的远场区域(对应中尺度范围)，网格分辨率选为1km，该区域内观测数据主要来源为以核设施为中心点的周边市、县气象观测站点和以核设施为中心20km×20km的近场区域(对应小尺度范围)内的厂区气象铁塔或自动观测站点，较难获得其他气象初始数据，在无法及时获得该类气象数据的情况下，数值天气预报数据是进行风场预报的较好选择，因而在计算时通常选用全球或中尺度数值天气预报数据作为初始场。
下面对采用准静力模式进行风场预测和采用非准静力模式进行风场预测的方式进行具体说明。
1、采用准静力模式进行风场预测
模拟区远场计算范围为以核设施为中心100km×100km正方形区域，本模式主要体现在中尺度情况下海陆温差对环流所产生的影响，主要考虑热力作用的风场日变化。一个小时输出一次结果，输出结果再进行近场区域模拟计算。
海陆风发生的最根本原因是海陆由于热容量不同而引起的温差的周期性变化，其时间尺度大概为12小时左右。白天，太阳加热地面，导致地表温度上升，而海水温度的日变化很小，不超过1度，这样就导致向岸流的产生；到了夜间，由于长波辐射，地表温度下降，海陆之间的温差就有可能导致向海流，即出现海风和陆风的交替现象。海陆风是一种由于地理条件而产生的自然现象，但很多情况下，受控于大的环流形式而不是那么明显。
在下述条件下，大气运动被假定是准静力：(1)对流活动比较弱，因而垂直运动速度较小；(2)地形坡度较小，一般要求小于45°；(3)地形特征尺度不小于几公里。在这类模式里，气压场是根据大气准静力关系，由温度场计算出来的。
本实施方式中，根据三维准静力大气动力－热力学方程组进行准静力模式进行风场预测，三维准静力大气动力－热力学方程组包括两个水平运动方程、准静力方程、连续方程、热力学方程和湍流能量方程。
两个水平动力学方程如下：
准静力方程如下：
其中，x、y、z为三维笛卡尔坐标系下的东西向、南北向和垂直向的坐标，为地形追随坐标系中的垂直坐标，为坐标系中的三维速度分量，t为时间，zg为地形高度(对应球坐标系)，H为设定的顶部边界高度(模式顶部高度指的是在这个模式中设定的模式运行到达的顶部边界高度)，θ为位温，π为扰动艾克纳函数，g为重力加速度，Fu和Fv分别为东西向风速的湍流扩散项和南北向风速的湍流扩散项；
热力学方程为：其中，Fθ为位温的湍流扩散项；
连续性方程为：
其中，π为表示大气压的扰动艾克纳函数Exner函数，cp为干空气比定压热容，P为大气压，P0＝1000hPa为参考气压，R为干空气的比气体常数；
湍流能量方程为：
其中，q2为湍流动能，分别为x、y、z三个方向上的单位质量湍流动能，Kw表示垂直动量湍流扩散系数，α为比容，Kθ为温度的热量湍流扩散系数，l为湍流尺度，B1l取经验值10.46，Fq2为湍流动能的湍流扩散项；
上述各公式中，其中，为u、v、θ或者q2，KH、KZ为对应湍流扩散项的水平扩散系数和垂直扩散系数。
通过上述三维准静力大气动力－热力学方程组，计算出各物理变量(二维水平方向风速、位温、气压的艾克纳函数Exner equation、湍流动能)随时间的变化率，进而获得下一时刻各物理量的值。
2、中尺度非静力预报模式的建立
准静力平衡状态是大尺度运动的重要特征，而中尺度天气现象与重力波关系密切，旋转大气中的重力内波对于中尺度运动，如山地背风波、飑线等是重要的。当水平尺度大于10km时，采用静力平衡近似得到公认，而在水平尺度小于10km时，采用静力平衡近似描述大气运动不再有效，因而采用非静力方程对中小尺度大气运动进行模拟。
在对中尺度天气过程进行模拟时，为更精确描述典型中尺度现象如海陆风、山谷风等，当模拟区水平分辨设定小于10km时，采用中尺度非静力预报模式对中尺度天气现象进行模拟。该模式采用省级气象部门发布的气象预报产品或全球数值预报产品作为初始场，对覆盖模拟区远场范围的区域进行风场模拟，为远场模式提供初始数据。模式每一个小时输出一次结果，输出结果再进行近场区域计算。
中尺度非静力预报模式根据三维、非静力可压方程进行建模，即根据动力学方程、热力学方程、水汽方程、连续性方程进行非静力模式下的风场预测，其中，所述动力学方程、热力学方程、水汽方程(水汽质量守恒方程)、连续性方程如下：
动力学方程如下：
P0＝1000hPa
其中，x、y、z为三维笛卡尔坐标系下的东西向、南北向和垂直向的坐标，为地形追随坐标系中的垂直坐标，为坐标系中的三维速度分量，t为时间，θ为位温，π为扰动艾克纳函数，f为科氏参数，Km为湍流扩散系数，g为重力加速度，θv为虚温，cp为干空气比定压热容，P为大气压，P0＝1000hPa为参考气压，R为干空气比气体常数，H为设定的顶部边界高度，zg为地形高度，z为笛卡尔坐标系下的高度；
热力学方程如下：
其中，kh为热量和湿气的湍流粘性系数，表示以弧度表示
水汽方程如下：
其中，rn表示水物质混合比；
连续方程为：其中，ρ为流体密度。
风场诊断方法
图2示出了本具体实施方式中提供的所述在线评价方法中的风场诊断方法的流程图，由图2中可以看出，该方法主要包括以下四个步骤：
步骤S100：以核设施为中心，确定核设施事故的模拟区范围，获取模拟区范围内的气象数据和地理环境数据；
核设施潜在可用的气象数据的获取程度和方式存在一定的不确定性。本实施方式中，所述气象数据主要包括模拟区范围内的固定气象观测站的观测气象数据和气象部门数值天气预报数据。所述观测气象数据包括观测站观测到的风、温、辐射、降水等多要素气象数据。
在实际应用中，可以根据不同的需求，将获取到的气象数据进行区分，例如，根据获取气象数据的范围区分，可以分为中尺度范围(以核设施为中心半径101～102范围以内)与小尺度范围(以核设施为中心半径101以内)的气象数据；在核设施事故发生时，按照核设施事故发生时刻，由于受地域条件等影响，从气象数据获取时间区分，可以分为事故发生前时刻的数据，事故发生后若干时刻的数据。
气象部分的数值天气预报数据的获取可以直接从气象数值预报部门运行的如国家级的全球尺度的T639、GFS与地方级的区域尺度的WRF/MM5等气象预报系统提取气象场，经过必要的格式转换后，得到相应区域的数值天气预报数据。由于核设施风场模型是一个局地模型，水平尺度在102km左右，要求提供尽可能高的水平分辨率的气象场，以WRF模式为例，采用三维变分(3DVAR)方法进行观测数据的同化计算，区域精细同化预报系统的水平分辨率可提高到15km。系统在垂直方向上的分层是35层，顶层气压为50hPa。系统采用欧拉质量坐标，采用Runge-Kutta的三阶时间积分方案。系统试验所采用的物理参数化方案分别为：RRTm长波辐射方案、Dudhia短波辐射方案、MYJ近地面层方案、陆面过程选用热量扩散方案、MYJ边界层方案、Betts-Miller-Janjic积云参数化方案、微物理过程方案为Lin方案。预报时效从目前的48小时延长到72小时，数据输出时间间隔从业务的3小时一次提高到30分钟一次。一日两次预报(世界时：00时和12时)。
地理环境数据是核设施事故响应系统中不可分割的重要组成部分，主要根据核设施周围的情况，获取事故模拟区范围内的经纬度信息、下垫面高程、植被、水体、人口、食物链、用户职业分布、土地利用等特征数据，考虑到整个系统设计管理的便利性，此外还应包括源项的释放与相应区域人口数据的转换。
步骤S200：根据获取的气象数据和地理位置数据建立模拟区范围的三维初始风场；
本实施方式中，所述三维初始风场为多层网格风场，DIAMET气象模式采用一个由X、Y、Z三个方向构成的多层网格系统，三个方向上的对应风速分量分别采用U、V、W表示，该系统中设定X和Y轴分别表示东—西走向和南—北走向，Z表示垂直方向，这就与通常使用的相应的水平面上的风场分量——u分量(X轴)和v分量(Y轴)保持一致。墨卡托投影网格(UTM)也是通常采用的一种网格系统。
多层网格系统建立后，可以通过输入变量来调整风场值，使其能够与兰伯特投影网格一致，从而抵消由于地球曲率带来的影响。DIAMET气象模式采用用户指定的标准纬度和参考经度来计算锥形常数，并根据参考经度来计算观测站在东—西方向上的距离。在此基础上，再根据这些值来调整观测风场和预测风场的值，使其能够与兰伯特映射相一致。气象模块所采用的默认标准纬度和参考经度值与美国EPA的MM4-FDDA数据库使用的相一致。
实际应用中，初始风场可以是一个三维风场，也可以是一个由区域平均风场构成的常量风场。区域平均风场可以通过对高空探测气象数据进行垂直方向平均和时间插值的方法获得，也可以简单的由外部指定。如果区域平均风场是采用计算的方法获得，那么不仅需要指定要计算平均风值的大气层，而且要指出用来计算平均风场值的高空探测站；或采用所有站点数据，用1/r2插值(反距离平方插值)来产生一个空间变化的三维初始风场。三维初始风场的建立采用现有的三维初始风场建立方式。
本实施方式中可以采用由WRF/MM5预测气象模型或CSUMM中尺度模型生成的网格风场作为三维初始风场。即允许运行接收比诊断模型风场更大网格步长和不同垂直网格分布的预测模型风场。这种方法允许风场的多个特性被引入到诊断风场结果中，如在地面气象观测站不能测得的湖面风环流及高空回流。
步骤S300：根据所述气象部门的数值天气预报数据和地理环境数据对所述三维初始风场进行初步调整，得到初步调整后的风场；
本实施方式中，所述初步调整包括根据地形运动学效应对三维初始风场进行调整、根据坡流效应对三维初始风场进行调整和根据地形热动力学对风场的阻塞效应对三维初始风场进行调整。三种调整的具体方式如下：
①地形运动学效应
所述根据地形运动学效应对三维初始风场进行调整包括：根据地形运动学效应对垂直方向风速分量进行调整和根据地形运动学效应对水平方向风速分量进行调整；
根据地形运动学效应对垂直方向风速分量进行调整的方式为：
2.1)计算笛卡尔坐标系中风速的垂直分量w，计算公式为：
其中，V为模拟区区域平均风速，ht为地形高度，为ht的梯度，表示随地高度差，k为与大气稳定度有关的指数衰减系数(指数衰减系数随大气稳定度的增加而增加)，z为笛卡尔坐标系下的垂直坐标，N为布伦特-维萨拉频率，|V|为区域平均风速的绝对值，g为重力加速度，θ为环境位温；
2.2)计算地形跟踪坐标系下风速的垂直分量W，计算公式为：
其中，u、v分别为笛卡尔坐标系下风速在x轴水平方向的分量和在y轴水平方向的分量，为地形高度在x轴方向的梯度，为地形高度在y轴方向的梯度；x轴水平方向为东西走向，y轴水平方向为南北走向；
地形运动学效应在水平方向风场所产生的影响可以通过采用对初始预测风场进行偏差最小化方法来估计。即根据地形运动学效应对水平方向风场分量进行修正的方式为：采用偏差最小化方法对水平风场分量采用迭代法进行调整，直至调整后的三维偏差小于设定值。
②坡流效应
DIAMET气象模式使用经验方法估计复杂地形的坡流数量级。坡流的方向一般被认为与排水的方向一致。把坡流矢量加入到初步猜测网格风场，产生修正的风场。本实施方式中，根据坡流效应对三维初始风场进行调整的具体方式为：
1)计算坡流效应产生的坡流风速；坡流风速S的计算方式如下：
S＝Se[1-exp(-x/L e)]1/3 (1)
Se＝[h g(Δθ/θ)sinα/(CD+k)]1/3 (2)
Le＝h/(CD+k) (3)
其中，Se为坡流平衡速度，Le为平衡长度尺度，x为坡流距离坡顶的距离(该处的x与水平方向x方向无关)，h为坡流高度，g为重力加速度，Δθ为环境引起的位温缺损，θ为环境位温，α为坡流水平角度，CD为地面阻力系数，k为坡流层顶部的夹带系数；
将公式(2)代入公式(1)中，得到：
在计算坡流速度时需考虑热量平衡，存在以下关系式
d(hΔθ)/dt＝Qhθ/(ρcpT) (5)
其中，t表示时间，Qh为显热通量，ρ为空气密度，cp为空气热容，T为空气温度；
对公式(5)积分得到如下公式(沿坡流方向，假设d/dt＝d/dx)：
hΔθ＝Qhθx/(ρcpT) (6)
将(6)代入(4)式得坡流速度计算公式为：
S＝{[Qh g x sinα/[(ρcp T)(CD+k)]}1/3[1-exp(-x/Le)]1/3 (7)
Le＝h/(CD+k)
公式(7)即是波流速度表达式，实际计算时需根据上坡流和下坡流分别计算，对于下坡流：在公式(7)中，有关参数如下：
CD＝K＝4×10-2
Le＝h/(CD+k)中的h＝0.05ΔZ
sinα＝minimum(sinα,ΔZ/x)
ΔZ表示坡流高度(坡顶到坡地的高差)，其他参数由模式计算，这样公式(7)即可计算出下坡流速度；
对于上坡流，公式(7)中，有关参数如下：
(CD+k)～1
x sinα＝ΔZ
由于式(7)中的exp(-x/Le)≤≤1，公式(7)可以写为下式：
2)根据坡流风速和坡流水平角度α计算出x轴水平方向的坡流风速us和y轴水平方向的坡流风速vs；
3)将坡流风速加入到三维初始风场，对三维初始风场的水平风速进行调整，调整的公式为：
u1′＝u1+us
v1′＝v1+vs
其中，u1′和v1′分别为根据坡流效应对三维初始风场进行修正后的x轴水平方向的风速分量和y轴水平方向的风速分量，u1和v1分别为三维初始风场中x轴水平方向的风速分量和y轴水平方向的风速分量。
③阻塞效应
本实施方式中，地形热动力对风场的阻塞效应以局地Froude数形式进行了参数化。计算三维初始风场中每个网格点的局地弗洛德数Fr，计算公式为：
Δht＝(hmax)ij-(z)ijk
其中，V为网格点的风速，N为布伦特-维萨拉频率(Brunt频数)，Δht为有效障碍高度，(hmax)ij为网格点(i,j)影响半径内(TERRAD)的最大地形高度，(z)ijk为高空层k中网格点(i,j)的高度；
对每个网格点都计算Froude数，之后判断网格点局地弗洛德数Fr是否小于设定的临界弗洛德数，若否，则不对三维初始风场进行调整，若是，则判断网格点的风场是否有向上的分量，若是，则将网格点的风向调整为与地形相切的方向，若否，则不对三维初始风场进行调整。
步骤S400：根据所述观测气象数据初步调整后的三维网格风场进行修正，得到最终的三维风场。
该步骤是利用诊断模式处理风场，即将观测数据导入到S300初步调整后所形成的网格风场的过程。这一步骤包括插值、地表风场观测数据垂直外推、平滑处理、垂直风速的O’Brien调整、偏差最小化几个子步骤。
①插值处理
采用距离反比加权法将气象站观测数据导入到步骤一风场中。根据观测气象数据对初步调整后的风场进行插值处理的插值公式为：
其中，(u,v)′2为插值处理后的风场中网格点的水平方向的初始风速分量，(u,v)1为所述初步调整后的风场中网格点的水平方向的风速分量，k为气象观测站的标识序号，(uobs,vobs)k为第k个气象观测站的水平方向的观测风速分量，R为预设的初步调整后的风场的加权参数(权重数)，由用户指定；Rk为第k个气象观测站到网格点的距离。
此插值法允许在离观测站近的区域对观测气象数据进行大权重赋值，而在没有气象观测数据的区域，初步调整后的风场在权重赋值时占主导地位。该加权方法，在每个垂直层中使用。不管应用地表观测数据外推的选项是如何确定的，地表气象观测数据用于最低层风场层的计算才是最合适的。如果观测站离一个网格点的距离超过最大影响半径，那么这个观测数据可以不用进行插值。
②地表风场观测数据垂直外推
在对水平方向的风场进行空间插值之前，地表每个气象观测站的数据可以向较高层进行外推。具体包括：幂律方程外推、相似理论外推、自定义尺度因子进行外推等。
如果地面气象站距离高空探测气象站比较近，且高空探测气象站能提供有效的探空数据，那么就不需要对地面气象站的数据进行垂直外推。
●幂律方程外推：
uz＝um·(z/zm)P (10)
其中，Z为DIAMET网格体中心点高度，m；zm为观测高度，m；uz为在高度z处的外推出的风速u分量，m/s；um为观测的风速u分量，m/s；P为幂律指数。
相似的公式可以用来计算风速的v分量。
根据Douglas和kessler1988年在DWM中所提的，P＝0.143适用于陆地表面，P＝0.286适用于水域表面。水域网格的平均海拔标记为零。
●自定义尺度因子外推
给定一系列尺度因子，DIAMET地表以上各层对应一个，从第2层到第NZ层都可用以下公式计算风场：
ui＝u1·FEXTRPi (11)
其中，i表示DIAMET风场层数(i＝2，3，…，NZ)；u1表示Layer 1中风场的u分量；ui表示第Layer i风场的u分量；FEXTRPi表示用户给定的第i层尺度因子。同样的公式可以用来计算风场的v分量。
●相似理论外推
第三种外推的方法基于van Ulden和Holtslg(1985)的研究，这种外推方法采用相似理论和已有观测数据把地表风速和风向影响扩展到高空层。这样，地表或混合层以上200m的各层的风速和风向都将改变。下面是van Ulden和Holtslag(1985)外推方法的计算公式，风向转变随高度的变化由方程(12)给出：
D(z)/D(h)＝d1[1-exp(-d2z/h)] (12)
此处，D(z)表示在层高中心z处的扭转角，D(h)表示参考高度h处的扭转角，经验常量d1＝1.58，d2＝1.0。
van Ulden和Holtslag提出的风速廓线计算是基于地表层莫宁—奥布霍夫相似理论的。由于与稳定度有关，需要基于高度和莫-奥长度利用公式14)和公式(15)计算稳定函数。将稳定函数与测量高度，层中心高度以及气象站所在网格的粗糙长度代入到方程(12)计算层中心高度处的风速。矫正后的风速和风向最后可以转换回u和v分量，留待后续的插值程序中使用。在计算扭转角度后，北半球的风向为增加该角度(风向角向顺时针方向移动)，而将南半球的风向为减去该角度(向逆时针方向移动)。
公式(1.2-22)给出了相似理论方程来计算风速廓线：
其中，U(z)指DIAMET层中心处的风速；U(z1)指风速计高度处的风速；Z0指粗糙长度；Z1指风速计高度；ΨM指稳定函数。
公式(1.2-23)给出了不稳定状态下稳定函数的表达式：
x＝(1-16z/L)1/4 (15)
公式(16)是在稳定状态下稳定函数的表达式：
ψM＝-17[1-exp(-0.29z/L)] (16)
③平滑处理
初步调整后的风场中加入观测数据生成最终风场需进行平滑处理，以降低风场中产生的不连续性。DIAMET气象模式中的平滑处理公式如下：
平滑处理公式为：
(ui,j)2″＝0.5ui,j+0.125(ui-1,j+ui+1,j+ui,j-1+ui,j+1)
(vi,j)2″＝0.5vi,j+0.125(vi-1,j+vi+1,j+vi,j-1+vi,j+1)
其，(ui,j)2″、(vi,j)2″分别为平滑处理后在网格点(i,j)处的水平方向中x轴方向的风速分量和y轴方向的风速分量；ui,j、vi,j分别为平滑处理前插值处理后在网格点(i,j)处的水平方向中x轴方向的风速分量和y轴方向的风速分量(根据上述插值处理的计算公式计算出的初步调整后的风量)；
④垂直速度的计算
在DIAMET气象模式中，有两种用来计算垂直速度的选项。第一种，通过不压缩质量守恒方程从平滑过的水平风场分量中直接计算出垂直速度，计算出的垂直风速分量为最终的垂直风速分量，平滑处理后的水平风场为最终的水平风场。第二种方法为在根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出垂直风速分量后，通过调整垂直速度廓线而使模型区域顶部的值为零，然后，风场水平分量再被调整到与新的垂直速度场保持质量相容性。第一种，根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出垂直风速分量W1(z)的公式为：
其中，u″、v″分别为平滑处理后的水平方向中x轴方向的风速分量和y轴方向的风速分量。
如果选择了第一种方法，那么质量相容垂直速度可以作为最终的垂直速度(即w＝w1)，而且，使用这种方法不会再对风场水平分量进行调整。最终的水平风场就是由平滑处理公式平滑后得到的风场。
Godden和Lurmann(1993)曾提出这种计算方法有时可能会导致网格层最高层的垂直速度不切实际的过大。为了避免这一问题的出现，可以采用第二种方法。
第二种，在根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出垂直风速分量后，对计算出的垂直风速进行调整，得到调整后的垂直风速分量W2(z)的计算公式为：
W2(z)＝W1(z)-(z/ztop)W1(z＝ztop)
其中，z为笛卡尔坐标系下的垂直坐标，ztop为模拟区的顶部高度,W1(z＝ztop)为根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出的模拟区顶部的垂直速度分量；
计算出调整后的垂直风速分量W2(z)后，采用偏差最小化方法调整两个水平方的风速分量，偏差最小化方法在保持垂直分量为W2(z)不变的情况下，利用迭代方法将两个水平方向的风速分量的偏差调整到小于设定的偏差阈值，采用偏差化方法调整后的两个水平方向的水平分量为最终的水平风场分量。
本实施方式中，得到调整后的垂直风速分量W2(z)后，采用偏差最小化方法调整两个水平方向的风速分量的调整，保证垂直方向风速不变，通过迭代调整水平风速分量，使得每个网格点的偏差小于用户设定的最大偏差值，即满足
其中，u和v为水平风场分量；w为地形跟踪坐标系中的垂直速度即W2(z)；ε为最大允许偏差值。
偏差最小化的具体方式如下为：
对于网格点(i,j,k)，计算网格点(i,j,k)处的水平风向的风速分量偏差值Dijk，计算公式为：
其中，zk+1/2为垂直方向第k层与第k+1之间的中点坐标，zk-1/2为垂直方向第k层与第k-1之间的中点坐标，zk+1/2-zk-1/2表示垂直方向上的层高，Δx和Δy分别表示在x轴和y轴方向上网格单元的边长；公式中所出现的w、u、v的下标均表示三维坐标，如wi,j,k+1/2表示平滑处理后坐标为(i,j,k+1/2)处的垂直方向风速。
之后，调整网格点(i,j,k)的周围网格单元的水平风速分量，使网格点的偏差值Dijk使偏差值Dijk小于偏差阈值ε，调整公式为：
(unew)i+1,j,k＝ui+1,j,k+uadj
(unew)i-1,j,k＝ui-1,j,k-uadj
(vnew)i+1,j,k＝vi,j+1,k+vadj
(vnew)i,j-1,k＝vi,j-1,k-vadj
其中，uadj和vadj分别为在x轴和y轴方向上风速分量的调整量；unew、vnew表示调整后x轴和y轴方向上风速分量，unew和vnew的下标表示三维坐标。
每次当一个网格点的偏差被消除后，在其周围点处则会产生偏差，迭代使用上述调整方式，直至所有网格单元的偏差值均小于设定的偏差阈值ε。
通过以上计算，由三维初始风场经地形运动学、坡流和堵塞效应的初步调整，和插值、平滑等再次调整计算后得到最终的三维气象风场。
拉格朗日烟团大气扩散模拟方法
本实施方式中，所述拉格朗日烟团大气扩散模拟方法通过依次释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放来计算气载放射性核素扩散产生的浓度。图3示出了本实施方式中提供的在线评价方法中的拉格朗日烟团大气扩散模拟方法的流程图，该方法主要包括以下几个步骤：
步骤S1：确定核设施事故模拟区范围，建立模拟区范围的二维网格系统；
步骤S2：通过释放烟团模拟放射性核素的扩散，计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度；
步骤S3：计算核素的地表干沉积量和湿沉积量；
步骤S4：计算一个烟团中核素的γ射线对指定受照点造成的γ辐射剂量率。
首先确定核设施事故的模拟区范围，并建立起模拟区范围的二维网格系统。之后通过在模拟区中通过依次释放一系列的高斯烟团来模拟事故时核素的连续释放。本实施方式中，采用拉格朗日中尺度大气扩散烟团模式来模拟气载反射性核素短时间释放后果，采用拉格朗日轨迹烟团模式可以较好地解决非均匀稳定条件下的大气输运模拟问题。
在进行烟团释放之前，确定计算的时间步长ΔT(即浓度结果输出时间间隔，一个时间不长输出一次计算结果)和烟团的释放时间间隔Δt，根据所述烟团的释放时间间隔Δt顺序释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放。在每一个时间步长中，根据局地气象条件参数的变化分析各个烟团的平流传输、扩散和沉积。一旦计算出烟团的大小和平流传输，每个网格点(xg,yg,zg)的新浓度就可由所有烟团在该网格内的贡献总和求得。本实施方式中，假定烟团服从高斯分布，且地面和逆温层顶对污染物全反射，则第i个烟团对网格点(xg,yg,zg)浓度贡献χi(xg,yg,zg)为：
式中，(xg,yg,zg)中(xg,yg)为网格点的二维坐标，zg为烟团中核素对人体有影响的高度(本实施方式中仅计算对人有影响的高度1.5米，即zg一般取值为1.5m)，Qi为第i个烟团的源强(单位Bq)；xc(i)、yc(i)、zc(i)为第i个烟团的中心坐标；zinv为逆温层顶高度；λj为j核素的衰变常数，t为第i个烟团的迁移时间；σxy(i)、σz(i)分别为烟团水平和垂直弥散参数。
对于第M个时间步长(M＝0，1，2…，M＝0表示事故源项释入大气起始时刻)，第W个时段(W＝0代表事故源项释入大气起始时刻)释放的第i个烟团中的j核素对网格点(xg、yg、zg)空气中j核素的浓度贡献由下式给出：
其中，(xg,yg,zg)中(xg,yg)为网格点的二维坐标，zg为烟团中核素对人体有影响的高度，为为第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中j核素的源强，QWjo第M个时间步长所释放的所有烟团中j核素的源强，σxy(i)、σz(i)分别为所述第i个烟团水平方向和垂直方向的有效扩散参数，为所述第i个烟团在第M个时间步长结束时刻的质心坐标，zinv为逆温层层顶的垂直高度，λj为j核素的衰变常数，为第M个时间步长结束时刻所述第i个烟团所经的迁移时间；
本实施方式中，一个时间步长ΔT＝0.5h＝1800s，W≤M。
烟团的浓度在三个方向上服从高斯分布，标准方差σy(σxy)和σz分别表示了烟团在水平和垂直方向上的大小。则从事故释放起至M步长结束时(xg,yg,zg)网格中的j核素的时间积分浓度χj(xg,yg,zg；M)(Bq·s·m-3)可由下式给出：
其中，n表示每个时刻烟团的释放数量，此中假定每一个时段内烟团释放数相等，都为n个烟团。表示在M步长结束时在(xg,yg,zg)网格j核素的的浓度(Bq·m-3)贡献，由(3)式给出，ΔT为时间步长，ΔT＝1800s。
本实施方式中，对于烟团水平扩散σxy(i)和垂直弥散参数σz(i)，作了近似处理，假定烟团在x方向与y方向的扩散参数相同，都取σy值，即假定σxy(i)＝σy(i)。当污染物迁移时间较长时，不同时段的天气条件(风速、风向、稳定度等)都会发生变化。在M步长W时段释放的第i烟团有效扩散参数由下式给出：
其中，l∈{xy,z}，σl,k(i,tk)与σl,k(i,tk-1)表示tk与tk-1时刻i烟团的扩散参数，若采用幂函数形式
则有：
uM(i)为第i个烟团的水平移动速度，pl和ql分别为扩散参数的计算系数和计算指数，pl和ql为经验值，pl、ql可以采用评估厂址的实验推荐数据的值，也可以采用IAEA推荐的扩散参数。
考虑到厂址地形复杂，烟羽遇到山体的阻挡时会出现左右绕流的现象。当一个原始小烟团扩展到与风场模型中的网格间隙大小相当时，且它们涉及的几个相邻网格的风向又不一致时，采用烟团分裂方案可以较好地体现复杂地形影响。即具有σp1(σp1＝σxy)大小的烟团在水平方向上分裂为具有σp5五个新的高斯烟团。图4示出了一个烟团分裂的示例，一个分裂前半径为σp的原始烟团在水平方向上分裂为半径为σp/2的五个烟团，即一个中心烟团和4个卫星烟团，四个卫星烟团沿中心烟团的圆周方向均匀分布且与原始烟团圆心的距离为0.89σp，其物质量为原烟团的23.5％，中心烟团的质量为原烟团的5.88％。
在计算第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度之前，还需要首先判断烟团是否发生分裂，如果烟团发生分裂，需要分别计算分裂后的每个子烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献。
每个烟团的最终抬升高度是释放时刻大气稳定度和风速的函数，释放高度的风速可由不同稳定度下的风速指数廓线求得。对中性天气条件下的浮力弯曲烟羽，其烟羽抬升高度Δh(单位：m)由下式给出：
式中，x为下风距离(距离排放点的距离)，x*为从释放点到大气湍流开始起决定作用时的下风距离；ε为湍流动能的耗散率；ρp和ρair分别为烟气和空气密度；QH为热释放率。
在中性地表边界上，如最低20m时，在给定高度z，ε是摩擦系数U*的函数：
ε＝U*3/0.4z
稳定条件下的地面释放烟羽抬升高度为：
不稳定天气条件下地面释放的烟羽抬升高度为：
采用IAEA安全丛书No.50-SG-S3《核电厂选址中的大气弥散》推荐的方法计算最终抬升高度。
下面计算因干湿沉积对网格点所造成的地表沉积量，包括干沉积量和湿沉积量，具体计算方式如下：
1)计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻因干沉积造成的(x,y)网格中j核素的地表干沉积总量WDj(x,y；M)，计算公式为：
其中，Vdj为j核素的干沉积速度(ms-1)，χj(x,y；M)为χj(x,y,z；M)在z＝0至z＝∞高度的积分，即从事故释放起至M步长结束时(x,y)网格中的j核素的时间积分浓度在网格上方的积分；
2)假定事故期间恰逢下雨，且降水从M1步长起M2步长止，则因冲洗造成的(x,y)格中j核素的地表湿沉积总量Wwj(x,y,M1→M2)由下式给出：
∧j＝AIa
其中，∧j为冲洗因子，与降雨强度I有关，A为冲洗因子系数，A的取值范围为[3×10-5,3×10-3]，a的取值范围为[0.5,1]，其值取决于核素及其颗粒大小。
第M个时间步长结束时因下雨冲洗造成的地面湿沉积浓度Wwj(x,y；w＝M)等于(5)式中给出的Wwj(x,y；w1→w2)，因为假定事故期间只有w1时段至w2时段降水。
步骤S4中，一个高斯烟团中的每种能量的γ射线对指定受照点(x,y,z)造成的γ辐射剂量率dγ(Q,Eγ,σy,σz,H,Rxy)可以通过切结下式得出：：
其中，χ(x,y,z)为在指定受照点(x,y,z)处的瞬时空气浓度，(x,y,z)中z为指定受照点的高度，(x,y)为指定受照点多对应的网格坐标；
Q-一个烟团中的活度[Bq]，Eγ-γ辐射能量[MeV]，σxy-烟团的横向扩散参数[m](σx＝σy)，σz-烟团的垂直扩散参数[m]，H-烟团中心高度[m]，Rxy-受照点到烟团中心点(x＝y＝0,z＝-H)的距离[m]，K-常数1.6×10-13[Gy/S/MeV/kg]，σen-空气的能量吸收系数[m2/kg]，B-累积因子，μ-空气的线性减弱因子[m-1]，r-从离烟团中心距离为Rxy的受照点到体积元dxdydz的距离。
气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法
图5示出了本实施方式所提供的在线评估方法中气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法的流程图，该方法主要包括以下步骤：
步骤一、对模拟区范围进行网格划分；
本发明所提供的估算方法通过在时间与空间网格上对气态放射性核素的释放过程中所致辐射剂量进行评估，空间网格是一个坐标网格(或称计算网格)，即将待模拟区域范围进行网格划分；时间网格是指时间步长标尺，时间零点为气态放射性核素释放起始时刻。
核事故的发生起始点为核设施，因此，本实施方式中，首先根据实际情况以核设施为中心确定模拟区范围，根据预设的网格间距对模拟区进行网格划分，将模拟区划分成一系列网格。
本实施方式中，根据与核设施的距离将模拟区分为近区和远区，距离核设施距离小于设定距离的区域为近区，近区之外的模拟区为远区。其中，按照第一网格间距将近区进行正方形网格划分，根据第二网格间距将远区进行正方形网格划分；第二网格间距大于第一网格间距。例如，模拟区为以核设施为中心的半径50km范围内的区域，将该区域分近区和远区，近区半径10km，网格间距200m，以核设施为中心，共101×101网格；远区半径50km，网格间距1km，共101×101网格，即采用了200m和1km两种网格间距分辨率。
步骤二、计算核设施事故释放期间，气态放射性核素在环境中迁移扩散对模拟区居民及居民生活环境所造成的影响。
本实施方式中，气态放射性核素在环境中迁移扩散对模拟区居民及居民生活环境所造成的影响，主要包括以下几种：
1、潜在剂量
对于每一个网格，计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成潜在剂量；所述照射途径包括烟云γ外照射途径、地面沉积外照射途径和吸入内照射途径。
(1)烟云γ外照射途径下气态放射性核素对居民所造成的潜在剂量的计算公式为：
L表示网格(对于近区方形网格(半径10km内)，网格边长为200m，对于远区(10—50km)正方形网格，网格的边长为1000m)，O表示人体器官，O＝1，2分别表示甲状腺、全身；NU表示气态放射性核素；M表示计算的时间步长的个数，ΔT为一个时间步长，ΔT＝0.5h＝1800s，2T为计算的时间大于24小时的实时评价小时数；为烟云γ外照射途径下所有气态放射性核素在48+2T个步长时间对网格L中居民的O器官所造成的潜在剂量(单位Sv)；Dγ(L,NU,M)是网格L中NU核素在第M个步长时间的烟云γ剂量率，Sv/S。
本实施方式中，当48+2T≤96即核事故释放时间不超过2天时，计算输出结果为实际时段的结果，当96＜48+2T＜336时，其中输出2天外照途径时，即的计算输出结果取第96步(48+2T＝96)输出结果；当336≤48+2T＜1440(30天)时，其中输出7天外照途径时，取第336步输出结果；对于30天与50年的外照途径，一般取最接近时段的实际时段的结果。
(2)地面沉积外照射途径下气态放射性核素对居民所造成的潜在剂量的计算公式为：
其中，I表示地面沉积外照射累积照射时间，I＝1，2，3，4分别对应2天、7天、1个月和50年；为所有气态放射性核素在地面沉积48+2T个步长时间内对网格L中居民的O器官所造成的潜在剂量(单位Sv)；WD(L,NU,M)为NU核素在第M个步长时间在网格L的地面沉积浓度(Bq/m2)；DRFGR(NU,O)是一个时间步长内NU核素对O器官的地面沉积剂量率转换因子WD(L,NU,48+2T)为NU核素在第48+2T个步长时间在网格L的地面沉积浓度；DFGR(NU,O，I)是I时间内NU核素对O器官的地面沉积剂量率转换因子(Sv/Bq·m-2)；α为地面沉积结束后，所剩的计算时段I-48-2T占总计算时段I的时间份额；ΔT为步长时间，1800秒。
本实施方式中，当计算2天地面沉积外照射途径造成的潜在剂量时：48+2T≤96时,α＝(48-2T)/96；当48+2T＞96时，取2天的地面沉积外照射途径的潜在剂量时,α＝0；计算7天地面沉积外照射途径的潜在剂量时，当48+2T＜336时，α＝(298-2T)/336；48+2T＞336时，α＝0,取7天的地面沉积有效潜在剂量。计算30天潜在剂量时，考虑到本模式设计应用于核设施的源项，一般小于30天，因此α＝(30*48-48-2T)/(30*48)。计算50年时，近似取α＝1。
(3)吸入内照射途径下气态放射性核素对居民所造成的潜在剂量的计算公式为：
其中，表示吸入内照射途径下所有气态放射性核素在48+2T个步长时间内对L网格居民的O器官所造成的潜在剂量(Sv)；χ(L,NU,M)表示在第M个步长时间L网格中NU核素在空气中的浓度(Bq/m3)；DFIH(NU,O,I＝4)为居民的O器官对NU核素的吸入内照射途径剂量转换因子(Sv/Bq)，RIH为居民的呼吸速率(m3/s)。
本实施方式中，当48+2T＞96时，输出2天吸入内照射途径的潜在剂量计算结果时，取第96步输出结果；当48+2T＞346时，输出7天吸入内照射途径时，取第346步输出结果；对于30天与50年的吸入内照射途径，取实际最接近时段的结果。
在实际中，吸入内照射途径作为随机效应计算时，更关心终身的照射，一旦放射性物质进入体内，照射将始终存在，因此，I一般取4。
2、预期剂量
根据不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成潜在剂量计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成的预期剂量。
(1)计算烟云γ外照射途径下气态放射性核素对每个网格中的居民全身所造成的预期剂量，计算公式为：
其中，为48+2T个步长时间内烟云γ外照射途径下气态放射性核素对L网格中居民全身所造成的预期剂量，FNCL(L)me为L网格对应于烟云γ外照射途径的平均居址因子。
(2)计算地面沉积外照射途径下气态放射性核素对每个网格中的居民全身所造成的预期剂量，计算公式为：
为48+2T个步长时间内地面沉积外照射途径下气态放射性核素对L网格中居民全身所造成的预期剂量；FNGR(L)me为L网格对应地面沉积外照射途径的平均居址因子。
(3)计算吸入内照射途径下气态放射性核素对每个网格中的居民全身所造成的预期剂量，计算公式为：
其中，为48+2T个步长时间内L网格对应于吸入内照射途径的预期剂量；FNIH(L)me(t)为当前时间t时刻L网格对应吸入内照射途径的平均居址因子(居址因子会随时间增加而增加，至某时间达到最大值)。
3、各网格点居民事故释放开始后2天内各器官的预期剂量(Gy)
根据有关事故应急干预水平新的导则的精神，为防止确定性效应的发生，模拟区内可能受到较高照射的个人组在事故发生后2天内的预期剂量应低于确定性效应的阈值。因此，我们首先估算各网格点居民中可能受到最高照射(即其居址因子FNcl与FNGR为最大值)个人组2天的预期剂量，作为偏保守的估算，取2天的潜在剂量值为预期剂量DSUMPOT(L,O)，并以此值与导则给出的各器官的确定性效应的阈值相比较，若超过确定性效应阈值，一般应采取紧急撤离。
本实施方式中，对于每一个网格，计算气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对网格中的居民所造成的预期剂量，根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域；计算公式为：
其中，DSUMPOT(L,O)为气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对L网格内居民的O器官所造成的预期剂量， 分别为释放开始后两天烟云γ外照射途径、地面沉积外照途径和吸入内照射途径下气态放射性核素对L网格内居民各器官所造成的潜在剂量；需要注意的是如果48+2T＞96时，取48+2T＝96。
根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域的方式为：
当气态放射性核素释放开始后两天内放射性核素对网格中的居民的各器官所造成的与其剂量是否大于预设的各器官的确定性效应阈值时，则判断有确定性效应发生。即将计算得的各网格各器官的吸收剂量与推荐给出的相应器官的发生确定性效应的阈值比较，若大于此值，该网格居民应紧急撤离。
上述计算公式中，为核素释放2天内L网格O器官相对于烟云γ外照射受到的潜在剂量，由下式给出：
为地面沉积外照射途径下核素对器官的潜在剂量，由下式给出：
式中，DRFGR(NU,O)是指一个步长时间即ΔT＝1800s内NU核素对O器官地面沉积剂量率转换因子，单位为或DFGR(NU,O,I＝1)是指地面沉积照射时间为2天时NU核素对O器官的剂量转换因子，单位为或
为吸入内照射途径所造成的潜在剂量，由下式给出：
式中，DFIH(L,NU,I＝1)为释放开始2天时吸入内照射途径下NU核素的剂量转换因子，I＝1表示剂量积分时间为2天。χ(L,NU,M)是指M时间步长(0至1天)的核素浓度，因此，对于2天的预期剂量而言，这里取I＝1(即2天)的剂量转换因子，其最终结果略偏保守。RIH为呼吸速率。
4、对于每一个网格，计算采取各种应急干预行动后，网格中居民的可防止剂量和剩余剂量。
应急干预行动包括隐蔽、撤离、避迁和服用碘片；在采取撤离与避迁行动时，还需要计算撤离与避迁过程中各撤离路线和避迁路线引起的附加剂量。
(1)计算各网格内居民在事故释放开始后自第l小时起隐蔽2天的可防止剂量和剩余剂量，l为0.5h的整倍数。计算可防止剂量包括：
1)计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的烟云γ外照射途径的可防止剂量计算公式为：
式中，FNCL(L)me为L网格对应于烟云γ外照射途径的平均居址因子，FSCL(L)me为L网格对应烟云γ外照射途径的平均建筑物屏蔽因子，当48+2T-2l＞96时，取48+2T-2l＝96；
2)计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的地面沉积外照射途径的可防止剂量计算公式为：
其中，FNGR(L)me为L网格对应地面沉积外照射途径的平均居址因子,FSGR(L)me表示L网格对应于地面沉积外照射途径的建筑物屏蔽因子，其中当48+2T-2l＞96时，取48+2T-2l＝96。
3)计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的吸入内照射途径的可防止剂量计算公式为：
其中，FNIH(L,M)me与FSIH(L,M)me分别为L网格第M个时间步长对应于吸入内照射途径的居址因子与建筑物屏蔽因子，其中当48+2T-2l＞96时，取48+2T-2l＝96；
4)计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的总的可防止剂量DAVE(L,O＝2,l→l+2d)的计算公式为：
由该公式可算得各网格自第l小时起隐蔽2天可避免剂量值，若此值大于第一设定值时，则对对应网格的居民采取隐蔽措施，并输出显示应采集隐蔽的网格数和相应的人口数。本实施方式中，所述第一设定值＝10mSv。
计算剩余剂量包括：
1)计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的烟云γ外照射途径的剩余剂量计算公式为：
2)计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的地面沉积外照射途径的剩余剂量计算公式为：
3)计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的吸入内照射途径的剩余剂量计算公式为：
4)计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的总的剩余剂量Dle(L,O＝2,l→l+2d)，计算公式为：
(2)各网格点居民事故释放开始后自第l小时起撤离7天的可避免剂量
当采取撤离的应急干预行动时，计算各网格内居民在事故释放开始后自第l小时起撤离7天的可防止剂量和剩余剂量，以及撤离过程中所造成的附加剂量。计算可防止剂量包括：
1)计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的烟云γ外照射途径的可防止剂量计算公式为：
其中，N为L网格的撤离路线所经过的网格总数；Ln(x,y)是L网格居民撤离过程所经过的第n个网格的坐标，Δt′为撤离时间，取48+2T≤48×7+2l。
2)计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的地面沉积外照射途径的可防止剂量计算公式为：
其中，当T＞6×24+l时，取T＝6×24+l。
3)计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的吸入内照射途径的可防止剂量计算公式为：
4)计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的总的可防止剂量DAVE(L,O＝2,l→l+7d)，计算公式为：
由该公式可算得在不考虑撤离过程中所受附加剂量情况下撤离7天的可防止剂量值，若该值大于第二设定值，则该网格居民应采取撤离措施，并输出显示哪些网格应采取撤离措施及网格内相应的人口数，去48+2T≤48×7+2l。本实施方式中，第二设定值取50mSv。
计算剩余剂量包括：
1)计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的烟云γ外照射途径的剩余剂量计算公式为：
2)计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的地面沉积外照射途径的剩余剂量计算公式为：
3)计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的吸入内照射途径的剩余剂量计算公式为：
4)计算第l网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的总的剩余剂量Dle(L,O＝2,l→l+7d)，计算公式为：
计算采取撤离措施时，撤离过程中所造成的附加剂量，包括：
1)计算第m条撤离路线在撤离过程中烟云γ外照射途径的附加剂量计算公式为：
其中，nm是第m条撤离路线所经过的网格总数，Lnm(x,y)是第m条撤离路线所经过的第n个网格的坐标，Δt′m是第m条撤离路线所需的撤离时间；
2)计算第m条撤离路线在撤离过程中地面沉积外照射途径的附加剂量计算公式为：
3)计算第m条撤离路线在撤离过程中吸入内照射途径的附加剂量计算公式为
4)计算第m条撤离路线在撤离过程中所受总的附加剂量的计算公式为：
(3)各网格点居民事故释放自l小时起服用碘片的甲状腺可避免剂量与剩余剂量
当采取复用碘片的应急干预行动时，计算各网格内居民事故释放后第l小时服碘片的甲状腺可防止剂量与剩余剂量，包括：
计算L网格居民所受的甲状腺预期剂量计算公式为：
事故后摄入碘片能减少甲状腺吸入剂量，减少因子a(M)取决于碘片摄入与吸入碘之间的时间差。碘片将阻止在碘片摄入之前吸入的但因新陈代谢还未达到甲状腺的那部分放射性碘在甲状腺的累积。此过程可以用一个时间常数为λ＝0.00289分-1(相应的半衰期为4小时)的指数函数来模拟。碘片摄入后一个很短的时间内(15分钟)，甲状腺中放射性碘的积累将受到充分抑制，此时，令a(M)＝0。考虑计算时间是以步长M来表征的，并考虑到在摄入碘片15分钟后，放射性碘被充分抑制，即a(M)＝0；因此M＝2l+2时，吸入剂量为零。计算L网格居民事故释放后第l小时服碘片的剩余剂量可由下式给出：
其中，tIH为核素碘的吸入时间；a(M)为减少因子；
tIH-l·60分≤15分时，a(M)＝1-exp{-λ·[(l·60-tIH)+15分]}；
tIH-l·60分＞15分时，a(M)＝0；
λ为时间常数，λ＝0.00289分-1。
计算L网格居民事故释放后第l小时服碘片的可防止剂量计算公式为：
由该式可算得各网格采用服碘片措施的甲状腺可避免剂量值，若该可防止剂量大于第三设定值，则对对应网格的居民采取服碘片措施，并输出显示哪些网格应采取服碘片措施及网格内相应的人口数。本实施方式中，第三设定值取100mSv。
(4)各网格点居民事故释放后自第l小时起避迁30天的可防止剂量
当采取避迁的应急干预行动时，计算各网格点居民事故释放开始后自第l小时起避迁的可防止剂量和剩余剂量、以及避迁过程中的附加剂量。
计算可防止剂量包括：
1)计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的烟云γ外照射途径的可防止剂量计算公式为：
其中，N为L网格撤离路线所经过的网格总数，Ln(x,y)是L网格居民避迁过程所经过的第n个网格的坐标，Δt′为撤离时间，取48+2T≤48×30+2l。
2)计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的地面沉积外照射途径的可防止剂量计算公式为：
其中，当T＞29×24+l时，取T＝29×24+l；取48+2T≤48×30+2l。
3)计算L网格居民事故释放后第l小时起避迁的吸入内照射途径的可防止剂量计算公式为：
其中，取48+2T≤48×30+2l；
4)计算L网格居民事故释放后第l小时起避迁的总的可防止剂量DAVE(L,O＝2,l→l+30d)，计算公式为：
由该式可算得各网格在不考虑避迁过程中所受附加剂量情况下避迁30天的可防止剂量值，若该值大于第四设定值时，则对应网格内居民采取避迁措施，并输出显示哪些网格应采取避迁措施及网格相应的人口数。本实施方式中，第四设定值＝30mSv。48+2T≤48×30+2l。
计算剩余剂量包括：
1)计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的烟云γ外照射途径的剩余剂量计算公式为：
2)计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的地面沉积外照射途径的剩余剂量计算公式为：
3)计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的吸入内照射途径的剩余剂量计算公式为：
4)计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的总的剩余剂量Dle(L,O＝2,l→l+30d)，计算公式为：
计算采取避迁措施时，避迁过程中所造成的附加剂量，包括：
1)计算第m条避迁路线在避迁过程中烟云γ外照射途径的附加剂量计算公式为：
其中，N为L网格避迁路线所经过的网格总数，Ln(x,y)是L网格居民避迁过程所经过的第n个网格的坐标，Δt′为避迁时间，取48+2T≤48×30+2l；
2)计算第m条避迁路线在避迁过程中地面沉积外照射途径的附加剂量计算公式为：
3)计算第m条避迁路线在避迁过程中吸入内照射途径的附加剂量计算公式为：
4)计算第m条避迁路线在避迁过程中总的附加剂量计算公式为：
(5)牛奶中和水库中的关键核素浓度
计算事故释放期间，牛奶中的关键核素浓度和水库中的关键核素浓度，根据计算结果判定是否达到了禁止牛奶或地表水饮用的干预水平。根据导则“核或辐射应急干预原则与干预水平”，考虑下述核素：34Cs、137Cs、103Ru、106Ru、89Sr、131I、90Sr。
1)牛奶中的关键核素浓度计算
计算牛奶中j核素的浓度Cmj(L)(Bq/kg)，计算公式为：
Qp＝16.1kF
其中，Fmj为动物每天摄入的放射性j核素出现在每公斤牛奶中的平均份额d/kg，为饲料中的j核素的浓度Bq/kg，与饲料供应的区域，即与所在网格有关，为坐标为(x,y)的网格区域的饲料中的j核素的浓度，Qp为动物每天消耗的饲料量kg(干重)；
WDj(x,y,M＝48+2T)表示事故停止时，坐标为(x,y)的网格的地面上j核素的干沉积浓度Bq/m2；Wwj(x,y,M＝48+2T)表示事故停止时由于事故期间降水造成坐标为(x,y)的网格的地面的j核素的湿沉积浓度Bq/m2；R为滞留即沉积放射性滞留在叶面上的份额；Tiv是易位因子，即滞留在植物外表面的放射性核素向植物食用部分的转移系数，对于饲料作物，偏保守地取R＝0.5，Tiv＝1.0；Yva为饲料作物的单位面积产量kg/m2；是风化产生的清除速率常数；λj为j核素的放射性衰变常数(d-1)，λw为环境衰减常数(d-1)，对于碘，取λw＝2.97×10-3d-1，对于其它粒子，取λw＝1.94×10-3d-1；te是农作物在生长季节受污染的时间，te取事故释放持续时间d，由事故源项给出；F表示饲料作物的鲜重与干重之比，k表示本地饲料所占份额。
本实施方式中，由文献查得奶牛每天消耗的饲料平均值为16.1kg/d(分布范围为10—25kg/d)。假定饲料作物的鲜重与干重之比为F，(由日本文献得知灰重/鲜重＝0.0258)本地饲料所占份额为k，并假定本地饲料的浓度都取奶场所在网格处的浓度，即Qp＝16.1kFkg/d(鲜重)，据了解奶牛的饲料主要来自模拟区外，故偏保守地取k＝0.5。
若计算出的牛奶中的核素浓度高于规定值，则应对牛奶的供应采取行动，或禁止饮用，或供应替代食品。
2)计算水库中的关键核素的浓度的计算
假若事故释放期间，从M1至M2时段发生降水，降水强度为I(mm/h)，事故释放结束时水库水中j核素的浓度Cdj(x,y)的计算公式为：
Vl＝Sl·I·(M2-M1)·0.5×10-3
其中，WDj(x,y,M＝48+2T)表示水库所在位置(x,y)处事故结束时刻地面上(或水面上)因干沉积导致的j核素沉积浓度Bq/m2；Wwj(x,y,M1→M2)表示事故释放期间若从M1至M2时段发生降水，导致水库所在位置地面上或水面上的j核素湿沉积浓度Bq/m2；Sl为集雨面积m2，VC为水库库容，f为水库中的实际的储水体积与库容之比；Vl为集水量m3；
Sl为集水面积，I为降水强度mm/h，M1和M2表示降水从M1时段开始，M2M2时段结束，因为每个时段即步长为0.5h，故有因子0.5，10﹣3为量纲转化系数(从mm到m)。
若计算出的水库中各核素的浓度超过预置的关于饮水的各核素的通用行动水平，则应采取禁止饮用或其它水处理行动。
气载途径食物链放射性活度估算方法
图6示出了本实施方式中提供的在线评价方法中气载途径食物链放射性活度估算方法的流程图，该方法主要包括以下步骤：
步骤S100：以核设施为中心确定模拟区范围；
步骤S200：对于模拟区范围内的区域，计算核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量；
对于模拟区范围内的某一区域，核设施事故期间所释放的污染物经过时所造成的核素沉积量包括：污染物烟羽经过该区域上方所造成的j类植物上i核素的干沉积量和湿沉积量(植物对干湿沉积的截获)、以及土壤表面的i核素的总沉积量。本实施方式中，上述各沉积量的计算方式具体如下：
a、计算污染物烟羽经过该区域上方所造成的j类植物上i核素的干沉积量Adij(te)(单位Bq·m-2)，计算公式为：
Vdij＝Vdij,maxLAIj(te)/LAIj,max
其中，te为污染物烟羽尾部离开该区域的时刻，Vdij为i核素向j类植物的干沉积速度(单位m·s-1)，xi为核设施事故发生后该区域地面空气中i核素的浓度(单位Bq·m-3)，λi为i核素的放射性衰减常数(单位s-1)，Δt为污染物烟羽经过该区域的时间长度(单位s)，该事件长度往往取事故持续释放时间。
Vdij,max为i核素向j类植物的最大沉积速度，LAIj(te)为污染物烟羽尾部离开该区域的时刻j类植物的植物叶面积指数，LAIj,max为j类植物的最大叶面积指数；植物的叶面积指数是指单位面积土壤上的植物叶子面积，最大沉积速度是指植物叶面积指数最大时的沉积速度。
b、计算污染物烟羽经过该区域上方期间由于降雨过程的湿沉积所造成的i核素的湿沉积量Awi(te)(单位Bq·m-2)，计算公式为：
其中，k为污染物烟羽经过该区域上方期间发生降雨的次数，Λik为第k次降雨过程所对应的i核素的冲洗系数(单位s-1)，Qi为i核素源强(单位Bq·s-1)，u为该区域地面的平均风速，x为该区域距事故源项的下风距离(单位m)，λi为i核素的放射性衰减常数；以t0表示放射性烟羽到达该区域的时间(某月某日某时某分)，te表示放射性烟羽离开该区域的时刻，tk为第k次降雨过程的结束时间，Δtk为第k次降雨过程的持续时间(单位s)；
计算污染物烟羽经过该区域上方期间由于降雨过程的湿沉积所造成的j类植物上i核素的湿沉积量Awij(te)，计算公式为：
Awij(te)＝fwjAwi(te)
R＝IkΔtk/3600
其中，fwj为j类植物的截获份额，即j类植物对污染物烟羽经过该区域上方期间由于降雨过程的湿沉积所造成的i核素的湿沉积量Awi(te)的截获份额；
LAIj为由于降雨过程发生湿沉积时j类植物叶面积指数，Sj为j类植物有效贮水能力(单位mm)，R为污染物烟羽经过该区域上方期间的降雨总量(mm)，Ik为第k次降雨的降雨强度(单位mmh-1)，Δtk为第k次降雨过程的持续时间。
c、计算污染物烟羽经过所述某一区域时造成的土壤表面的i核素的总沉积量Asij(te)(单位Bq·m-2)，计算公式为：
其中，Vd表示土壤表面i核素的沉降速度，fa表示沉积核素中未被叶面截获而到达土壤的份额，实际应用中，fa可以取值0.5。
步骤S300：对于所述某一区域，根据所述核素沉积量，计算收割时植物可食部位中的核素的浓度以及动物产品中核素的浓度；
在植物生长期间，事故释入大气中的放射性核素沉积于作物叶面与农田后，叶面沉积将是导致食物与饲料污染的主要途径。在不同的生长期，叶面污染后的核素转移至植物可食部位的份额即易位是不大相同的，因为易位因子与植物在沉积时的生理状态有关。易位因子可以定义为1m2土壤上在农作物可食部位中发现的核素质量占同一面积上农作物叶面滞留核素质量的份额。其中，易位因子基于放射性活度的表达式为：
基于农作物产量的表达式为：
研究表明，Cs，I，Mn，Te和Zn属易动元素，Sr，Ba，Zr，Nb，Ru，Ce和Pu属稳定元素。鉴于目前主要是Cs和Sr的易位实测值较丰富与可信，因而，当不能获得更可信的易位实测数据时，Cs与Sr的易位因子值可分别作为易动元素组和稳定元素组的易位因子参考值使用。
关于Cs元素在谷类中的易位因子Tr可以由下述高斯型函数估算
Tr(δt)＝Tr，max·exp[-b(δt-tmax)2]
式中，Tr(δt)表示收割前δt时间发生的沉积相应的易位因子(单位为m2·m-2或m2·kg-1)；Tr,max为易位因子最大值；b为表征实测曲线斜率的参数；δt为核素城店结束至收割的时间间隔(单位d)；tmax表示具有最大易位因子的时刻距收割的时间(单位d)。其中，实测曲线指的是距离收割的不同时间点测得的易位因子值与对应时间形成的曲线，参数b根据曲线进行拟合，通常针对特定的植物类型，Tr,max在不同时刻取不同的默认值。
如果仅考虑核素易位的原因，对于所述某一区域，收割时j类植物可食部位中的i核素的浓度Aij(tp)(单位Bq·kg-1)的计算方式为：
其中，tp为j类植物的收割时间(某月某日)，δt为核素沉积结束至收割的时间间隔(d)，δt＝tp-te，Yj为j类植物的单产量(单位kg·m-2)。
如果同时考虑核素易位及核素衰减的原因，对于所述某一区域，收割时j类植物可食部位中的i核素的浓度Aij(tp)(单位Bq·kg-1)的计算方式为：
式中，λw为环境衰减常数(d-1)(考虑了风的清除，降水(或雾、露水)的清洗、浸出及作物生长稀释等作用)，λi为i核素的放射性衰减常数(d-1)。
关于动物产品中核素的浓度：对于所述某一区域，计算T时刻m类动物的K类动物产品中的i核素的浓度CmKi(T)(单位Bq·kg-1)，计算公式为：
式中，FmKi表示m类动物食入含i核素的食物后转移到K类动物产品的转移系数，aKn为K类动物产品中发生n类生物转移的份额，中的0表示动物食入含i核素的实物的开始时间，Aami(t)表示t时刻m类动物对i核素的的摄入速度(单位Bq·d-1)，λbkn为相应于K类动物产品发生n类生物转移时对应的转移速率常数，λi为i核素的放射性衰减常数；
AijT、AigT、AiH分别表示t时刻j类植物(除牧草外)、牧草与干草中i核素的浓度，Ijm(t)、Igm(t)、IHm(t)分别表示m类动物t时刻对j类植物、牧草与干草三类的干重摄入率(kg·d-1)。
步骤S400：根据植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度，计算人体通过食入途径对核素的摄入速率。
在食品加工例如清洗、去皮、磨研、煮沸等过程中，食品中的放射性核素浓度会有不同程度的减少。通常用食品加工滞留因子Fr来描述食品加工过程中污染核素的转移。Fr定义为加工后食品中放射性核素的总量与原初粗食品中放射性核素的总量之比，即食品加工后仍滞留在食品中的放射性核素的份额。另一有关参数是“加工效率”Pe，Pe定义为加工后食品的重量与原初食品的重之比(kg/kg)。
考虑到食品加工过程总放射性核素的损失，本实施方式中，对于所述某一区域，计算t时刻人体通过食入途径对i核素的摄入速率AHi(t)(单位Bq·d-1，一天所摄入的核素i的质量)，AHi(t)的计算公式为：
其中，Aij(tp)为收割时第j类植物中i核素的浓度；Vj(t)和VK(t)为不同年龄组居民对j类植物制品与K类动物产品的日消费量，Frj和Frk分别为j类植物与K类动物产品中的食品加工滞留因子，Pej和PeK分别为j类植物与K类动物产品的加工效率，CmKi(ts)为m类动物宰割时K类动物产品中i核素的浓度，ts为m类动物的宰割时刻。
与上述核设施事故场外后果实时在线评价方法相对应，本实施方式中还提供了一种核设施事故场外后果实时在线评价系统，该系统包括模拟区范围确定模块、风场预测子系统、风场诊断子系统、大气扩散子系统、剂量与干预措施子系统、以及食物链子系统；其中：
模拟区范围确定模块，用于以核设施为中心确定核设施事故的模拟区范围，所述模拟区范围包括以核设施为中心20km×20km的近场区域和以核设施为中心100km×100km的远场区域；
所述风场预测子系统包括气象数据获取模块和风场预测模块；气象数据获取模块，用于以核设施为中心，获取模拟区范围的不同来源的气象数据；所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据或者为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据；
风场预测模块，用于根据所述气象数据来源的不同，进行模拟区的风场预测；该风场预测模块包括：
第一预测模块，用于当所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据时，采用非静力模式进行风场预测；
第二预测模块，用于当所述气象数据为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据时，采用准静力模式进行风场预测；
所述风场诊断子系统包括三维初始风场建立模块、初始风场初步调整模块和风场再次调整模块；其中：
三维初始风场建立模块，用于获取模拟区的气象数据和地理环境数据，并根据获取的气象数据和地理位置数据建立模拟区的三维初始风场；所述气象数据包括模拟区的气象观测站的观测气象数据和气象部门的数值天气预报数据；所述地理环境数据包括模拟区的经纬度信息、下垫面高程、植被、水体分布特征和土地利用；三维风场为多层网格风场；
初始风场初步调整模块，用于根据所述气象部门的数值天气预报数据和地理环境数据对所述三维初始风场进行初步调整，得到初步调整后的风场；所述初步调整包括根据地形运动学效应对三维初始风场进行调整、根据坡流效应对三维初始风场进行调整和根据地形热动力学对风场的阻塞效应对三维初始风场进行调整；
风场再次调整模块，用于根据所述观测气象数据对初步调整后的风场进行处理，得到最终的三维风场；所述处理包括对初步调整后的风场依次进行插值处理、平滑处理和垂直风速分量的调整；
所述大气扩散子系统通过依次释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放来计算气载放射性核素扩散产生的浓度，该子系统包括二维网格系统建立模块、网格点核素浓度计算模块、地表沉积量计算模块和γ辐射剂量率计算模块；其中：
二维网格系统建立模块，用于建立模拟区范围的二维网格系统；
网格点核素浓度计算模块，用于计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度，网格点核素浓度计算模块计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度的方式为：
B1.确定计算的时间步长ΔT即浓度结果输出时间间隔和烟团的释放时间间隔Δt，根据所述烟团的释放时间间隔Δt顺序释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放；
B2.计算第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献计算公式为：
其中，(xg,yg,zg)中(xg,yg)为网格点的二维坐标，zg为烟团中核素取对人体有影响的高度，为为第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中j核素的源强，QWjo第M个时间步长所释放的所有烟团中j核素的源强，σxy(i)、σz(i)分别为所述第i个烟团水平方向和垂直方向的有效扩散参数，为所述第i个烟团在第M个时间步长结束时刻的质心坐标，zinv为逆温层层顶的垂直高度，λj为j核素的衰变常数，为第M个时间步长结束时刻所述第i个烟团所经的迁移时间；
B3.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的时间积分浓度χj(xg,yg,zg；M)，计算公式为：
其中，n表示每个时刻烟团的释放数；
地表沉积量计算模块，用于计算核素的地表沉积量，计算方式为：
C1.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻因干沉积造成的(x,y)网格中j核素的地表干沉积总量WDj(x,y；M)，计算公式为：
其中，Vdj为j核素的干沉积速度，χj(x,y；M)为χj(x,y,z；M)在z＝0至z＝∞高度的积分；
C2.计算第M1个时间步长到第M2个时间步长期间的降雨造成的(x,y)网格中j核素的地表湿沉积总量Wwj(x,y,M1→M2)，计算公式为：
∧j＝AIa
其中，∧j为冲洗因子，I为降雨强度，A为冲洗因子系数，A的取值范围为[3×10-5,3×10-3]，a的取值范围为[0.5,1]；
γ辐射剂量率计算模块，用于计算一个烟团中的所有核素的γ射线对指定受照点(x,y,z)造成的γ辐射剂量率dγ(Q,Eγ,σy,σz,H,Rxy)，计算公式为：
其中，K＝1.6×10-13，单位为Gy/s/MeV/Kg，σen为空气的能量吸收系数，单位为m2/Kg，Eγ为γ射线的辐射能量，单位为MeV，B(μr)为累积因子，μ为空气的线性减弱因子，单位为m-1，r为从离烟团中心(x＝y＝0,z＝-H)距离为Rxy的受照点到体积元dxdydz的距离，H为烟团中心高度，χ(x,y,z)为在指定受照点(x,y,z)处的瞬时空气浓度，(x,y,z)中z为指定受照点的高度，(x,y)为指定受照点多对应的网格坐标，Q为一个烟团中的放射性核素的活度，σxy、σz分别烟团水平方向和垂直方向的扩散参数；
所述剂量与干预措施子系统包括网格划分模块和气态核素辐射剂量计算模块；其中：
网格划分模块，根据预设的网格间距对模拟区进行网格划分；
气态核素辐射剂量计算模块，用于计算核设施事故释放期间，气态放射性核素在环境中迁移扩散对模拟区居民及居民生活环境所造成的影响，包括：
b1.对于每一个网格，计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成潜在剂量，并根据潜在剂量计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成的预期剂量；所述照射途径包括烟云γ外照射途径、地面沉积外照射途径和吸入内照射途径；
b2.对于每一个网格，计算气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对网格中的居民所造成的预期剂量，根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域；根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域的方式为：
当气态放射性核素释放开始后两天内放射性核素对网格中的居民的各器官所造成的与其剂量是否大于预设的各器官的确定性效应阈值时，则判断有确定性效应发生。
b3.对于每一个网格，计算采取各种应急干预行动后，网格中居民的可防止剂量和剩余剂量；所述应急干预行动包括隐蔽、撤离、避迁、服用碘片；在采取撤离与避迁行动时，计算撤离与避迁过程中各撤离路线和避迁路线引起的附加剂量；
b4.计算事故释放期间，牛奶中的关键核素浓度和水库中的关键核素浓度，根据计算结果判定是否达到了禁止牛奶或地表水饮用的干预水平；所述关键核素包括34Cs、137Cs、103Ru、106Ru、89Sr、131I、90Sr；
所述食物链模块包括核素沉积量计算模块、动植物中核素浓度计算模块和人体核素摄入速率计算模块；其中：
核素沉积量计算模块，用于计算模拟区核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量；对于某一区域，核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量包括污染物烟羽经过该区域上方所造成的植物上的核素的干沉积量和湿沉积量、以及土壤表面核素的总沉积量；
动植物中核素浓度计算模块，用于根据所述核素沉积量，计算植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度；
人体核素摄入速率计算模块，用于根据植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度，计算人体通过食入途径对核素的摄入速率。
其中，在网格点核素浓度计算模块的步骤B1中，在计算第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度之前，还包括判断烟团是否发生分裂的步骤，在烟团发生分裂，分别计算分裂后的每个子烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献；烟团分裂的具体方式为：一个分裂前半径为σp的原始烟团在水平方向上分裂为半径为σp/2的一个中心烟团和四个卫星烟团，中心烟团与原始烟团的圆心重合，四个卫星烟团沿中心烟团的圆周方向均匀分布且与原始烟团圆心的距离为0.89σp，中心烟团的质量为原始烟团的5.88％，卫星烟团的质量为原始烟团的23.5％。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (8)
1.一种核设施事故场外后果实时在线评价方法，该方法首先以核设施为中心确定核设施事故的模拟区范围，所述模拟区范围包括以核设施为中心20km×20km的近场区域和以核设施为中心100km×100km的远场区域；
在确定出模拟区范围后，该在线评价方法包括模拟区的风场预测方法、风场诊断方法、拉格朗日烟团大气扩散模拟方法、气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法、以及气载途径食物链放射性活度估算方法；
其中，所述风场预测方法包括：
1)以核设施为中心，获取模拟区范围的不同来源的气象数据；所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据或者为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据；
2)根据所述气象数据来源的不同，进行模拟区的风场预测，进行风场预测的具体方式为：
21)当所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据时，采用非静力模式进行风场预测；
22)当所述气象数据为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据时，采用准静力模式进行风场预测；
所述风场诊断方法包括：
(1)获取模拟区的气象数据和地理环境数据，并根据获取的气象数据和地理位置数据建立模拟区的三维风场；所述气象数据包括模拟区的气象观测站的观测气象数据和气象部门的数值天气预报数据；所述地理环境数据包括模拟区的经纬度信息、下垫面高程、植被、水体分布特征和土地利用；三维风场为多层网格风场；
(2)根据所述气象部门的数值天气预报数据和地理环境数据对所述三维初始风场进行初步调整，得到初步调整后的风场；所述初步调整包括根据地形运动学效应对三维初始风场进行调整、根据坡流效应对三维初始风场进行调整和根据地形热动力学对风场的阻塞效应对三维初始风场进行调整；
(3)根据所述观测气象数据对初步调整后的风场进行处理，得到最终的三维风场；所述处理包括对初步调整后的风场依次进行插值处理、平滑处理和垂直风速分量的调整；
所述拉格朗日烟团大气扩散模拟方法通过依次释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放来计算气载放射性核素扩散产生的浓度，包括以下步骤：
A、建立模拟区范围的二维网格系统；
B、计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度，计算方式为：
B1.确定计算的时间步长ΔT即浓度结果输出时间间隔和烟团的释放时间间隔Δt，根据所述烟团的释放时间间隔Δt顺序释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放；
B2.计算第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献计算公式为：
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其中，(xg,yg,zg)中(xg,yg)为网格点的二维坐标，zg为烟团中核素取对人体有影响的高度，为为第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中j核素的源强，QWjo第M个时间步长所释放的所有烟团中j核素的源强，σxy(i)、σz(i)分别为所述第i个烟团水平方向和垂直方向的有效扩散参数，为所述第i个烟团在第M个时间步长结束时刻的质心坐标，zinv为逆温层层顶的垂直高度，λj为j核素的衰变常数，为第M个时间步长结束时刻所述第i个烟团所经的迁移时间；
B3.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的时间积分浓度χj(xg,yg,zg；M)，计算公式为：
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C、计算核素的地表沉积量，计算方式为：
C1.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻因干沉积造成的(x,y)网格中j核素的地表干沉积总量WDj(x,y；M)，计算公式为：
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其中，Vdj为j核素的干沉积速度，χj(x,y；M)为χj(x,y,z；M)在z＝0至z＝∞高度的积分；
C2.计算第M1个时间步长到第M2个时间步长期间的降雨造成的(x,y)网格中j核素的地表湿沉积总量Wwj(x,y,M1→M2)，计算公式为：
其中，∧j为冲洗因子，I为降雨强度，A为冲洗因子系数，A的取值范围为[3×10-5,3×10-3]，a的取值范围为[0.5,1]；
D、计算一个烟团中的所有核素的γ射线对指定受照点(x,y,z)造成的γ辐射剂量率dγ(Q,Eγ,σy,σz,H,Rxy)，计算公式为：
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其中，K＝1.6×10-13，单位为Gy/s/MeV/Kg，σen为空气的能量吸收系数，单位为m2/Kg，Eγ为γ射线的辐射能量，单位为MeV，B(μr)为累积因子，μ为空气的线性减弱因子，单位为m-1，r为从离烟团中心(x＝y＝0,z＝-H)距离为Rxy的受照点到体积元dxdydz的距离，H为烟团中心高度，χ(x,y,z)为在指定受照点(x,y,z)处的瞬时空气浓度，(x,y,z)中z为指定受照点的高度，(x,y)为指定受照点多对应的网格坐标，Q为一个烟团中的放射性核素的活度，σxy、σz分别烟团水平方向和垂直方向的扩散参数；
所述气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法包括：
a、根据预设的网格间距对模拟区进行网格划分；
b、计算核设施事故释放期间，气态放射性核素在环境中迁移扩散对模拟区居民及居民生活环境所造成的影响，包括：
b1.对于每一个网格，计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成潜在剂量，并根据潜在剂量计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成的预期剂量；所述照射途径包括烟云γ外照射途径、地面沉积外照射途径和吸入内照射途径；
b2.对于每一个网格，计算气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对网格中的居民所造成的预期剂量，根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域；根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域的方式为：
当气态放射性核素释放开始后两天内放射性核素对网格中的居民的各器官所造成的与其剂量是否大于预设的各器官的确定性效应阈值时，则判断有确定性效应发生。
b3.对于每一个网格，计算采取各种应急干预行动后，网格中居民的可防止剂量和剩余剂量；所述应急干预行动包括隐蔽、撤离、避迁、服用碘片；在采取撤离与避迁行动时，计算撤离与避迁过程中各撤离路线和避迁路线引起的附加剂量；
b4.计算事故释放期间，牛奶中的关键核素浓度和水库中的关键核素浓度，根据计算结果判定是否达到了禁止牛奶或地表水饮用的干预水平；所述关键核素包括34Cs、137Cs、103Ru、106Ru、89Sr、131I、90Sr；
所述气载途径食物链放射性活度估算方法包括：
I、对于模拟区，计算核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量；对于某一区域，核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量包括污染物烟羽经过该区域上方所造成的植物上的核素的干沉积量和湿沉积量、以及土壤表面核素的总沉积量；
II、根据所述核素沉积量，计算植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度；
III、根据植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度，计算人体通过食入途径对核素的摄入速率。
2.根据权利要求1所述的一种核设施事故场外后果实时在线评价方法，其特征在于：所述风场预测方法的步骤21)中，根据动力学方程、热力学方程、水汽方程、连续性方程进行非静力模式下的风场预测，其中，所述动力学方程、热力学方程、水汽方程、连续性方程如下：
动力学方程如下：
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其中，x、y、z为三维笛卡尔坐标系下的东西向、南北向和垂直向的坐标，为地形追随坐标系中的垂直坐标，为坐标系中的三维速度分量，t为时间，θ为位温，π为扰动艾克纳函数，f为科氏参数，Km为湍流扩散系数，g为重力加速度，θv为虚温，cp为干空气比定压热容，P为大气压，P0＝1000hPa为参考气压，R为干空气比气体常数，H为设定的顶部边界高度，zg为地形高度，z为笛卡尔坐标系下的高度；
热力学方程如下：
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其中，kh为热量和湿气的湍流粘性系数，表示以弧度表示
水汽方程如下：
其中，rn表示水物质混合比；
连续方程如下：
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其中，ρ为流体密度。
步骤22)中，根据两个水平动力学方程、准静力方程、连续性方程、热力学方程和湍流能量方程进行静力模式下的风场预测，其中：两个水平动力学方程、准静力方程、连续性方程、热力学方程和湍流能量方程如下：
动力学方程如下：
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准静力方程如下：
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其中，x、y、z为三维笛卡尔坐标系下的东西向、南北向和垂直向的坐标，为地形追随坐标系中的垂直坐标，为坐标系中的三维速度分量，t为时间，zg为地形高度，H为设定的顶部边界高度，θ为位温，π为扰动艾克纳函数，g为重力加速度，Fu和Fv分别为东西向风速的湍流扩散项和南北向风速的湍流扩散项；
热力学方程如下：
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其中，Fθ为位温的湍流扩散项；
连续性方程如下：
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<mfrac>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>&pi;</mi>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
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<mrow>
<mi>R</mi>
<mo>/</mo>
<msub>
<mi>C</mi>
<mi>P</mi>
</msub>
</mrow>
</msup>
</mrow>
其中，π为表示大气压的扰动艾克纳Exner函数，cp为干空气比定压热容，P为大气压，P0＝1000hPa为参考气压，R为干空气的比气体常数；
湍流能量方程如下：
<mrow>
<mfrac>
<mrow>
<msup>
<mi>dq</mi>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
<mrow>
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<mo>&prime;</mo>
<mn>2</mn>
</mrow>
</msup>
<mo>&OverBar;</mo>
</mover>
<mo>)</mo>
</mrow>
</mrow>
其中，q2为湍流动能，分别为x、y、z三个方向上的单位质量湍流动能，Kw表示垂直动量湍流扩散系数，α为比容，Kθ为温度的热量湍流扩散系数，l为湍流尺度，B1l取经验值10.46，Fq2为湍流动能的湍流扩散项；
上述各公式中，其中，为u、v、θ或者q2，KH、KZ为对应湍流扩散项的水平扩散系数和垂直扩散系数。
其中，分别采用非静力或静力模式进行风场预测时，首先进行远场区域的风场预测，完成远场区域的风场预测后，以远场区域的风场预测结果作为输入数据获取近场区域的风场。
3.根据权利要求1所述的一种核设施事故场外后果实时在线评价方法，其特征在于：所述风场诊断方法的步骤(2)中，根据地形运动学效应对三维初始风场进行调整包括：根据地形运动学效应对垂直方向风速分量进行调整和根据地形运动学效应对水平方向风速分量进行调整；根据地形运动学效应对垂直方向风速分量进行调整包括以下步骤：
(2-1)、计算笛卡尔坐标系中风速的垂直分量w，计算公式为：
<mrow>
<mi>w</mi>
<mo>=</mo>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>V</mi>
<mo>&CenterDot;</mo>
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<mo>&rsqb;</mo>
</mrow>
<mfrac>
<mn>1</mn>
<mn>2</mn>
</mfrac>
</msup>
</mrow>
其中，V为模拟区域平均风速，ht为地形高度，为ht的梯度，表示随地高度差，k为与大气稳定度有关的指数衰减系数，z为笛卡尔坐标系下的垂直坐标，N为布伦特-维萨拉频率，|V|为区域平均风速的绝对值，g为重力加速度，θ为环境位温；
(2-2)、计算地形跟踪坐标系下风速的垂直分量W，计算公式为：
<mrow>
<mi>W</mi>
<mo>=</mo>
<mi>w</mi>
<mo>-</mo>
<mi>u</mi>
<mfrac>
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<mi>t</mi>
</msub>
</mrow>
<mrow>
<mo>&part;</mo>
<mi>y</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，u、v分别为笛卡尔坐标系下风速在x轴水平方向的分量和在y轴水平方向的分量，为地形高度在x轴方向的梯度，为地形高度在y轴方向的梯度；x轴水平方向为东西走向，y轴水平方向为南北走向；
根据地形运动学效应对水平方向风场分量进行修正的方式为：采用偏差最小化方法对水平风场分量采用迭代法进行调整，直至调整后的三维偏差小于设定值；
根据坡流效应对三维初始风场进行调整的方式包括以下步骤：
(2.1)计算坡流效应产生的坡流风速；坡流风速S的计算公式为：
S＝{[Qh g x sinα/[(ρcp T)(CD+k)]}1/3[1-exp(-x/Le)]1/3
Le＝h/(CD+k)
其中，Qh为显热通量，g为重力加速度，x为坡流距离坡顶的距离，α为坡流水平角度，ρ为空气密度，cp为空气热容，T为空气温度，CD为地面阻力系数，k为坡流层顶部的夹带系数，Le为平衡长度尺度，h为坡流高度；
(2.2)根据坡流风速和坡流水平角度α计算出x轴水平方向的坡流风速us和y轴水平方向的坡流风速vs；
当坡流为下坡流时，
CD＝K＝4×10-2
h＝0.05ΔZ
sinα＝minimum(sinα，ΔZ/x)
当坡流为上坡流时，(CD+k)～1，x sinα＝ΔZ；ΔZ为坡流高度；
(2.3)将坡流风速加入到三维初始风场，对三维初始风场的水平风速进行调整，调整的公式为：
u1′＝u1+us
v1′＝v1+vs
其中，u1′和v1′分别为根据坡流效应对三维初始风场进行修正后的x轴水平方向的风速分量和y轴水平方向的风速分量，u1和v1分别为三维初始风场中x轴水平方向的风速分量和y轴水平方向的风速分量。
根据地形热动力学对风场的阻塞效应对三维初始风场进行调整的方式为：
(21)计算三维初始风场中每个网格点的局地弗洛德数Fr，计算公式为：
<mrow>
<mi>F</mi>
<mi>r</mi>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mi>V</mi>
<mrow>
<msub>
<mi>N&Delta;h</mi>
<mi>t</mi>
</msub>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
Δht＝(hmax)ij-(z)ijk
其中，V为网格点的风速，N为布伦特-维萨拉频率，Δht为有效障碍高度，(hmax)ij为网格点(i,j)影响半径内的最大地形高度，(z)ijk为高空层k中网格点(i,j)的高度；
(22)判断网格点局地弗洛德数Fr是否小于设定的临界弗洛德数，若否，则不对三维初始风场进行调整，若是，则判断网格点的风场是否有向上的分量，若是，则将网格点的风向调整为与地形相切的方向，若否，则不对三维初始风场进行调整；
步骤(3)中，根据观测气象数据对初步调整后的风场进行插值处理的插值公式为：
<mrow>
<msubsup>
<mrow>
<mo>(</mo>
<mi>u</mi>
<mo>,</mo>
<mi>v</mi>
<mo>)</mo>
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<mn>2</mn>
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<mo>,</mo>
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<mi>R</mi>
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</msub>
<mn>2</mn>
</msup>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，(u,v)′2为插值处理后的风场中网格点的水平方向的初始风速分量，(u,v)1为所述初步调整后的风场中网格点的水平方向的风速分量，k为气象观测站的标识序号，(uobs,vobs)k为第k个气象观测站的水平方向的观测风速分量，R为预设的初步调整后的风场的权重数；Rk为第k个气象观测站到网格点的距离；
根据观测气象数据对插值处理后风场进行平滑处理，平滑处理公式为：
(ui,j)2″＝0.5ui,j+0.125(ui-1,j+ui+1,j+ui,j-1+ui,j+1)
(vi,j)2″＝0.5vi,j+0.125(vi-1,j+vi+1,j+vi,j-1+vi,j+1)
其，(ui,j)2″、(vi,j)2″分别为平滑处理后在网格点(i,j)处的水平方向中x轴方向的风速分量和y轴方向的风速分量；ui,j、vi,j分别为平滑处理前插值处理后在网格点(i,j)处的水平方向中x轴方向的风速分量和y轴方向的风速分量；
根据观测气象数据对平滑处理后的风场进行垂直风速调整的方式包括：根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出垂直风速分量，计算出的垂直风速分量为最终的垂直风速分量，平滑处理后的水平风场为最终的水平风场，或者，
在根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出垂直风速分量后，对计算出的垂直风速进行调整，调整后的垂直风速分量为最终的垂直风速分量；
其中，根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出垂直风速分量W1(z)的公式为：
<mrow>
<mfrac>
<mrow>
<msup>
<mi>du</mi>
<mrow>
<mo>&prime;</mo>
<mo>&prime;</mo>
</mrow>
</msup>
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<mrow>
<mi>d</mi>
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</mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mn>0</mn>
</mrow>
其中，u″、v″分别为平滑处理后的水平方向中x轴方向的风速分量和y轴方向的风速分量；
在根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出垂直风速分量后，对计算出的垂直风速进行调整，得到调整后的垂直风速分量W2(z)的计算公式为：
W2(z)＝W1(z)-(z/ztop)W1(z＝ztop)
其中，z为笛卡尔坐标系下的垂直坐标，ztop为模拟区的顶部高度,W1(z＝ztop)为根据不压缩质量守恒方程从平滑处理后的水平风场分量中计算出的模拟区顶部的垂直速度分量；
计算出调整后的垂直风速分量W2(z)后，采用偏差最小化方法调整两个水平方向的风速分量，偏差最小化方法在保持垂直分量为W2(z)不变的情况下，利用迭代方法将两个水平方向的风速分量的偏差调整到小于设定的偏差阈值，采用偏差化方法调整后的两个水平方向的水平分量为最终的水平风场分量；
计算出调整后的垂直风速分量W2(z)后，采用偏差最小化方法调整两个水平方向的风速分量的调整的方式为：
计算网格单元中每个网格点(i,j,k)处的水平风向的风速分量偏差值Dijk，计算公式为：
<mrow>
<msub>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>i</mi>
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</mrow>
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</mrow>
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<mrow>
<mn>2</mn>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
</mfrac>
</mrow>
其中，zk+1/2-zk-1/2表示垂直方向上的层高，Δx和Δy分别表示在x轴和y轴方向上网格单元的边长；
调整网格点(i,j,k)的周围网格单元的水平风速分量，使网格点的偏差值Dijk小于设定的偏差阈值ε，调整公式为：
(unew)i+1,j,k＝ui+1,j,k+uadj
(unew)i-1,j,k＝ui-1,j,k-uadj
(vnew)i+1,j,k＝vi,j+1,k+vadj
(vnew)i,j-1,k＝vi,j-1,k-vadj
<mrow>
<msub>
<mi>u</mi>
<mrow>
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<mi>k</mi>
</mrow>
</msub>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>y</mi>
</mrow>
<mn>2</mn>
</mfrac>
</mrow>
其中，uadj和vadj分别为在x轴和y轴方向上风速分量的调整量；
迭代使用上述调整方式，直至所有网格单元的偏差值均小于设定的偏差阈值ε。
4.根据权利要求1所述的一种核设施事故场外后果实时在线评价方法，其特征在于：所述拉格朗日烟团大气扩散模拟方法的步骤B2中，在计算第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度之前，还包括判断烟团是否发生分裂的步骤，在烟团发生分裂，分别计算分裂后的每个子烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献；烟团分裂的具体方式为：一个分裂前半径为σp的原始烟团在水平方向上分裂为半径为σp/2的一个中心烟团和四个卫星烟团，中心烟团与原始烟团的圆心重合，四个卫星烟团沿中心烟团的圆周方向均匀分布且与原始烟团圆心的距离为0.89σp，中心烟团的质量为原始烟团的5.88％，卫星烟团的质量为原始烟团的23.5％。
5.根据权利要求1所述的一种核设施事故场外后果实时在线评价方法，其特征在于：气态放射性核素所致辐射剂量与防护措施建议的估算方法的步骤b1中，烟云γ外照射途径下气态放射性核素对居民所造成的潜在剂量的计算公式为：
<mrow>
<msubsup>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>C</mi>
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<mo>,</mo>
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</mrow>
<mi>&Delta;</mi>
<mi>T</mi>
</mrow>
其中，L表示网格，O表示人体器官，O＝1，2分别表示甲状腺、全身；NU表示气态放射性核素；M表示计算的时间步长的个数，ΔT为一个时间步长，ΔT＝0.5h，2T为计算的时间大于24小时的实时评价小时数；为烟云γ外照射途径下所有气态放射性核素在48+2T个步长时间对网格L中居民的O器官所造成的潜在剂量；Dγ(L,NU,M)是网格L中NU核素在第M个步长时间的烟云γ剂量率；
烟云γ外照射途径下气态放射性核素对每个网格中的居民全身所造成的预期剂量的计算公式为：
<mrow>
<msubsup>
<mi>D</mi>
<mrow>
<mi>C</mi>
<mi>L</mi>
</mrow>
<mrow>
<mi>N</mi>
<mi>o</mi>
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</mrow>
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<mrow>
<mo>(</mo>
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<mo>,</mo>
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<mo>=</mo>
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<mo>)</mo>
</mrow>
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其中，为48+2T个步长时间内烟云γ外照射途径下气态放射性核素对L网格中居民全身所造成的预期剂量，FNCL(L)me为L网格对应于烟云γ外照射途径的平均居址因子；
地面沉积外照射途径下气态放射性核素对居民所造成的潜在剂量的计算公式为：
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其中，I表示地面沉积外照射累积照射时间，I＝1，2，3，4分别对应2天、7天、1个月和50年；为所有气态放射性核素在地面沉积48+2T个步长时间内对网格L中居民的O器官所造成的潜在剂量；WD(L,NU,M)为NU核素在第M个步长时间在网格L的地面沉积浓度；DRFGR(NU,O)是一个时间步长内NU核素对O器官的地面沉积剂量率转换因子；WD(L,NU,48+2T)为NU核素在第48+2T个步长时间在网格L的地面沉积浓度；DFGR(NU,O，I)是I时间内NU核素对O器官的地面沉积剂量率转换因子；α为地面沉积结束后，所剩的计算时段I-48-2T占总计算时段I的时间份额；
地面沉积外照射途径下气态放射性核素对每个网格中的居民全身所造成的预期剂量的计算公式为：
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为48+2T个步长时间内地面沉积外照射途径下气态放射性核素对L网格中居民全身所造成的预期剂量；FNGR(L)me为L网格对应地面沉积外照射途径的平均居址因子；
吸入内照射途径下气态放射性核素对居民所造成的潜在剂量的计算公式为：
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其中，表示吸入内照射途径下所有气态放射性核素在48+2T个步长时间内对L网格居民的O器官所造成的潜在剂量；χ(L,NU,M)表示在第M个步长时间L网格中NU核素在空气中的浓度；DFIH(NU,O,I＝4)为居民的O器官对NU核素的吸入内照射途径剂量转换因子，RIH为居民的呼吸速率；
吸入内照射途径下气态放射性核素对每个网格中的居民全身所造成的预期剂量的计算公式为：
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其中，为48+2T个步长时间内L网格对应于吸入内照射途径的预期剂量；FNIH(L)me(t)为当前时间t时刻L网格对应吸入内照射途径的平均居址因子；
步骤b2中，气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对网格中的居民所造成的预期剂量的计算公式为：
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其中，DSUMPOT(L,O)为气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对L网格内居民的O器官所造成的预期剂量， 分别为释放开始后两天烟云γ外照射途径、地面沉积外照途径和吸入内照射途径下气态放射性核素对L网格内居民各器官的潜在剂量；
步骤b3中，当采取隐蔽的应急干预行动时，计算各网格内居民在事故释放开始后自第l小时起隐蔽2天的可防止剂量和剩余剂量，l为0.5h的整倍数，包括：
计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的烟云γ外照射途径的可防止剂量计算公式为：
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其中，FNCL(L)me为L网格对应于烟云γ外照射途径的平均居址因子，FSCL(L)me为L网格对应烟云γ外照射途径的平均建筑物屏蔽因子，当48+2T-2l>96时，取48+2T-2l＝96；
计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的地面沉积外照射途径的可防止剂量计算公式为：
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其中，FNGR(L)me为L网格对应地面沉积外照射途径的平均居址因子,FSGR(L)me表示L网格对应于地面沉积外照射途径的建筑物屏蔽因子，其中当48+2T-2l>96时，取48+2T-2l＝96；
计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的吸入内照射途径的可防止剂量计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
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</mtable>
</mfenced>
其中，FNIH(L,M)me与FSIH(L,M)me分别为L网格第M个时间步长对应于吸入内照射途径的居址因子与建筑物屏蔽因子，其中当48+2T-2l>96时，取48+2T-2l＝96；
计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的总的可防止剂量DAVE(L,O＝2,l→l+2d)，计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的烟云γ外照射途径的剩余剂量计算公式为：
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的地面沉积外照射途径的剩余剂量计算公式为：
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的吸入内照射途径的剩余剂量计算公式为：
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</mrow>
计算L网格居民事故释放后自第l小时起隐蔽2天的总的剩余剂量Dle(L,O＝2,l→l+2d)，计算公式为：
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</mtable>
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当隐蔽2天的总的可防止剂量是否大于第一设定值时，则对对应网格的居民采取隐蔽措施；
当采取撤离的应急干预行动时，计算各网格内居民在事故释放开始后自第l小时起撤离7天的可防止剂量和剩余剂量，以及撤离过程中所造成的附加剂量；包括：
计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的烟云γ外照射途径的可防止剂量计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
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其中，N为L网格的撤离路线所经过的网格总数；Ln(x,y)是L网格居民撤离过程所经过的第n个网格的坐标，Δt′为撤离时间，取48+2T≤48×7+2l；
计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的地面沉积外照射途径的可防止剂量计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
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<mi>&Delta;t</mi>
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</mrow>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
其中，当T>6×24+l时，取T＝6×24+l；
计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的吸入内照射途径的可防止剂量计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
<mtable>
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的总的可防止剂量DAVE(L,O＝2,l→l+7d)，计算公式为：
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的烟云γ外照射途径的剩余剂量计算公式为：
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的地面沉积外照射途径的剩余剂量计算公式为：
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的吸入内照射途径的剩余剂量计算公式为：
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计算第l网格居民事故释放后自第l小时起撤离7天的总的剩余剂量Dle(L,O＝2,l→l+7d)，计算公式为：
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当撤离7天的总的可防止剂量是否大于第二设定值时，则对应网格的居民采取撤离措施；
计算采取撤离措施时，撤离过程中所造成的附加剂量，包括：
计算第m条撤离路线在撤离过程中烟云γ外照射途径的附加剂量计算公式为：
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其中，nm是第m条撤离路线所经过的网格总数，Lnm(x,y)是第m条撤离路线所经过的第n个网格的坐标，Δt′m是第m条撤离路线所需的撤离时间；
计算第m条撤离路线在撤离过程中地面沉积外照射途径的附加剂量计算公式为：
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计算第m条撤离路线在撤离过程中吸入内照射途径的附加剂量计算公式为
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计算第m条撤离路线在撤离过程中所受总的附加剂量的计算公式为：
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当采取复用碘片的应急干预行动时，计算各网格内居民事故释放后第l小时服碘片的甲状腺可防止剂量与剩余剂量，包括：
计算L网格居民所受的甲状腺预期剂量计算公式为：
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DFIH(NU,O＝1,I＝4)·RIH·ΔT·FNIH(L)me
计算L网格居民事故释放后第l小时服碘片的剩余剂量计算公式为：
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其中，tIH为核素碘的吸入时间；a(M)为减少因子；
tIH-l·60分≤15分时，a(M)＝1-exp{-λ·[(l·60-tIH)+15分]}；
tIH-l·60分>15分时，a(M)＝0；
λ为时间常数，λ＝0.00289分-1；
计算L网格居民事故释放后第l小时服碘片的可防止剂量计算公式为：
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若服碘片的可防止剂量大于第三设定值，则对对应网格的居民采取服碘片措施；
当采取避迁的应急干预行动时，计算各网格点居民事故释放开始后自第l小时起避迁的可防止剂量和剩余剂量，以及避迁过程中所造成的附加剂量，包括：
计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的烟云γ外照射途径的可防止剂量计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
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其中，N为L网格撤离路线所经过的网格总数，Ln(x,y)是L网格居民避迁过程所经过的第n个网格的坐标，Δt′为撤离时间，取48+2T≤48×30+2l；
计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的地面沉积外照射途径的可防止剂量计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
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其中，当T>29×24+l时，取T＝29×24+l；取48+2T≤48×30+2l；
计算L网格居民事故释放后第l小时起避迁的吸入内照射途径的可防止剂量计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
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</mfenced>
其中，取48+2T≤48×30+2l；
计算L网格居民事故释放后第l小时起避迁的总的可防止剂量DAVE(L,O＝2,l→l+30d)，计算公式为：
<mfenced open = "" close = "">
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</mtable>
</mfenced>
当避迁的总的可防止剂量大于第四设定值时，则对应网格内居民采取撤离措施；
计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的烟云γ外照射途径的剩余剂量计算公式为：
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的地面沉积外照射途径的剩余剂量计算公式为：
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的吸入内照射途径的剩余剂量计算公式为：
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计算L网格居民事故释放后自第l小时起避迁的总的剩余剂量Dle(L,O＝2,l→l+30d)，计算公式为：
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计算采取避迁措施时，避迁过程中所造成的附加剂量，包括：
计算第m条避迁路线在避迁过程中烟云γ外照射途径的附加剂量
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其中，N为L网格避迁路线所经过的网格总数，Ln(x,y)是L网格居民避迁过程所经过的第n个网格的坐标，Δt′为避迁时间，取48+2T≤48×30+2l；
计算第m条避迁路线在避迁过程中地面沉积外照射途径的附加剂量计算公式为：
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计算第m条避迁路线在避迁过程中吸入内照射途径的附加剂量计算公式为：
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计算第m条避迁路线在避迁过程中总的附加剂量计算公式为：
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其中，Fmj为动物每天摄入的放射性j核素出现在每公斤牛奶中的平均份额，为饲料作物中的j核素的浓度，Qp为动物每天消耗的饲料量；
WDj(x,y,M＝48+2T)表示事故停止时，坐标为(x,y)的网格的地面上j核素的干沉积浓度；Wwj(x,y,M＝48+2T)表示事故停止时由于事故期间降水造成坐标为(x,y)的网格的地面的j核素的湿沉积浓度；R为滞留即沉积放射性滞留在叶面上的份额；Tiv是易位因子，即滞留在植物外表面的放射性核素向植物食用部分的转移系数，对于饲料作物，偏保守地取R＝0.5，Tiv＝1.0；Yva为饲料作物的单位面积产量；是风化产生的清除速率常数；λj为j核素的放射性衰变常数，λw为环境衰减常数，对于碘，取λw＝2.97×10-3d-1，对于其它粒子，取λw＝1.94×10-3d-1；te是农作物在生长季节受污染的时间，te取事故释放持续时间d，由事故源项给出；
F表示饲料作物的鲜重与干重之比，k表示本地饲料所占份额；
计算水库中的关键核素的浓度，包括：
假若事故释放期间，从M1至M2时段发生降水，降水强度为I，事故释放结束时水库水中j核素的浓度Cdj(x,y)的计算公式为：
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Vl＝Sl·I·(M2-M1)·0.5×10-3
其中，WDj(x,y,M＝48+2T)表示水库所在位置(x,y)处事故结束时刻地面上(或水面上)因干沉积导致的j核素沉积浓度；Wwj(x,y,M1→M2)表示事故释放期间若从M1至M2时段发生降水，导致水库所在位置地面上或水面上的j核素湿沉积浓度；Sl为集雨面积，VC为水库库容，f为水库中的实际的储水体积与库容之比；Vl为集水量；
I为降水强度，M1和M2表示降水从M1时段开始，M2时段结束，因为每个时段步长为0.5h，故有因子0.5；
若牛奶中的各核素浓度值高于预置各核素的规定值，则应对牛奶的供应采取行动，或禁止饮用，或供应替代食品；若水库中各核素的浓度超过预置的关于饮水的各核素的通用行动水平，则应采取禁止饮用或其它水处理行动。
6.根据权利要求1所述的一种核设施事故场外后果实时在线评价方法，其特征在于：气载途径食物链放射性活度估算方法的步骤I中，对于所述某一区域，污染物烟羽经过该区域上方所造成的j类植物上i核素的干沉积量和湿沉积量、以及土壤表面的i核素的总沉积量的计算方式为：
污染物烟羽经过该区域上方所造成的j类植物上i核素的干沉积量Adij(te)的计算公式为：
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Vdij＝Vdij,maxLAIj(te)/LAIj,max
其中，te为污染物烟羽尾部离开该区域的时刻，Vdij为i核素向j类植物的干沉积速度，xi为核设施事故发生后该区域地面空气中i核素的浓度，λi为i核素的放射性衰减常数，Δt为污染物烟羽经过该区域的时间长度；
Vdij,max为i核素向j类植物的最大沉积速度，LAIj(te)为污染物烟羽尾部离开该区域的时刻j类植物的植物叶面积指数，LAIj,max为j类植物的最大叶面积指数；植物的叶面积指数是指单位面积土壤上的植物叶子面积，最大沉积速度是指植物叶面积指数最大时的沉积速度；
污染物烟羽经过该区域上方期间由于降雨过程的湿沉积所造成的j类植物上i核素的湿沉积量Awij(te)的计算公式为：
Awij(te)＝fwjAwi(te)
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R＝IkΔtk/3600
其中，fwj为j类植物的截获份额，Awi(te)污染物烟羽经过该区域上方期间由于降雨过程的湿沉积所造成的i核素的湿沉积量；
k为污染物烟羽经过该区域上方期间发生的降雨过程的次数，Λik为第k次降雨过程所对应的i核素的冲洗系数，Qi为i核素源强，u为该区域地面的平均风速，x为该区域距事故源项的下风距离，λi为i核素的放射性衰减常数，Δtk为第k次降雨过程的持续时间，te为污染物烟羽尾部离开该区域的时刻，tk为第k次降雨过程的结束时间；
LAIj为j类植物叶面积指数，Sj为j类植物有效贮水能力，R为污染物烟羽经过该区域上方期间的降雨总量，Ik为第k次降雨的降雨强度，Δtk为第k次降雨过程的持续时间；
污染物烟羽经过所述某一区域时造成的土壤表面的i核素的总沉积量Asij(te)的计算公式为：
或
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其中，Vd表示i核素的沉降速度,fa表示沉积核素中未被叶面截获而到达土壤的份额；
步骤II中，对于所述某一区域，收割时j类植物可食部位中的i核素的浓度Aij(tp)的计算方式为：
仅考虑核素易位原因时，浓度Aij(tp)的计算公式为：
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Tr(δt)＝Tr，max·exp[-b(δt-tmax)2]
其中，tp为j类植物的收割时间，δt为核素沉积结束至收割的时间间隔，δt＝tp-te Tr(δt)为i核素收割前δt时间发生的沉积相应的易位因子，Tr，max为易位因子最大值，Yj为j类植物的单产量，tmax为具有最大易位因子的时刻距收割的时间，b为表征实测曲线的斜率，实测曲线指的是距离收割的不同时间点测得的易位因子值与对应时间形成的曲线；
同时考虑核素易位及核素衰减作用时，浓度Aij(tp)的计算公式为：
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其中，λw为环境衰减常数；
对于所述某一区域，T时刻m类动物的K类动物产品中的i核素的浓度CmKi(T)的计算公式为：
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其中，FmKi表示m类动物食入含i核素的食物后转移到K类动物产品的转移系数，aKn为K类动物产品中发生n类生物转移的份额，Aami(t)表示t时刻m类动物对i核素的的摄入速度，λbkn为相应于K类动物产品发生n类生物转移时对应的转移速率常数，λi为i核素的放射性衰减常数；
AijT、AigT、AiH分别表示t时刻j类植物、牧草与干草中i核素的浓度，Ijm(t)、Igm(t)、IHm(t)分别表示m类动物t时刻对j类植物、牧草与干草三类的干重摄入率。
步骤III中，对于所述某一区域，t时刻人体通过食入途径对i核素的摄入速率的计算公式为：
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其中，Aij(tp)为收割时第j类植物中i核素的浓度；Vj(t)和Vk(t)为不同年龄组居民对j类植物制品与k类动物产品的日消费量，Frj和Frk分别为j类植物与K类动物产品中的食品加工滞留因子，Pej和PeK分别为j类植物与K类动物产品的加工效率，CmKi(ts)为m类动物宰割时K类动物产品中i核素的浓度，ts为m类动物的宰割时刻。
7.一种核设施事故场外后果实时在线评价系统，包括：
模拟区范围确定模块，用于以核设施为中心确定核设施事故的模拟区范围，所述模拟区范围包括以核设施为中心20km×20km的近场区域和以核设施为中心100km×100km的远场区域；
该在线评价系统包括风场预测子系统、风场诊断子系统、大气扩散子系统、剂量与干预措施子系统、以及食物链子系统；
所述风场预测子系统包括气象数据获取模块和风场预测模块；其中：
气象数据获取模块，用于以核设施为中心，获取模拟区范围的不同来源的气象数据；所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据或者为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据；
风场预测模块，用于根据所述气象数据来源的不同，进行模拟区的风场预测；该风场预测模块包括：
第一预测模块，用于当所述气象数据为全球或中尺度数值天气预报数据时，采用非静力模式进行风场预测；
第二预测模块，用于当所述气象数据为待预测中尺度区域的观测站测得的观测数据时，采用准静力模式进行风场预测；
所述风场诊断子系统包括三维初始风场建立模块、初始风场初步调整模块和风场再次调整模块；其中：
三维初始风场建立模块，用于获取模拟区的气象数据和地理环境数据，并根据获取的气象数据和地理位置数据建立模拟区的三维初始风场；所述气象数据包括模拟区的气象观测站的观测气象数据和气象部门的数值天气预报数据；所述地理环境数据包括模拟区的经纬度信息、下垫面高程、植被、水体分布特征和土地利用；三维风场为多层网格风场；
初始风场初步调整模块，用于根据所述气象部门的数值天气预报数据和地理环境数据对所述三维初始风场进行初步调整，得到初步调整后的风场；所述初步调整包括根据地形运动学效应对三维初始风场进行调整、根据坡流效应对三维初始风场进行调整和根据地形热动力学对风场的阻塞效应对三维初始风场进行调整；
风场再次调整模块，用于根据所述观测气象数据对初步调整后的风场进行处理，得到最终的三维风场；所述处理包括对初步调整后的风场依次进行插值处理、平滑处理和垂直风速分量的调整；
所述大气扩散子系统通过依次释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放来计算气载放射性核素扩散产生的浓度，该子系统包括二维网格系统建立模块、网格点核素浓度计算模块、地表沉积量计算模块和γ辐射剂量率计算模块；其中：
二维网格系统建立模块，用于建立模拟区范围的二维网格系统；
网格点核素浓度计算模块，用于计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度，网格点核素浓度计算模块计算二维网格系统中每个网格点的各核素的浓度的方式为：
B1.确定计算的时间步长ΔT即浓度结果输出时间间隔和烟团的释放时间间隔Δt，根据所述烟团的释放时间间隔Δt顺序释放一系列烟团模拟放射性核素的连续释放；
B2.计算第M个时间步长的第W个时段释放的第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献计算公式为：
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B3.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的时间积分浓度χj(xg,yg,zg；M)，计算公式为：
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地表沉积量计算模块，用于计算核素的地表沉积量，计算方式为：
C1.计算从事故发生时刻起至第M个时间步长结束时刻因干沉积造成的(x,y)网格中j核素的地表干沉积总量WDj(x,y；M)，计算公式为：
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其中，Vdj为j核素的干沉积速度，χj(x,y；M)为χj(x,y,z；M)在z＝0至z＝∞高度的积分；
C2.计算第M1个时间步长到第M2个时间步长期间的降雨造成的(x,y)网格中j核素的地表湿沉积总量Wwj(x,y,M1→M2)，计算公式为：
其中，∧j为冲洗因子，I为降雨强度，A为冲洗因子系数，A的取值范围为[3×10-5,3×10-3]，a的取值范围为[0.5,1]；
γ辐射剂量率计算模块，用于计算一个烟团中的所有核素的γ射线对指定受照点(x,y,z)造成的γ辐射剂量率dγ(Q,Eγ,σy,σz,H,Rxy)，计算公式为：
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其中，K＝1.6×10-13，单位为Gy/s/MeV/Kg，σen为空气的能量吸收系数，单位为m2/Kg，Eγ为γ射线的辐射能量，单位为MeV，B(μr)为累积因子，μ为空气的线性减弱因子，单位为m-1，r为从离烟团中心(x＝y＝0,z＝-H)距离为Rxy的受照点到体积元dxdydz的距离，H为烟团中心高度，χ(x,y,z)为在指定受照点(x,y,z)处的瞬时空气浓度，(x,y,z)中z为指定受照点的高度，(x,y)为指定受照点多对应的网格坐标，Q为一个烟团中的放射性核素的活度，σxy、σz分别烟团水平方向和垂直方向的扩散参数；
所述剂量与干预措施子系统包括网格划分模块和气态核素辐射剂量计算模块；其中：
网格划分模块，根据预设的网格间距对模拟区进行网格划分；
气态核素辐射剂量计算模块，用于计算核设施事故释放期间，气态放射性核素在环境中迁移扩散对模拟区居民及居民生活环境所造成的影响，包括：
b1.对于每一个网格，计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成潜在剂量，并根据潜在剂量计算不同照射途径下气态放射性核素对网格中居民所造成的预期剂量；所述照射途径包括烟云γ外照射途径、地面沉积外照射途径和吸入内照射途径；
b2.对于每一个网格，计算气态放射性核素释放开始后两天放射性核素对网格中的居民所造成的预期剂量，根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域；根据计算结果判断是否有确定性效应发生的区域的方式为：
当气态放射性核素释放开始后两天内放射性核素对网格中的居民的各器官所造成的与其剂量是否大于预设的各器官的确定性效应阈值时，则判断有确定性效应发生。
b3.对于每一个网格，计算采取各种应急干预行动后，网格中居民的可防止剂量和剩余剂量；所述应急干预行动包括隐蔽、撤离、避迁、服用碘片；在采取撤离与避迁行动时，计算撤离与避迁过程中各撤离路线和避迁路线引起的附加剂量；
b4.计算事故释放期间，牛奶中的关键核素浓度和水库中的关键核素浓度，根据计算结果判定是否达到了禁止牛奶或地表水饮用的干预水平；所述关键核素包括34Cs、137Cs、103Ru、106Ru、89Sr、131I、90Sr；
所述食物链模块包括核素沉积量计算模块、动植物中核素浓度计算模块和人体核素摄入速率计算模块；其中：
核素沉积量计算模块，用于计算模拟区核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量；对于某一区域，核设施事故期间所释放的污染物烟羽经过时所造成的核素沉积量包括污染物烟羽经过该区域上方所造成的植物上的核素的干沉积量和湿沉积量、以及土壤表面核素的总沉积量；
动植物中核素浓度计算模块，用于根据所述核素沉积量，计算植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度；
人体核素摄入速率计算模块，用于根据植物收割时植物可食部分中核素的浓度以及动物产品中核素的浓度，计算人体通过食入途径对核素的摄入速率。
8.根据权利要求7所述的一种核设施事故场外后果实时在线评价系统，其特征在于：步骤B1中，在计算第i个烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度之前，还包括判断烟团是否发生分裂的步骤，在烟团发生分裂，分别计算分裂后的每个子烟团中的j核素对网格点(xg,yg,zg)空气中的j核素的浓度贡献；烟团分裂的具体方式为：一个分裂前半径为σp的原始烟团在水平方向上分裂为半径为σp/2的一个中心烟团和四个卫星烟团，中心烟团与原始烟团的圆心重合，四个卫星烟团沿中心烟团的圆周方向均匀分布且与原始烟团圆心的距离为0.89σp，中心烟团的质量为原始烟团的5.88％，卫星烟团的质量为原始烟团的23.5％。
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