CN111914415A - 一种基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀性评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉一种基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀评估方法，包括如下步骤：S1划定评估区域，确定评估区域内存在的腐蚀介质排放源种类及腐蚀介质排放源的排放点位置；S2以每个腐蚀介质排放源的排放点为各自原点，建立反应排放强度的高斯扩散模型；S3根据建立的高斯扩散模型，确定腐蚀介质排放源对周边环境的影响范围；S4通过腐蚀介质排放源种类和确定的腐蚀介质排放源对周边环境的影响范围两个维度获得区域环境腐蚀性评估结果。本发明兼顾准确性与实用性，实现了对一定区域腐蚀水平的较精确划分。
Description
技术领域
本发明属于环境腐蚀评估技术领域，具体涉及一种基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀性评估方法。
背景技术
服役于自然环境和工业环境中的金属材料在使用过程中因受到环境作用而性能下降。据统计，腐蚀造成的金属损坏约占国民经济总产量的3～4％，其中50％左右为大气腐蚀。为尽量减免腐蚀带来的损失，需对材料进行防腐处理。处于不同腐蚀环境的金属材料所需的防护方案不尽相同。
不同地区温度、湿度等气象因素存在显著差异，阿累尼乌斯方程表明温度越高，反应速率越快。当温度升高10℃时，化学反应速度原则上可提高1倍以上，这就意味着更严重的腐蚀。同样，因为大气腐蚀是一种发生在液膜下的电化学反应，较低的湿度不利于形成液膜也就意味着电化学反应受到阻碍。因而针对不同地区其气象因素对腐蚀产生较大影响。
大气中某些气体成分同样也会影响腐蚀反应。如腐蚀加速实验均是在高浓度SO2、盐雾等介质中进行，且此类大气中腐蚀性物质主要受人类活动影响，不同国家和地区腐蚀性物质也不尽相同。一般而言当环境气候一定时，工业发达地区、沿海地区和内陆盐碱地地区腐蚀相对严重。
现阶段腐蚀防护相关标准均对不同腐蚀环境所需采取的方案给出了指导，如DL/T1453-2015《输电线路铁塔防腐蚀保护涂装》和DL/T 1425-2015《变电站金属材料腐蚀防护技术导则》给出了不同腐蚀环境下部件镀锌层厚度要求。然而现阶段的环境腐蚀性评估主要依靠布点、测量、数据分析、反距离权重插值等对区域腐蚀等级进行划分，工作量大且精度不能保证。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可实现对一定区域腐蚀水平进行较精确划分的基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀评估方法。
本发明的上述目的通过如下技术方案来实现：
一种基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀性评估方法，其特征在于：
S1划定评估区域，确定评估区域内存在的腐蚀介质排放源种类及腐蚀介质排放源的排放点位置；
S2以每个腐蚀介质排放源的排放点为各自原点，建立反应排放强度的高斯扩散模型；
S3根据建立的高斯扩散模型，确定腐蚀介质排放源对周边环境的影响范围；
S4通过腐蚀介质排放源种类和确定的腐蚀介质排放源对周边环境的影响范围两个维度获得区域环境腐蚀性评估结果。
进一步的：S2中建立高斯扩散模型，原点为排放点或高架源排放点在地面的投影点，x轴正向为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面xoy，向上为正向，即为右手坐标系，烟流中心线与x轴重合，空间任意一点的污染物浓度表达式如下：
式中：ρ—下风向空间某一位置的污染物浓度，单位mg/m3；
σy—y方向上的标准差(水平扩散参数)，单位m；
σz—z方向上的标准差(垂直扩散参数)，单位m；
Q—源强，单位mg/s；
H—有效烟囱高度，单位m，为烟囱几何高度Hs和烟气抬升高度ΔH之和H＝Hs+ΔH。
进一步的：S3中影响范围包括核心影响范围和一般影响范围。
更进一步的：S3中分别选取落地浓度为最大落地浓度50％、10％处作为对应腐蚀介质排放源对周边环境核心影响范围和一般影响范围。
本发明具有的优点和积极效果：
本发明忽略掉影响区域环境腐蚀的气候条件因素，以主要影响区域环境腐蚀的腐蚀介质为研究对象，通过高斯扩散模型对腐蚀源周边介质浓度分布进行分析，从腐蚀介质种类和强度两个维度对腐蚀源周边环境进行表征，从而实现了间接评估环境腐蚀。该方法兼顾准确性与实用性，实现了对一定区域腐蚀水平的较精确划分，对电力工程的差异化选材、防腐及运维具有重要指导意义。
附图说明
图1是本发明建立高斯扩散模型的坐标系及参数选取参考图；
图2本发明实施例区域环境腐蚀性评估图；
图3采用本发明评估方法对某一腐蚀源周边腐蚀性评估与实际腐蚀速率的对比。
具体实施方式
下面结合图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀性评估方法，将影响腐蚀的因素归纳为气候条件和腐蚀介质。对一定区域，其年平均温度、湿度等气候条件相差较小，且区域大小可依据精度、实际操作自行调整，故可认为该区域内环境腐蚀性的差异主要由腐蚀介质的排放造成。将造成金属腐蚀损害的腐蚀介质来源称为腐蚀源，引入腐蚀源概念，区域内环境腐蚀性差异的原因即为腐蚀源的存在。不同腐蚀源排放腐蚀介质不同，可从介质种类角度对环境腐蚀性进行分类。不同腐蚀源排放腐蚀介质浓度不同，结合高斯扩散模型对腐蚀源周边空间腐蚀成分含量/浓度进行分析，从介质强度角度对环境腐蚀性进行评估。
本基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀性评估方法，具体采用如下评估步骤：
S1划定评估区域，确定评估区域内存在的腐蚀介质排放源种类及腐蚀介质排放源的排放点位置；
S2以每个腐蚀介质排放源的排放点为各自原点，建立反应排放强度的高斯扩散模型。原点为排放点或高架源排放点(高架源排放点是指什么：主要指的是烟囱这种存在垂直高度的排放点，是环境领域比较常用的名词)在地面的投影点，x轴正向为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面xoy，向上为正向，即为右手坐标系，烟流中心线与x轴重合，空间任意一点的污染物浓度表达式如下：
式中：ρ—下风向空间某一位置的污染物浓度，单位mg/m3；
σy—y方向上的标准差(水平扩散参数)，单位m；
σz—z方向上的标准差(垂直扩散参数)，单位m；
Q—源强，单位mg/s；
H—有效烟囱高度，单位m，为烟囱几何高度Hs和烟气抬升高度ΔH之和H＝Hs+ΔH。
S3根据建立的高斯扩散模型，确定腐蚀介质排放源对周边环境的影响范围。影响范围包括核心影响范围和一般影响范围。分别选取落地浓度为最大落地浓度50％、10％处作为对应腐蚀介质排放源对周边环境核心影响范围和一般影响范围。
S4通过腐蚀介质排放源种类和确定的腐蚀介质排放源对周边环境的影响范围两个维度获得区域环境腐蚀性评估结果。
以下述实施例对本基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀性评估方法及针对评估结果对影响范围内电力工程采取的防护措施进一步说明如下：
图中区域1为某行政市，区域2为该市某行政区，该区地理区域内气象条件如年平均温度、湿度变化较小，不存在显著性差异。区域的选取应兼顾实操性和准确性。
区域内存在3个主要腐蚀源，1#为NH3腐蚀源，排气筒高40m；2#为SO2腐蚀源，排气筒高60m；3#为Cl-腐蚀源，排气筒高20m。
调研当地气象环境与各腐蚀源排放情况，依照高斯扩散模型对区域内三处腐蚀源周边腐蚀介质分布进行分析。
分别选取落地浓度为最大落地浓度50％、10％处作为该腐蚀源对周边环境核心影响范围和一般影响范围。
对不同浓度，即不同范围可选取不同措施，如可对核心影响范围内电力工程提高防护等级，对一般影响范围内电力工程仅需特殊关照，从而实现对环境腐蚀性的评估和差异化选材。考虑到湍流、下洗等现象，腐蚀源边界至最大落地浓度处均划为核心影响范围。
1#腐蚀源周边电力工程避免使用Cu、Ag材料；2#腐蚀源周边可适当多选用镀银、镀锡防护；3#腐蚀源周边材料应做好防护。
下面结合附图3对本发明的结果分析作进一步描述：
某火电厂烟囱高240m，出口内径7m。当地年平均风速为1.5m/s，电厂所在地地面粗糙度为0.26，大气不稳定度B～C级。烟囱出口处风速为3.42m/s，烟囱出口流速17m/s，气体温度和环境温度与分别为50℃和13.5℃。依据霍兰德公式求得有效排放高度总计为366m。
图3曲线为依据高斯扩散模型计算求得的腐蚀源周边浓度归一化后分布，点为腐蚀源周边不同距离处一年期挂片腐蚀速率。可见两者变化趋势较吻合，部分点存在误差主要由各点实际所处微环境差异造成。20km处变化已较缓，故可认为腐蚀源影响范围半径为20km。影响范围内可依据需求作适当防护。
尽管为说明目的公开了本发明的实施例和附图，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换、变化和修改都是可能的，因此，本发明的范围不局限于实施例和附图所公开的内容。
Claims (4)
1.一种基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀评估方法，其特征在于：
S1划定评估区域，确定评估区域内存在的腐蚀介质排放源种类及腐蚀介质排放源的排放点位置；
S2以每个腐蚀介质排放源的排放点为各自原点，建立反应排放强度的高斯扩散模型；
S3根据建立的高斯扩散模型，确定腐蚀介质排放源对周边环境的影响范围。
S4通过腐蚀介质排放源种类和确定的腐蚀介质排放源对周边环境的影响范围两个维度获得区域环境腐蚀性评估结果。
2.根据权利要求1所述的基于高斯扩散模型的区域环境腐蚀评估方法特征在于：S2中建立高斯扩散模型，原点为排放点或高架源排放点在地面的投影点，x轴正向为平均风向，y轴在水平面上垂直于x轴，正向在x轴的左侧，z轴垂直于水平面xoy，向上为正向，即为右手坐标系，烟流中心线与x轴重合，空间任意一点的污染物浓度表达式如下：
式中：ρ—下风向空间某一位置的污染物浓度，单位mg/m3；
σy—y方向上的标准差(水平扩散参数)，单位m；
σz—z方向上的标准差(垂直扩散参数)，单位m；
Q—源强，单位mg/s；
H—有效烟囱高度，单位m，为烟囱几何高度Hs和烟气抬升高度ΔH之和H＝Hs+ΔH。
3.根据权利要求1所述的于高斯扩散模型的区域环境腐蚀评估方法特征在于：S3中影响范围包括核心影响范围和一般影响范围。
4.根据权利要求3所述的于高斯扩散模型的区域环境腐蚀评估方法特征在于：S3中分别选取落地浓度为最大落地浓度50％、10％处作为对应腐蚀介质排放源对周边环境核心影响范围和一般影响范围。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113849899A (zh) * | 2021-11-09 | 2021-12-28 | 浙江智海化工设备工程有限公司 | 一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103258116A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-08-21 | 国家电网公司 | 一种大气污染物扩散模型的构建方法 |
| CN103487365A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-01-01 | 山东省计算中心 | 腐蚀性气体对数据中心设备影响的实时评估系统及方法 |
| CN107084911A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-08-22 | 汪先锋 | 一种颗粒物最大落地浓度预测方法 |
| CN108106983A (zh) * | 2016-11-25 | 2018-06-01 | 宝山钢铁股份有限公司 | 金属材料在大气腐蚀环境中使用寿命评估方法 |
| CN108932394A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-04 | 成都鼎安华智慧物联网股份有限公司 | 有毒气体泄漏危害范围的确定方法 |
| CN109117549A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-01 | 浙江航天恒嘉数据科技有限公司 | 一种污染物扩散预测方法及系统 |
| CN111145633A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-12 | 武汉理工大学 | 城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法 |
-
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- 2020-07-24 CN CN202010721993.7A patent/CN111914415A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103258116A (zh) * | 2013-04-18 | 2013-08-21 | 国家电网公司 | 一种大气污染物扩散模型的构建方法 |
| CN103487365A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-01-01 | 山东省计算中心 | 腐蚀性气体对数据中心设备影响的实时评估系统及方法 |
| CN108106983A (zh) * | 2016-11-25 | 2018-06-01 | 宝山钢铁股份有限公司 | 金属材料在大气腐蚀环境中使用寿命评估方法 |
| CN107084911A (zh) * | 2017-04-24 | 2017-08-22 | 汪先锋 | 一种颗粒物最大落地浓度预测方法 |
| CN108932394A (zh) * | 2018-07-19 | 2018-12-04 | 成都鼎安华智慧物联网股份有限公司 | 有毒气体泄漏危害范围的确定方法 |
| CN109117549A (zh) * | 2018-08-08 | 2019-01-01 | 浙江航天恒嘉数据科技有限公司 | 一种污染物扩散预测方法及系统 |
| CN111145633A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-05-12 | 武汉理工大学 | 城市道路危化品运输毒气泄漏扩散风险潜势图构建方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113849899A (zh) * | 2021-11-09 | 2021-12-28 | 浙江智海化工设备工程有限公司 | 一种高空水冷塔污氮排放缺氧区域界定方法 |
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