跨海大桥危险品通行能力评估与事故应急救援关键技术研究可行性研究报告.docx
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跨海大桥危险品通行能力评估与事故应急救援关键技术研究可行性研究报告
跨海大桥危险品通行能力评估与事故应急救援
关键技术研究
可
行
性
报
告
二Ｏ一Ｏ年六月
一、立项的背景和意义
长三角地区超大型桥梁的数量国内最多，建成通车的总长度超过30公里的大桥就有浙江省内的杭州湾跨海大桥、舟山跨海大桥，上海市东海大桥，江苏省苏通长江大桥等4座。
此外浙江省还规划建设象山港跨海大桥和嘉绍跨江大桥。
众多大桥的建成大大促进了长三角地区经济社会的发展。
长三角地区是我国的经济中心，经济发达，化工产业占有重要地位。
江苏、浙江均为我国化工产业大省，上海市也是重要的石油化工产业基地。
以浙江省为例，全省有近1500家危险化学品生产企业，5千多家危险化学品使用单位，是全国重点化工基地。
随着化工产业的迅速发展，宁波市、嘉兴市、台州市、温州市及舟山市重点建设了临港重化工区，椒江、黄岩、临海、衢州、上虞、镇海、玉环等地也已建立起精细化工、医药化工为主要产业的特色化工园区，化工产业向规模化、集约化、高效化的方向发展。
目前环杭州湾地区已经成为具有国际影响的国际石化制造基地，因此打造一个高效健康的危险化学品物流保障体系至关重要。
目前我国危险品化学品主要依靠公路运输，每年通过公路运输的危险化学品约有2亿吨、3000多个品种，其中易燃易爆油品达1亿吨，液氯达400万吨，液氨达300万吨。
危险品运输已占年货运总量的30%以上。
长三角地区是我国的化工产业集聚区，危险化学品的运输量巨大，通过跨海大桥运输危险品可大大缩短运输路程，加快运转。
杭州湾跨海大桥开通危险品运输后，环杭州湾地区危险品运输路程大大缩短，产生重大的经济效益。
但由于危险品种类多样、理化性质复杂、具有潜在的高危险性，运输事故危害大，在危险化学品生产、储存、运输、使用等环节引发的事故中，运输环节事故比率超过30%，而且有逐年增加的趋势。
2005年3月29日发生的京沪高速淮安段氯气泄漏事故就是典型的危害巨大的危险品运输事故。
该事故最终造成29人中毒死亡，285人受伤，上万名附近居民被迫疏散转移，直接经济损失达1700余万元。
跨海大桥路段特殊，一旦发生危险品运输事故往往引起严重的交通堵塞，导致桥上司乘人员伤亡、桥梁损伤等次生灾害，而且由于事故应急救援难度更大，人员伤亡和财产损失更难以估量。
跨海大桥作为道路运输系统中的特殊路段，危险品运输事故备受关注，对应急救援科技发展的需求也更迫切。
由于我国跨海大桥危险品运输刚刚兴起，缺乏应对危险品运输事故的应急管理体系和有效的应急处置技术。
目前针对危险品运输事故应急救援的主要问题包括以下几个方面：
一是交通、消防、公安、安监、质检等专业领域应急信息管理网络自成体系，标准化程度低，信息资源无法及时有效的实现互联互通；二是应急法制、组织体制、运行机制和保障系统建设等一系列关键环节还不够规范，没有形成一整套针对跨海大桥应急管理的系统评估方法和科学的评价指标体系；三是针对化学品事故应急救援的公共安全科技研究需要进一步加强，着力解决突发情况下的资源优化配置、监测预警及计算机辅助决策等技术研究。
因此，开展跨海大桥危险品事故应急救援保障技术研究具有重大的意义。
通过该项目研究，一方面可对危险品在跨海大桥上的运输进行系统科学的风险评估，另一方面可为危险品事故的应急救援提供技术手段和决策支持，有效保障大桥的安全运营。
二、国内外研究现状和发展趋势
危险化学品运输事故次生灾害严重，演化过程中呈现出多灾种、连锁性的特征，应急处置工作存在很多薄弱环节。
我国除杭州湾跨海大桥外，其他跨海大桥上均禁止危险品通行，限制了大桥通行流量，影响投资收益。
针对跨海大桥危险品运输事故的应急救援技术保障能力低是一个重要的原因。
目前防止危险化学品的运输危害的主要措施就是强化危险化学品道路运输日常监管工作，从管理的角度对危险化学品的运输进行规范。
2005年以来，江苏省、浙江省、上海市有关部门积极推动建立区域联动监管机制，并于2009年1月5日，审议通过了《苏浙沪危险化学品道路运输安全监管联控机制建设推进工作方案》，但有效开展该工作还仍然面临着诸多现实问题。
目前国内外公共安全科技达到较高水平，针对应急救援技术，美国、日本等发达国家在各层面投入大量的人力和物力，在城市应急能力评估、重特大事故应急救援辅助决策支持系统开发及应急信息管理等领域取得了一批先进成果。
我国自2003年SARS危机后才真正深入进行应急管理研究，财政支持力度尚不能与发达国家相比。
“十五”期间，国家安科院进行了城市应急救援辅助决策支持系统的研究和示范应用，取得了较好的社会效益，但还有很多需要改进和完善的地方。
国内目前针对跨海大桥应急救援技术的研发尚未开展，现有的技术研究主要集中在两个领域，一是公路危险品运输的风险评估、行车路线优化和应急资源的调度等；二是危险品实时监测预警技术研发。
目前研究中存在的不足主要有以下几点：
一是针对危险品道路运输事故的研究缺乏考虑跨海大桥特殊的地理位置和施救特点，研究成果适用性不强；
二是针对资源优化配置和救援路径优化的研究忽略危险化学品事故次生灾害影响，部分研究仅把应急时间最短作为系统的优化目标，优化手段过于单一，缺乏对应急过程复杂性的考虑，此外，研究采用的多为静态模型，没有体现事故灾害发展情况的应急资源配置参数；
三是适用危险品监测检测设备研发存在困难。
为此，本项目针对跨海大桥的应急救援，开展适用关键技术研究。
从风险辨识出发，基于事故后果定量模拟技术，评估大桥通行能力，并在进行应急救援能力分析的基础上，开展基于动态规划的应急资源配置研究，开发应急救援决策支持系统并制定具有针对性、灵活性和可操作性的跨海大桥危险化学品应急救援预案，提高危险化学品运输事故应急处理能力,使事故发生后能迅速得到控制并尽可能排除事故造成的危害,将事故对人民生命财产和环境造成的损失降低到最小程度。
三、项目主要研究开发内容、技术关键及主要创新点
1．项目主要研究内容
（1）跨海大桥危险品通行能力评估
基于危险品事故后果模拟分析技术，对跨海大桥上危险品通行的风险进行评价模拟，科学评估跨海大桥上不同类型危险品运输的通行能力（饱和容量）。
（2）区域应急能力评估指标体系研究
提出跨海大桥周边区域应急能力评估体系的一级指标和二级指标，并对指标进行赋值，衡量应急能力。
（3）开发基于物联网技术的危险品在线监测预警系统
根据危险化学品特点，开发基于化学传感原理的便携式危险化学品在线检测设备，实现数据无线、实时传输，为事故应急救援提供决策支持。
（4）跨海大桥危险品事故应急基础数据库设计开发
跨海大桥危险品事故应急基础数据库包括危险品信息基础数据、地理数据和专家知识信息数据库。
（5）跨海大桥危险品事故应急救援辅助决策支持系统开发
系统基于GIS技术，主要包括事故后果模拟、安全疏散范围计算、应急资源配置优化与关键路径选择等4个关键技术。
应急救援辅助决策支持系统的开发以Oracle11g为开发工具，使用GIS平台软件（DESKPRO与IS.NET）。
2．技术关键
本项目技术关键有四个：
（1）跨海大桥危险品通行能力评估技术
（2）基于物联网和无线传感网络的危险品在线监测技术
（3）基于动态规划原理的应急资源优化配置技术
（4）基于GIS的应急决策辅助支持系统集成技术
3．主要创新点
主要创新点有两个：
（1）建立跨海大桥上危险品通行能力和风险的评估技术
（2）开发集事故后果模拟、紧急疏散、基于动态规划的资源优化配置为一体的适用跨海大桥应急救援辅助决策支持系统。
四、项目预期目标（主要技术经济指标、社会效益、技术应用和产业化前景以及获取自主知识产权的情况）
1．主要技术经济指标
（1）提出跨海大桥危险品通行安全的风险评估方法；
（2）建立跨海大桥区域应急能力评估指标体系和评估方法；
（3）开发一套可实现远程、无线、实时监控应急现场危险品浓度的仪器设备和检测监测系统；
（4）开发一套跨海大桥应急救援辅助决策支持系统，实现对事故后果的动态模拟、人员紧急疏散计算、资源优化配置及救援路径优化功能。
（5）编制跨海大桥危险品事故应急救援预案；
（6）提交工作总结报告和技术研究报告；
2．社会效益
项目研究成果预期可在杭州湾跨海大桥进行应用，有效提高大桥的安全运营管理水平和应对危险品事故的应急处置能力，确保大桥安全畅通，有效降低突发事故的人员伤亡和财产损失，具有非常重大的经济和社会效益
3.技术应用和产业化前景
项目研究成果对与指导跨海大桥的危险品应急处置具有十分重要的意义，主要表现在：
（1）长三角地区特大型桥梁众多，总长度30公里以上的跨海、跨江大桥5座，此外还有众多大跨度跨江大桥10余座，研究成果可直接应用；
（2）项目研究成果中关于危险品桥梁通行能力评估技术、危险品在线检测监测技术及区域应急能力评估技术、危险品后果模拟技术、紧急疏散范围确定技术、基于动态规划的应急资源配置技术等可以在我省化工园区的危险品事故应急救援中得到应用，此外还可以指导城市重大危险品事故的应急救援。
4.获取自主知识产权的情况
（1）申请专利1项；
（2）申请软件著作权2项；
（3）发表论文6篇以上。
五、项目实施方案、技术路线、组织方式与课题分解
1.项目实施方案和技术路线
本项目研究内容包括基础数据资料的调研，资料分析，评估方法建立，仪器设备开发及系统集成。
总体的实施方案和技术路线按照以下三个专题进行。
专题一：
现场考察与资料调研
项目研究中通过现场考察和资料调研，开展两个方面的工作：
一是调研影响跨海大桥上车辆通行的气象条件、桥梁结构、路面特征、管理措施、安全设施、危险品种类与属性、事故案例等诸多因素，结合事故后果模拟分析技术，综合评判危险品运输的风险程度，评估跨海大桥危险品运输的通行能力。
二是针对跨海大桥危险品事故应急基础数据开发，调研危险品基础数据、跨海大桥及周边地理数据和专家知识数据。
其中危险品基础数据调研包括的内容有：
跨海大桥周边危险品生产、使用、储存、运输的基础数据，道路运输的主要危险品的种类和属性数据，应急资源的数据，应急能力评估数据。
地理数据调研内容包括：
跨海大桥所属行政区域，资源储存地，关键建筑物，消防管道，公安与消防力量，特种设备等。
专题二：
区域应急能力评估指标体系研究
本项目提出跨海大桥周边区域应急能力评估体系包括应急救援的管理机构、法制基础、应急中心、专业队伍、危险分析、监测预警、指挥协调、防灾减灾、通信与信息保障、决策支持、装备和设施、资金支持、安全培训、预案编制与演练等14个一级指标，并进而细化为200个左右的二级指标，二级指标是衡量应急能力的具体表现，可以起到观测点的作用。
确定应急能力评估指标体系后，对指标进行赋值，定量评估区域应急能力。
专题三：
开发基于物联网和无线传感技术的危险品检测监测系统
本文项目提出的危险品综合监测物联网系统由无线集成传感器网络、远程通讯网络、Internet网构成，构成示意图如图1所示。
系统由各种无线数字式传感仪器单元、信息无线收集和汇总装置、GSM/GPRS远程信息收发模块（或有线电话网的远程信息收发模块）组成现场无线传感器网络测量系统，在远程由GSM/GPRS远程信息收发模块（或有线电话网的远程信息收发模块）、上位机或服务器（含有监测信息管理软件、数据库）组成面向用户的可操作监测数据读取和保存系统。
图1中的各种无线数字式传感仪器单元可实现事故现可燃有毒气体现场检测与浓度在线监测。
本项目提出的综合监测物联网系统由感知层和网络层组成，感知层包含监测传感仪器、无线传感器网络，网络层包括无线电话网（或有线电话网、卫星通讯网）、Internet网。
现场检测危险化学品的便携式设备配备电化学传感器和可燃气气体检测器及氧气浓度监测传感器。
专题四：
应急救援辅助决策支持系统开发
本专题中包括事故后果模拟技术研究、紧急疏散模拟、应急资源的优化配置和系统实现四个部分。
（1）事故后果模拟技术
本系统在支持事故后果模拟时提供三大类10小类事故模型，分别为爆炸冲击波模型（凝聚相含能材料爆炸模型、瞬间泄漏蒸汽云爆炸模型、连续泄漏蒸汽云爆炸模型机沸腾液体扩展蒸汽云爆炸模型）、火灾热辐射模型（池火模型、瞬间泄漏闪火模型、连续泄漏闪火模型及固体火灾模型）、毒物泄漏中毒模型（毒物瞬间泄漏和连续泄漏模型）。
（2）紧急疏散模拟
紧急疏散包括疏散范围确定和疏散路径和逃生策略。
疏散范围的确定依据事故后果模拟，疏散路径和逃生策略根据烟气运动模拟结果。
（3）应急资源的优化配置
应急资源优化配置针对突发事故灾害应急管理的特点，根据应急点的数目，将应急资源配置过程划分为若干阶段。
以每一阶段开始或上一阶段结束时已调度的应急资源数量为状态变量，结合动态规划的基本理论，构建应急资源优化配置数学模型。
（4）系统实现
应急救援辅助决策支持系统开发基于GIS技术，基于DESKPRO与IS.NET平台实现。
2.组织方式
（1）成立项目协作组。
项目协作组由从事安全工程、化学工程、信息工程、机电工程、桥梁工程、流体力学、交通运输、数值计算等专业的技术人员组成。
（2）实行项目组长负责制。
课题组长具体负责项目实施，项目负责人根据研究内容和预期达到的技术经济指标，制定切实可行的详细工作计划，明确各阶段工作内容、要求和工作进度。
（3）在项目实施过程中，坚持定期检查、滚动管理制度。
检查内容包括专题研究工作进展、经费使用情况、存在的问题等，并落实解决问题的方案。
（4）建立专门的技术资料档案，项目实施过程中的各种技术资料，包括研究计划、技术文件、实验原始记录和实验报告，计算机软件等，均要求上报项目组，予以妥善登记保存。
3．课题分解
本项目各方分工与职责如下：
（1）项目承担单位
a.负责项目的组织实施，项目的前期资料收集、调研和整理；
b.负责跨海大桥危险品通行能力评估方法建立；
c.负责完成可燃有毒气体在线监测系统研制开发；
d.牵头负责应急救援辅助决策系统开发，并完成部分研究内容；
e.负责建立本项目研究成果的推广平台；
f.负责项目验收。
（2）项目协作单位一
a.项目的前期资料收集、调研和整理，协助完成跨海大桥危险品通行能力评估；
b.负责GIS技术的开发应用，协助完成应急救援辅助决策支持系统开发；
c.协助完成危险品检测监测系统研究开发；
d.协助完成紧急疏散路径优化算法研究；
e.协助完成应急能力评估指标体系研究；
f.协助完成项目技术总结报告和研究报告。
（3）项目协作单位二
a.项目的前期资料收集、调研和整理，协助完成跨海大桥危险品通行能力评估；
b.负责完成区域应急能力评估和指标体系研究；
c.协助完成危险品检测监测系统研究开发；
d.协助完成应急资源优化配置研究；
e.协助完成项目技术总结报告和研究报告。
六、计划进度安排
本项目具体阶段项目内容安排见下表：
序号
项目内容
时间进度
第一阶段
现场考察与资料调研；进行跨海大桥应急救援基础数据库开发
2010.7～2010.11
第二阶段
危险品通行能力评估方法建立;区域应急能力分析及应急评估指标体系研究；可燃有毒气体在线检测设备研发与监测系统集成开发;
2010.12～2011.8
第三阶段
跨海大桥危险品事故应急救援辅助决策支持系统集成开发
2011.9～2012.2
第四阶段
技术总结、报告编写；项目结题
2012.3～2012.6
七、现有工作基础和条件
项目承担单位是浙江省唯一从事安全生产科学技术研究和开发的公益性事业单位，是浙江省安全生产技术支撑中心项目依托单位。
现有丰富实践经验的中高级科技人员40余名，专业涵盖安全技术及工程、化工、机械设计、环境工程、电子技术物理学、热能、炸药、机电、人机工程、工业心理学和暖通等。
近十年来，本单位承担完成了“重质有毒有害气体泄漏扩散模型研究”、“化工园区风险评估安全保障技术研究与工程应用”、“中深孔爆破地震波对建（构）筑物影响与控制的研究”、“油品储罐区风险评价及动态监控技术研究”、“矿山重大危险源尾矿库安全预警监测系统与示范工程”等40余项国家、省级科研项目，其中10项获得部省级科技进步奖，还完成了企业委托的技术服务项目3000余项。
本单位建有“浙江省安全工程与技术研究重点实验室”，主要从事安全科技领域的基础性研究和应用性研究，着重在重大危险源风险评价技术、事故预警、重大事故的应急救援技术、事故成因分析及事故预防对策研究等环节开展研究，实验室建设有危险化学品检测鉴定实验室，配置先进的安捷伦气质联用相色谱仪、液相色谱仪、离子色谱仪、红外、紫外光谱仪、原子吸收光谱仪等大型仪器10余台，为本项目检测技术研究提供了完备的实验条件。
承担单位今年来面向重大基础建设项目，先后承担了一批大型技术咨询项目。
主要项目包括宁波地铁安全评估、象山港跨海大桥建设评价、浙江省交通投资集团高速公路营运安全体系建设、沪杭甬高速公路应急预案体系建设等，为本项目顺利开展打下坚实基础。
项目协作单位1是上海市安全生产领域的社会公益型科研事业单位，是上海市安全生产监督管理局的主要科技支撑。
以开展安全生产领域基础性、综合性、前瞻性科学研究和解决重大事故预防、监控、预警与应急响应重大技术关键为主要方向。
近几年来的主要成果有：
《上海市重大事故隐患综合评价方法的研究——火灾、爆炸、毒物泄漏重大事故隐患分级评价方法》（上海市科委项目，2001年）；《化工企业重大事故隐患评价方法深化研究与应用》（上海市科委项目（2003年），获安监总局第二届安全生产科技成果三等奖）；《光气生产装置安全评价技术》（上海市科委项目（2005年），获安监总局第三届安全生产科技成果三等奖）；《氢气使用安全技术规程》（GB4962-1985）修订工作（全国安全生产标准化技术委员会，2008年）；《典型工业毒物泄漏及火灾事故过程模拟与防范对策》（上海市科委项目，2008年）。
项目协作单位2是江苏省省属事业单位，是江苏省安全生产监督管理局、江苏省科技厅管理的全省唯一综合性安全科技研发机构。
近几年已完成国家、省部委下达的研究课题近50项，其中8项达国际先进水平，并获5项国家专利。
有15项科研成果获奖，其中获部省级二等奖3项。
在国家核心学术刊物上发表论文数十篇。
全院现有科研用房3000多平方米和1200m2的综合实验楼，拥有先进的仪器设备数百套，基本满足安全科学技术研发、职业危害检测与鉴定实验、危险化学品鉴别实验和特种劳动防护用品检测检验的需求。
八、项目经费预算
省级科技计划项目经费概算表
项目名称：
跨海大桥危险品通行能力评估与事故应急救援关键技术研究金额单位：
万元
序
号
概算科目名称
合计
省财政拨款
经费
地方部门
配套经费
自筹经费
（1）
（2）
（3）
（4）
（5）
1
一、经费支出（合计）
200
150
50
2
1、设备费
25
25
3
（1）购置设备费
10
10
4
（2）试制设备费
15
15
5
（3）设备租赁费
6
2、材料费
70
20
50
7
3、测试化验加工费
9
9
8
4、燃料动力费
9
5、差旅费
15
15
10
6、会议费
5
5
11
7、合作、协作研究与交流费
40
40
12
8、出版/文献/信息传播/知识产权事务费
15
15
13
9、人员劳务费
3
3
14
10、专家咨询费
5
5
15
11、中期检查和验收费
3
3
16
12、管理费
10
10
17
12、其他开支
1
二、经费来源（合计）
2
1、申请省财政经费
150
3
2、地方、部门配套拨款
4
3、自筹经费
50
5
（1）单位自有货币资金
6
（2）其他资金
省财政科技经费拨付进度申请
第1年
第2年
第3年
金额
105
45
比例（％）
70
30
经费概算说明
课题总经费200万元，其中申请科技厅拨款150.0万元，自筹50万元。
各科目支出的主要用途、与项目研究的相关性，具体分项说明如下：
1．设备费：
25万元主要用于购置系统开发所需的Supmap平台软件（10万元），试制可燃有毒气体现场检测设备（15万）。
2．材料费：
70.0万元课题在研发过程中办公耗材开支，需要购置的耗材主要包括打印纸、激光打印机黑白硒鼓、电脑耗材、水笔、文件夹、笔记本等；传感器、电子元器件购置；电子地图购置；系统开发过程中电线电缆、显示屏等开支。
3．测试化验加工费：
9.0万元主要用于气体检测传感器的测试、校准，软件评测等。
4．燃料动力费：
0万元
5．差旅费：
15.0万元主要用于现场科学考察、业务调研、学术交流等所需的交通费、补助、食宿费、杂费等。
6．会议费：
5.0万元课题在研究过程中，将组织若干次学术研讨、技术咨询、协调等相关会议。
7．合作/协作研究与交流费：
40.0万元支付合作单位的研究经费35万元。
国内技术交流费5万元。
8．出版/文献/信息传播/知识产权事务费：
15.0万元主要包括在课题研究开发过程中，需要支付的印刷费、出版费、资料费、文献检索费、专业通信费及其他知识产权事务等费用，还包括购置系统开发专用软件支付的费用。
9．人员劳务费：
3.0万元主要包括聘请国内知名学者参与课题工作的劳务报酬，临时聘用人员的报酬。
10．专家咨询费：
5.0万元主要用于邀请国内知名专家进行技术方案设计和论证、阶段成果研讨咨询、中间成果研讨咨询、专题咨询等费用。
11．中期检查和验收费：
3.0万元主要用于课题的中期检查和结题验收。
12．管理费：
10.0万元在课题研究开发过程中对申请单位和合作单位现有仪器设备及房屋，日常水、电、气、暖的消耗。
管理费按照课题专项经费预算8%核定。
13．其他开支项：
0万元
升级会员 