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《基于ArcEngine高斯烟团气体扩散模型的模拟实现》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第36卷第2期测绘信息与工程Vol.36No.22011年4月JournalofGeomaticsApr.2011文章编号:10073817(2011)02001003文献标志码:B基于ArcEngine高斯烟团气体扩散模型的模拟实现陈祖刚王玉龙李艳桦王金鑫(郑州大学水利与环境学院,郑州市科学大道100号,450001)摘要:采用ArcGISEngine(ArcEngine)组件式地理信息系统开发方法,实现了高斯烟团气体扩散模型的空间动态模拟,分析计算了气体扩散过程中的各关键参数。关键词:高斯烟团模型;动态模拟;ArcGIS
2、Engine;地理信息系统中图法分类号:P208毒气扩散模型是描述大气对毒气的输移、扩散高斯扩散模型的参数主要是扩散参数x、y、z的确[1]和稀释作用的物理或数学模型,是进行灾害预测定,其大小与大气湍流结构、离地面高度、地面粗糙和救援指挥的有力手段之一。有学者对气体扩散模度、泄漏持续时间、抽样时间间隔、风速以及离开泄[2]型进行了可视仿真研究,该方法是一种面向较大漏源距离等因素有关。扩散参数的求取目前主要是区域的、长期的、统计性的抽象模拟,与真实的空间通过大量的扩散试验得到的经验公式方法得到。文环境结合不够,在准确性、直观性、动
3、态性等方面存献[6]给出了扩散参数及扩散参数求取的方法,限于在一定局限。GIS具有强大的空间分析、模拟及可篇幅,在此不再赘述。[3]视化表达能力,用GIS技术对气体扩散模型进行2有害气体点源瞬时泄漏模拟的GIS实现模拟,能弥补传统模拟方式的不足。此文基于ArcGISEngine技术对具体空间环境与气象条件下点2.1高斯烟团模型的GIS视角分析源气体的扩展过程进行了直观形象的模拟和分析,1)高斯烟团模型默认坐标系是以有害气体泄取得了较好的效果。漏源为原点,以泄漏点的下风向为X轴,垂直下风1高斯烟团扩散模型向方向为Y轴,Z轴与X、Y轴
4、构成右手空间直角坐标系。在使用高斯烟团毒气泄漏模型进行模拟分析[4]有害气体的泄漏分为瞬时泄漏和连续泄漏。时,需要由默认坐标系转换到地图投影坐标系。存储有害气体的设备或容器瞬时爆炸形成的气体泄2)在指定高斯烟团模型中x、y、z值和泄漏事漏称为瞬时泄漏;存储有害气体的容器或管道破裂、件t值情况下,可计算出指定(x,y,z)坐标点的毒气阀门损坏等造成的气体泄漏称为连续泄漏。高斯烟浓度。[5]团模型为瞬时泄漏模型,其数学模型为:3)在指定泄漏参数和毒气浓度情况下,可推算2/3C(x,y,z,t)=Q/(2)xyz大于或等于此浓度的毒气
5、覆盖面。2222exp{-[((x-ut)/x+y/y)/2]4)在某一毒气浓度条件下,改变时间t,可计算2222exp[-(z-H)/2z]+exp[-(z+H)/2z]}出不同时刻指定浓度的毒气覆盖面,也即毒气扩散式中,C(x,y,z,t)为泄漏物质在大气中的摩尔百的动态演示。3分比浓度(mg/m);Q为泄漏量(kg);u为环境平均2.2模拟程序的设计与实现风速(m/s);t为泄漏时间(s);H为有效源高(m);1)算法流程。算法基本思想是,在一定的气象x、y、z为预测点坐标(m);x、y、z分别为x、y、z方及物理
6、条件下,利用高斯烟团数学模型获得毒气扩散向上的扩散系数(m)。范围的坐标,然后把扩散范围的空间直角坐标转换成一个完全的扩散模型除了应给出计算污染物的地图投影坐标,再用GIS方法把它表示出来,关键的浓度公式外,还应当包括公式中系数的选取和计算。算法流程图如图1所示。其中,模拟范围在下风向的项目来源:郑州大学创新人才培养科研基金资助项目(2010018)。第2期陈祖刚等:基于ArcEngine高斯烟团气体扩散模型的模拟实现11长度为2000m以内,每5s生成一个毒气覆盖范围。某时刻指定点的毒气浓度计算及点的位置显示。首先利用高斯烟团实现对
7、象clsDiffusionModel的TDesityCalculate方法计算相应点、相应条件下氨气的浓度值;然后进行坐标转换,把指定点坐标由高斯烟团模型的默认坐标系转换到地图投影坐标系;用ArcEngine组件中点对象生成一个新的点,并赋予指定点的地图坐标值,对点进行渲染,使其显示在屏幕上。由高斯烟团默认坐标系上的点转换成地图投影坐标系上的点,即xcos()+ysin()+X0=Xtxsin()+ycos()+Y0=Yt式中,为风向角();(x,y)为高斯烟团模型默认坐标系中的某一点;(X0,Y0)为两坐标系原点的平移参数;(Xt,Yt
8、)为该点在地图投影坐标系中的坐标。在指定扩散时间下,绘制有害气体不同危害程度的覆盖范围。对有害气体(氨气)的危害浓度划分图1算法流程图为5个等级,即国家卫生标准浓度(小于30mg/33m)、
