天津港危化品公路集疏運(yùn)爆燃事故風(fēng)險(xiǎn)分析

王仲玨，王緒亭，何志

（交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456）

天津港危化品公路集疏運(yùn)爆燃事故風(fēng)險(xiǎn)分析

王仲玨，王緒亭，何志

（交通運(yùn)輸部天津水運(yùn)工程科學(xué)研究所，天津300456）

天津港?；反蟛糠滞ㄟ^(guò)疏港公路運(yùn)輸。在運(yùn)輸過(guò)程中，由于疏港公路交通流量密集、各種車輛混行，在惡劣天氣狀況下，可能發(fā)生?；奋囕v碰撞，導(dǎo)致?；沸孤M(jìn)而發(fā)生爆燃，造成大規(guī)模的群死群傷事件。通過(guò)測(cè)算天津港主要疏港公路——海濱大道現(xiàn)有交通流量，模擬主要?；奋囕v發(fā)生碰撞后的爆炸半徑以及可能的人員傷亡損失情況，對(duì)天津港?；饭愤\(yùn)輸爆燃風(fēng)險(xiǎn)做出定量分析。模擬結(jié)果表明，爆燃事件一旦發(fā)生，將有至少2人死亡。

?；?；集疏運(yùn)；交通流量；火災(zāi)半徑

根據(jù)2013年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，天津港目前由北疆港區(qū)、南疆港區(qū)、東疆港區(qū)、臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)、海河港區(qū)等組成，其中南疆港和臨港承擔(dān)了90%以上的?；费b卸量，裝卸的危險(xiǎn)化學(xué)品主要包括原油、成品油、燃料油、潤(rùn)滑油、液化氣、化工品。天津南疆港區(qū)吞吐的?；窞? 100萬(wàn)t/a，其中汽車運(yùn)輸量約為1 470萬(wàn)t/a，管道運(yùn)輸量約為420萬(wàn)t/a，船舶運(yùn)輸量約為210萬(wàn)t/a；臨港區(qū)危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸量為440萬(wàn)t/a，其中汽車運(yùn)輸量約為360萬(wàn)t/a，管道運(yùn)輸量約為80萬(wàn)t/a；其他港區(qū)包含北疆、海河、東疆、大港4個(gè)港區(qū)，危險(xiǎn)化學(xué)品的運(yùn)輸量與南疆和臨港2個(gè)港區(qū)的運(yùn)輸量相比極小。故分析中僅使用南疆和臨港2個(gè)港區(qū)的相關(guān)數(shù)據(jù)。

天津港每年危化品吞吐量巨大，其中大部分?；吠ㄟ^(guò)海濱大道運(yùn)輸。海濱大道客貨混行，交通繁忙，在運(yùn)輸過(guò)程中，尤其是惡劣天氣條件下，極有可能發(fā)生車輛碰撞事故。一旦發(fā)生比較嚴(yán)重的?；奋囕v碰撞，可能發(fā)生有毒有害危化品的泄漏，進(jìn)而可能被點(diǎn)燃，發(fā)生爆燃、爆炸、有毒物質(zhì)擴(kuò)散等事故，造成大規(guī)模的群死群傷事件，因此有必要針對(duì)此類事件做出詳盡的風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)。

在?；愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)分析領(lǐng)域，我國(guó)科研工作者作出了諸多努力。這些研究主要集中在?；愤\(yùn)輸路徑優(yōu)化、?；愤\(yùn)輸對(duì)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施的威脅、危化品運(yùn)輸應(yīng)急管理、?；愤\(yùn)輸監(jiān)控等方面。

李淑霞［1］提出采用變一致性優(yōu)勢(shì)關(guān)系粗糙集理論定量分析危化品運(yùn)輸環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)不確定因素重要度，進(jìn)而揭示風(fēng)險(xiǎn)因素與風(fēng)險(xiǎn)之間的因果關(guān)系及其不可約簡(jiǎn)規(guī)則。張琴蘭［2］確定了?；坟浳镌谕景踩珷顟B(tài)識(shí)別的輸入量，并制訂了模糊識(shí)別規(guī)則，從而實(shí)現(xiàn)了?；坟浳镌谕景踩珷顟B(tài)的辨識(shí)。李懷?。?］建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的評(píng)價(jià)模型，采用基于最速下降法的權(quán)值學(xué)習(xí)算法進(jìn)行權(quán)值修正。

孫猛［4］應(yīng)用事故統(tǒng)計(jì)分析技術(shù)對(duì)危險(xiǎn)品道路運(yùn)輸事故進(jìn)行了多方面分析，提出一些減緩運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)的可行建議。陳小能［5］從法律法規(guī)、技術(shù)、管理的要求及工作經(jīng)驗(yàn)中總結(jié)了危險(xiǎn)品運(yùn)輸?shù)陌踩⒁馐马?xiàng)。王艷華等［6］建立了危險(xiǎn)品道路運(yùn)輸系統(tǒng)模式和系統(tǒng)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)程序，應(yīng)用ACMS軟件系統(tǒng)評(píng)估LPG道路運(yùn)輸?shù)淖畲笫鹿屎蠊?。宇德明?］、吳宗之［8-9］、張景林［10］論述了危險(xiǎn)品儲(chǔ)運(yùn)過(guò)程危險(xiǎn)源辨識(shí)、定量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法和安全運(yùn)輸技術(shù)。這些研究雖然與?；酚嘘P(guān)，但是針對(duì)集疏港危化品運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)的研究還很少見(jiàn)。

1 天津港集疏運(yùn)交通體系現(xiàn)狀分析

天津港目前由北疆港區(qū)、南疆港區(qū)、東疆港區(qū)、臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)南部區(qū)域、海河港區(qū)域等組成。北疆港區(qū)以集裝箱和件雜貨作業(yè)為主；南疆港區(qū)以干散貨和液體散貨作業(yè)為主；東疆港區(qū)以集裝箱碼頭裝卸及國(guó)際航運(yùn)、國(guó)際物流、國(guó)際貿(mào)易和離岸金融等現(xiàn)代服務(wù)業(yè)為主；臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)南部區(qū)域以碼頭裝卸板塊、綜合物流板塊、裝備制造板塊、輕工糧油及食品加工板塊、能源及醫(yī)藥板塊為主要發(fā)展方向。

天津港集疏運(yùn)公路系統(tǒng)主要由“三橫一縱”的核心路網(wǎng)組成。第一橫，即新建京津塘高速二線收費(fèi)站至海濱大道的聯(lián)絡(luò)線，以高架橋?yàn)橹?，保證集疏港北通道的快速進(jìn)出；第二橫，即泰達(dá)大街河北路立交橋至海濱大道段；第三橫，即新港四號(hào)路胡家園立交橋至海濱大道段。一縱，即海濱大道永定新河至津晉高速公路段。除了上述主要干道外，港城分離系統(tǒng)還涉及到天津大道、新港二號(hào)路、七號(hào)路、八號(hào)路、津晉高速等多條路段。

海濱大道作為天津港主要的集疏運(yùn)公路，位于濱海新區(qū)城區(qū)與港區(qū)分界處。它全長(zhǎng)約90.3 km，規(guī)劃道路紅線寬度100 m，設(shè)計(jì)車速80 km/h，雙向8車道。海濱大道作為濱海新區(qū)南北干線公路自南向北穿越大港、塘沽、漢沽，連接北疆港區(qū)、南疆港區(qū)、東疆港區(qū)、臨港、大港港區(qū)，是以集疏港交通、過(guò)境交通、城市交通為主的南北大通道，也是貫通環(huán)渤海地區(qū)的天津港、黃驊港、曹妃甸港、京唐港及秦皇島港的重要交通樞紐，是環(huán)渤海高速公路的重要組成部分。

海濱大道西側(cè)交口路段包括：津晉高速、津沽一線、天津大道、津塘四號(hào)路、京津塘高速、京津塘高速二線。海濱大道東側(cè)交口路段包括：長(zhǎng)江道、海河道、南疆港大橋、新港二號(hào)路、四號(hào)路、京門大道、七號(hào)路、八號(hào)路，以及海濱高速南北收費(fèi)站。其經(jīng)實(shí)地測(cè)量，十個(gè)路口的從東西兩個(gè)方向分別上下行海濱大道的車流量結(jié)果如表1所示，其中日車流量包括大型車輛、?；奋囕v、小型車輛的日均車流量。

圖1 海濱大道分段概況Fig.1 Haibin Road general situation

表1 海濱大道交通流量分布Tab.1 Traffic flow rate of Haibin Road

2 ?；愤\(yùn)輸車輛火災(zāi)模擬

?；奋囕v在運(yùn)輸過(guò)程中由于交通事故可能引起?；芬后w泄漏。泄露后的最不利后果是引起的火災(zāi)?；馂?zāi)破壞的主要形式是熱輻射，如果熱輻射作用在其他危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車輛上，其內(nèi)部壓力會(huì)迅速升高，引起容器和設(shè)備的連鎖爆炸；如果熱輻射作用于可燃物，會(huì)引燃可燃物；如果熱輻射作用于人員，會(huì)引起人員燒傷甚至死亡。

天津港?；贩N類主要是原油及衍生產(chǎn)品，因此選取運(yùn)輸汽油的集疏車輛作火災(zāi)爆炸的模擬計(jì)算對(duì)象。因?yàn)樵诠钒l(fā)生危險(xiǎn)化學(xué)品泄漏，周邊是沒(méi)有圍堰的，管道池火災(zāi)模型的事故環(huán)境與本課題研究的環(huán)境類似，故選取汽油進(jìn)行池火災(zāi)定量模擬計(jì)算。

2.1評(píng)價(jià)模型

（1）池直徑的計(jì)算。

對(duì)于瞬態(tài)泄漏（泄漏時(shí)間不超過(guò)30 s），計(jì)算池當(dāng)量直徑D（m）

式中：g為引力常數(shù)，9.8 m/s2；m為燃料質(zhì)量，kg；t為泄漏時(shí)間，s。

（2）確定火焰高度。

式中：L為火焰高度，m；D為池當(dāng)量直徑，m；mf為物質(zhì)燃燒速率，kg/m2·s；ρ0為空氣密度，一般取1.293 kg/m3；g為引力常數(shù)，9.8 m/s2。

（3）求致人傷亡的熱通量。

有衣服保護(hù)（20%皮膚裸露）時(shí)的死亡幾率

式中：t為持續(xù)對(duì)人體照射的時(shí)間；Pr為傷亡幾率，取Pr=5；q為人體接收到的熱通量，W/m2。

（4）火焰表面熱輻射強(qiáng)度的計(jì)算。

假設(shè)能量由圓柱形火焰?zhèn)让婧晚敳肯蛑車鶆蜉椛洌瑒t火焰表面的熱輻射強(qiáng)度q0。

式中：q0為火焰表面的熱輻射強(qiáng)度，kW/m2；ΔHc為物質(zhì)的燃燒熱，kJ/kg；π為圓周率；f為熱輻射系數(shù)，取f= 0.15；mf為物質(zhì)的燃燒速率，kg/m2·s。

（5）目標(biāo)接收到的熱通量計(jì)算。

目標(biāo)（人或物）接收到的熱通量qr

式中：qr為目標(biāo)接收到的熱通量，kW/m2；q0為火焰表面的熱輻射強(qiáng)度，kW/m2；r為目標(biāo)到火焰區(qū)中心的水平距離，m；V為視角系數(shù)。

2.2 模擬評(píng)價(jià)結(jié)果

模擬評(píng)價(jià)結(jié)果如下：（1）死亡半徑：38 m；（2）重傷半徑：45 m；（3）輕傷半徑：62 m（圖2）。

圖2 模擬計(jì)算得出的熱量與距離關(guān)系Fig.2 Heat quantity and radius relation curve

3 海濱大道?；奋囕v運(yùn)輸安全風(fēng)險(xiǎn)分析

3.1 海濱大道車輛間距計(jì)算

天津港?；饭捃嚨钠骄\(yùn)輸量為30立方/輛，大部分貨品屬于原油、成品油、燃料油，按照24 t/輛計(jì)算運(yùn)量。由于夜間不允許運(yùn)輸危險(xiǎn)化學(xué)品，故假定南疆港區(qū)的危險(xiǎn)化學(xué)品集疏運(yùn)工作時(shí)間為每天12 h。故南疆大橋與海濱大道相交的路口的每小時(shí)的危險(xiǎn)化學(xué)品車流量為14 700 000/365/24/12=140輛/h。同理，臨港經(jīng)濟(jì)區(qū)長(zhǎng)江道的危險(xiǎn)化學(xué)品車流量為3 600 000/365/12/24=34輛/h。

按照最不利條件計(jì)算，臨港與南疆港?；奋囕v全部向一個(gè)方向集疏運(yùn)，則海濱大道上?；纷畲筌嚵髁繛?74輛/h。根據(jù)實(shí)測(cè)，海濱大道實(shí)際平均車速為60 km/h，由此可以計(jì)算出?；奋囕v的平均間距大約為345 m。另外由上一章節(jié)已知各個(gè)交叉路口的車流量，還可以得出各路口的車輛間距（表2）。

3.2 ?；奋囕v爆燃后果分析

根據(jù)危化品車輛著火后果模擬計(jì)算的死亡半徑、重傷半徑、輕傷半徑，以及上一節(jié)車輛間距計(jì)算結(jié)果，計(jì)算得到了運(yùn)輸汽油的卡車碰撞導(dǎo)致火災(zāi)引發(fā)的最嚴(yán)重后果，即按照汽油爆燃模擬結(jié)果計(jì)算的死亡、重傷、輕傷半徑內(nèi)的車輛數(shù)量，結(jié)果如表3所示。

根據(jù)火災(zāi)爆炸理論，?；繁ㄋ劳霭霃絻?nèi)的車輛、建構(gòu)筑物的主結(jié)構(gòu)都會(huì)被破壞，在車輛內(nèi)的人員會(huì)死亡；重傷半徑內(nèi)會(huì)發(fā)生可修復(fù)性破壞，人員重傷；輕傷半徑內(nèi)會(huì)發(fā)生車輛損壞，人員輕傷。由上面數(shù)據(jù)可以看出，爆燃事故的死亡半徑和重傷半徑內(nèi)，存在危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸車數(shù)量都不足1。因此可以認(rèn)為車輛碰撞引起的?；奋囕v爆燃不太可能產(chǎn)生連鎖反應(yīng)。但是在死亡半徑內(nèi)，各個(gè)路段有1輛車輛。在重傷半徑內(nèi)，各個(gè)路段有1～2輛車輛。假設(shè)每輛?；噧?nèi)有司機(jī)及安全員2人，這就意味著，一旦發(fā)生爆燃，將有至少2人死亡。如果發(fā)生爆燃時(shí)，周圍有大型客車經(jīng)過(guò)，后果將不堪設(shè)想。如果發(fā)生此類事故，將構(gòu)成重特大交通安全事故。

表2 各個(gè)交叉路口危險(xiǎn)化學(xué)品的車輛間距Tab.2 Hazardous chemical cargo vehicle distance on Haibin Road

表3 爆燃事故的重傷死亡半徑Tab.3 Serious injury and death radius of deflagration accident

4 結(jié)論

值得注意的是，上面計(jì)算得到的是在最不利條件下?；奋囕v的平均間距?？紤]到車輛駕駛?cè)藛T駕駛習(xí)慣的隨機(jī)性、車輛去向的隨機(jī)性以及發(fā)車時(shí)點(diǎn)的隨機(jī)性，因此不排除由于?；奋囕v間距較小，發(fā)生碰撞事故后，危化品車輛爆燃引起附近其他危化品車輛連鎖爆燃的可能性。如果發(fā)生此類情況，后果將是災(zāi)難性的。因此交通安全監(jiān)管部門應(yīng)該就?；奋囕v運(yùn)輸問(wèn)題給予足夠重視。另外，本次研究沒(méi)有考慮不用的車輛撞擊的損毀程度對(duì)于?；沸孤?、引燃的概率影響，沒(méi)有考慮?；繁ㄒ约坝卸疚；窋U(kuò)散可能導(dǎo)致的安全事故，因此在這些方面有待進(jìn)一步探討。

［1］李淑霞，閆曉青.基于VC?DRSA的?；饭愤\(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)不確定因素分析［J］.東華大學(xué)學(xué)報(bào)，2013，39（4）：509-513. LI S X，YAN X Q.Uncertain Factors Analysis of Hazardous Chemicals Road Transportation Risk Based on VC?DRSA［J］.Journal of Donghua University，2013，39（4）：509-513.

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［5］陳小能.危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸?shù)陌踩⒁馐马?xiàng)［J］.工業(yè)安全與環(huán)保，2005，31，31（7）：57-58.CHEN X N.Security Proceeding in Dangerous Cargo Transportation［J］.Industrial Safety and Environmental Protection，2005，31（7）：57-58.

［6］王艷華，佟淑嬌，陳寶智.危險(xiǎn)化學(xué)品道路運(yùn)輸系統(tǒng)危險(xiǎn)性分析［J］.中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2005，15（2）：8-12. WANG Y H，TONG S J，CHEN B Z.Risk Analysis on Road Transport System of Dangerous Chemicals［J］.China Safety Science Journal，2005，15（2）：8-12.

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［8］吳宗之.工業(yè)危險(xiǎn)辨識(shí)與評(píng)價(jià)［M］.北京：氣象出版社，2000.

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［10］張景林.危險(xiǎn)化學(xué)品運(yùn)輸［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

長(zhǎng)江宜賓重慶干線航道最低維護(hù)水深提至2.9 m

本刊從長(zhǎng)江航務(wù)管理局獲悉，自2015年3月26日起，長(zhǎng)江干線宜賓至重慶段枯水期最低維護(hù)水深由2.7 m提高至2.9 m。據(jù)悉，長(zhǎng)江干線宜賓合江門至重慶羊角灘河段全長(zhǎng)384 km，是典型的山區(qū)河流，共有30多處礙航灘險(xiǎn)，以卵石淺灘礙航為主，通航條件比較復(fù)雜。近年來(lái)，國(guó)家實(shí)施了部分航道整治工程，航道條件有了一定改善，但是，急、彎、淺、險(xiǎn)的礙航灘險(xiǎn)仍是這段航道面臨的主要問(wèn)題。為此，長(zhǎng)航局充分利用航道整治效果和航道自然條件，加強(qiáng)航道維護(hù)管理，對(duì)航道進(jìn)行了全面探測(cè)，對(duì)多年來(lái)的地形、水位、航標(biāo)配布等資料進(jìn)行核查和分析，完善了疏浚施工方案。據(jù)有關(guān)研究機(jī)構(gòu)測(cè)算，航道維護(hù)水深提升到2.9 m后，可常年通航1 500 t級(jí)船舶及組成的船隊(duì)，貨運(yùn)量將增加20%，直接經(jīng)濟(jì)效益約1.7億元。此次試運(yùn)行提高長(zhǎng)江宜賓至重慶段航道維護(hù)水深，拉開(kāi)了川江航道“升級(jí)換代”的序幕。按規(guī)劃，“十三五”期末，川江航道水富至宜賓段航道維護(hù)等級(jí)將由Ⅳ級(jí)提升為Ⅲ級(jí)，宜賓至重慶段航道維護(hù)等級(jí)將由Ⅲ級(jí)提升為Ⅱ級(jí)。（殷缶，梅深）

海南航運(yùn)將重點(diǎn)推進(jìn)?？?、洋浦和三亞港口群建設(shè)

本刊從海南省交通運(yùn)輸廳獲悉，未來(lái)海南省將抓住“一帶一路”建設(shè)的有利契機(jī)，重點(diǎn)推進(jìn)?？?、洋浦和三亞港口群建設(shè)，開(kāi)辟四通八達(dá)的海上航線，大力發(fā)展港航物流業(yè)，建設(shè)區(qū)域性國(guó)際航運(yùn)樞紐和物流中心。據(jù)悉，目前，海南省已構(gòu)建起北有?？诟?、南有三亞港、東有清瀾港、西有八所港和洋浦港的“四方五港”格局，2014年全省完成港口貨物吞吐量1.41億t，完成集裝箱吞吐量161.6萬(wàn)標(biāo)準(zhǔn)箱，同比分別增長(zhǎng)10.31%和13.58%。（殷缶，梅深）

Deflagration accident risk analysis of Tianjin harbor hazardous materials consolidation and distribution transportation

WANG Zhong?jue,WANG Xu?ting,HE Zhi
（Tianjin Research Institute for Water Transport Engineering,Tianjin 300456,China）

In Tianjin port,most hazardous cargos are transported by consolidation and distribution road.It is likely to cause serious personnel dead and injured in a crash involving hazardous cargo truck on consolidation and distribution road due to dense traffic flow,mixture of various vehicles and bad weather condition.The traffic flow of Haibin Road,which is the main consolidation and distribution road of Tianjin harbor,was calculated.The deflagra?tion radiuses of main hazardous cargo were also calculated.Transportation risk of hazardous materials was analyzed quantitatively.The simulation results show that at least 2 people will be killed if deflagration happens.

hazardous materials;consolidation and distribution road;traffic flow;deflagration radius

X 928.7

A

1005-8443（2015）02-0167-05

2014-07-02；

2014-08-11

王仲玨（1976-），男，北京市人，高級(jí)工程師，主要從事工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究。

Biography：WANG Zhong?jue（1976?），male，senior engineer.