我国经济的飞速发展使得石油化工等行业的规模迅速扩张,其中在生产、加工、储存、运输和使用的过程中往往涉及大量的有毒气体,为人类健康带来了巨大的威胁。近年来一些重大的涉及有毒气体急性中毒的公共卫生事故频繁发生,严重危害了公众健康以及生活质量。 应对突发性的毒气泄漏事故,必须加强对毒气的生产、加工、储存、运输和使用过程中的风险管理,而最有效的风险管理策略之一就是预先进行定量风险分析,确定现场及附近的危险区域、涉及的人群和相应的风险,从而有针对性的采取应急救援措施。本文的研究目的就是以风险理论为指导,以计算流体力学为主要的技术工具,通过现有CFD软件-FLUENT对开放空间大范围毒气扩散事故进行模拟,从而为解释事故成因及演化规律提供一整套切实可行的技术路线；在事故模拟的基础上,以随机马尔可夫模型为工具研究开放空间人群疏散过程,以疏散过程中人员的暴露量最小化为标准,对应急救援预案进行优化。 论文着眼于针对镇域突发环境污染事故的特点和模拟预测结果,研究环境污染应急预案的编制技术和应急救援预案优化管理技术；为突发生态环境污染事故的应急提供理论和技术支持。 整个论文主要包括有毒气体扩散模拟预测和分析,应急预案效果评价与优化两个主要部分。 有毒气体扩散模拟预测和分析是公共安全灾难事件的辅助决策的前提,依据事件发生发展的机理、气象条件、地形条件等因素对突发毒气泄漏事件进行模拟预测,动态评估事件的后果危险性,并进行预警分级和快速发布,在此基础上可以进行应急预案的动态调整和应急资源的动态优化配置,从而为辅助指挥决策和处置提供指导。本文以重庆开县特大井喷事故作为研究对象,系统地研究从事故发生到善后处理的各个环节,寻找出特大毒气泄漏扩散事故的主要事故幕景、事故发生发展的各个组成环节及减缓风险的相关措施,为重大毒气泄漏事故应急救援计划的制定、动态调整和应急决策提供分析的依据。 应急预案效果评价与优化的主要研究内容是如何评价和优化应急救援计划中的疏散方案。在设计应急疏散计划时,决策者必须考虑到许多的组织,技术,科学及心理因素。其中一个最重要的影响因素是,对于某个具体的撤离方案而言,疏散人员在这套方案的指导下可能的遭受健康后果(死亡或伤亡)。一个简单的,带有本能反应的做法是,尽可能大面积的疏散人员,从而越低灾难的健康后果。然而在所有可能的事故条件下,这种疏散策略并不是最佳,仅仅可能是局部最优。因为我们必须注意到这一事实,即大面积疏散的进展是缓慢的。对于突发灾难而言,大多数情况下,没有足够的预警时间来疏散大片区域。此外,决策者都不愿意在(灾难)事件的早期演化阶段就冒着政治风险来决定疏散较小或较大的区域,因为决策的科学性与其行政职位、政绩和升迁有着的内在联系,如果决策不当,政府的“问责机制”对其政治职业生涯的打击是致命的。基于这些理由,在疏散方案设计中,必须考虑动态运动人群的空间和时间分布,为精确估算的人员健康后果提供依据,以便于设计出既可最大限度降低潜在的健康后果,又可保证相关社会经济影响最小化的应急救援计划(ERP)。开放空间人员应急疏散的研究是利用随机马尔可夫模型估计疏散条件下的人员时空分布,包括对疏散空间的事前估计；疏散空间的网格化；节点和连接的定义；定义离散的疏散行为等。主要考虑的疏散影响因素包括(1)有/无完善的路网；(2)有/无使用车辆来疏散；(3)拥塞水平；(4)天气条件。基于事故模拟(毒气泄漏,火灾或者爆炸)的结果,考虑人员在疏散过程中的暴露量(吸入的有毒物质,热辐射或者超压),并结合第一部分的模拟结果,以事故发展的时间为坐标,对疏散过程中人员的健康后果进行动态的、定量的分析。考虑到第一部分模拟中仅仅考虑的是一个个体在疏散过程中所遭受的平均暴露量,但实际上不同的人员采取不同的疏散路线,其暴露量是因人而异的。所以,确切地说,疏散人群所接受的暴露量应该体现为某种随机分布(-定的暴露量对应一定的概率)。为此,本研究引入蒙特卡罗模拟方法来获取这种分布以精确估算人员的暴露风险。总体而言,本方法主要以健康后果(死亡或者伤害)为参考指标,考察不同应急救援计划(ERP)ERP的有效性,帮助应急决策者在紧急情况下进行正确的决策。