遗传算法的化工园区环境风险分析与规划研究

王海燕

摘要：由人类活动和自然界的相互作用，借由环境介质发生传播，对人类社会发展和生存环境造成损害、破坏，加剧环境风险程度。从国内外环境风险事故发生情况来看，环境风险事故发生与经济阶段性发展、区域战略发展规划方案与环境风险之间，具有明显的相关性。本文通过搜集和阅读环境风险评估的相关研究文献，着重对化工园区大气环境风险分析和规划进行研究，致力于解决区域战略规划环境风险问题，并围绕方法、模型、参数和措施四个方面探究基于遗传算法的化工园区环境风险优化模式。

关键词：遗传算法；化工园区；环境风险

引言：化工园区环境风险分析及规划方案实施过程中要考虑的环境风险影响因素相对较为复杂，具有一定环境风险的污染物，可以通过各种途径进入大气、水和土壤，故引发的环境风险也包含多种类型。在本次研究中，无法对众多风险逐一详述，选取与规划紧密关联的环境风险要素进行着重分析。根据相关文献和近年来各国专家对于发展中国家环境灾害影响排序，其中最大概率发生，且造成严重后果的是空气污染，其次是水污染。因此结合具体解决案例针对化工园区环境风险分析和规划进行系统研究，具有十分重要的意义。

一、化工园区介绍与案例分析

环境风险及区域规划方案的分析，主要围绕规划区域内风险识别和筛查，从环境风险视角出发，结合具体化工园区，识别和筛查区域内存在的风险，分析其风险传播途径以及对环境的影响程度。以内蒙古化工园区为例，先简单介绍乌海的乌达业化工园区的具体情况，分析化工园区主要风险，在风险控制中以化工园区为中心进行发展规划。

（一）乌达业工园区概况

乌海市地处内蒙古自治区西南部，是一座立足于煤炭开采的资源型城市，其

位于黄河上游，自然资源丰富，产业发展基础较好，城市基础设施较为完善，区

域优势明显，是东北、华北通往西部地区的重要交通枢纽。近年来，乌海及周边地区经济呈现快速增长，但在发展的同时，也面临着资源环境约束性强化、产业结构不合理、产业过重、依赖基础资源，资源利用率较低等问题。随着煤炭资源的枯竭2011年乌海市被国务院列为资源枯竭型城市，按照《国务院关于促进资源型城市可持续发展的若干意见》的要求，开始以转型统领经济社会发展全局。2013 年12月3日，《全国资源型城市可持续发展规划》发布，将为加快乌海市产业结构调整和转型、促进社会事业和谐发展奠定坚实基础。开发区现状由乌达工业园及精细化工园组成，总规划面积为24.481km2，其中乌达工业园位于乌达城区的南侧，与乌斯太工业园区相邻，规划面积21.091km2；精细化工园位于乌达工业园北面的低洼居民区区域、规划面积为3.39km2。

（二）化工区域风险筛查

化工园区的水污染风险主要包含以下几种情况：第一，化工企业的原材料和化工产品在运输、装卸和生产过程中由于环境风险防控工程建设不完善、应急管理不到位、排水系统不健全等问题，从而发生跑、冒、滴、漏等现象，化工污染物会通过化工园区的排水系统进入水体，造成水污染风险事故。第二，化工企业的生产装置或原料、产品的储存罐、输送管道在储存、输送中发生泄漏，引发火灾和爆炸事故，而泄漏的原料和化工产品也会随着消防喷水过程中经过雨水系统进入周围水体。第三，化工企业的污水排污系统和处理装置出现故障，故障状态下导致污水排放不达标而进入水体的情况。

（三）发展战略及规划方案

结合园区产业调整及发展需求，内蒙古自治区乌海经济开发区乌达工业园总体规划(2016年2030年)时限为2016年-2020年，近期用地规模为25km2；远期规划时限为2021年-2030年，总用地规模为40km2。根据内蒙古自治区住房和城乡建设厅《关于确认乌海工业园区调整(部分)规划用地面积的复函》(内建规函[2014]42号)，乌达工业园规划面积为40km2。东至黄河河槽，西至五虎山矿，北至鲁达沟，南至乌巴公路。乌达工业园的发展就是要充分利用资源、区位、交通、产业基础和原料资源优势，以一体化的模式构筑氯碱化工、煤焦化工、精细化工和化工新材料产业的共同发展，形成独具特色的化工产业集群，并带动其他相关产业的发展[1]。

二、基于遗产算法进行化工园区的环境风险优化模式分析

（一）选择方法

遗传算法的优势是解决搜索问题，适应函数不连续、可微等条件约束，任意设定定义域，满足不同资源配置的需求。将遗传算法用于化工园区风险分析和规划中，可以直接作用于目标函数，在不需要其他辅助信息下就可以从种群中选择具有较强生命力的新的种群，并且可以同时处理种群中不同搜索点，减少风险，可行性较高。因此，结合上述优势，以函数优化为主的资源配置与规划问题可以通过遗传算法建立优化模型，以此降低因为规划不合理导致环境风险增加的几率。

（二）建立模型

建立模型以遗传算法为基础，先判断环境风险源，即有毒物质储罐等风险源如何通过优化模型和具体布局来减少该区域环境风险。同时对潜在的突发性风险源进行优化，根据化工园区影响因子，筛选该区域的风险因素，包含敏感点情况、风频、事故发生几率、毒性物质危险级别、存储量等。通过核查和判断环境风险源的危险系数，确定环境风险源的位置，使目标函数达到区域环境风险的最小值。式子如下：Minf=

，其中，Ni为第i个敏感点的人口数量；Pn为j风险源相对i敏感点的风频；Rj为突发性风险事故发生频率；Bj为j风险源毒性物质的毒性等级；xj和yj为第j块用地的风险源位置坐标，ai和bi为第i个敏感点的中心点坐标。通过上述式子和各参数的乘积表示目标函数的简化模型，以此判断随机产生的风险源位置坐标点是否存在于化工功能园区内的企业范围内，以此根据区域内规划方案对风险较大的企业进行环境风险分析。

（三）参数设置

在计算中，一是需要明确目标函数中的参数，确定各敏感点坐标及敏感点人口，确定Ni值后，再从1-i个敏感点的人口数，明确敏感点坐标。二是确定目标函数的Ri，明确1-i个化工类别的环境风险值。根据规划园区中不同化工产业所代表的环境风险值进行风险分析。具体如下：合成气化工风险值为8.33×10-5，特色重化工风险值为8.08×10-4，精细化工风险值为9.16×10-5，化工产品深加工风险值为5.7×10-5。三是根据化工企业平面布置，罗列风险源中心坐标，并通过优化计算，确定相应的优化后的相对坐标[2]。

（四）确立措施

经过计算与综合分析，在确定化工园区企业风险源、敏感点、风险发生频率等因素后，建立相应的环境风险防范措施。一是对于化工园区企业要提高准入门槛，引入清洁生产、对环境污染度较小、风险把控和监管到位的企业项目进入园区。二是要求进入园区的化工企业进行环境风险评价，注重在发生风险事故后的环境影响分析，并预判对环境影响造成的后果，从环境风险角度评价项目引入化工园区和长远发展的可行性[3]。三是科学合理建设化工园区的雨水和排污系统，结合文中对南京化工园区风险筛查情况，雨水系统和污水处理系统不完善，会加大环境风险，污染周围水体，所以建立雨水和排污系统至关重要。

结语：综合分析，结合化工园区风险情况和战略规划方案，通过遗传算法，从方法的选择、模型的建立和参数设置和确立措施四个方面分析化工园区环境分析模式和风险应对方案，并结合风险源、敏感点坐标等各参数和目标函数公式，找到化工园区内风险源的优化位置坐标，从而最大限度减少化工生产对周围环境、人群的影响，以此规避环境风险。

参考文献：

[1]李新,薛振宁,黄健.基于遗传算法的城市水环境治理绿色施工优化[J].水利建设与管理,2022,42(03):38-43.

[2]黄泽坚.中山市某化工园区突发环境事件风险分析及事故应急措施研究[J].广东化工,2021,48(20):148-150.

[3]王莉丽.化工企业环境风险评价与突发环境事件应急预案分析[J].中国资源综合利用,2021,39(01):175-177.