(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111268181.2 (22)申请日 2021.10.2 9 (71)申请人 华北电力大 学 地址 102200 北京市昌平区回龙观镇北农 路2号， 华北电力大 学 (72)发明人 张一梅　栗帅　李鱼　郭文瑾　 郭晓倩　吴百苗　林千果　梁希　 (74)专利代理 机构 济南竹森知识产权代理事务 所(普通合伙) 37270 代理人 朱家富 (51)Int.Cl. G06F 30/28(2020.01) G06F 30/23(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 113/08(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种复杂地形CFD计算域建模 方法及地质封 存二氧化 碳泄漏模拟与风险评估系统 (57)摘要 本发明属于碳达峰、 碳中和的技术领域， 具 体的涉及一种复杂地形CFD计算域建模 方法及地 质封存CO2泄漏模拟与风险评估系统。 所述建模 方法简单通过数据转换便可实现复杂地形如黄 土峁梁地区的三维建模。 所述模拟与风险评估系 统系统包括CO2暴露浓度获取模块、 CO2暴露基准 浓度模块、 健康风险评估模块和健康 风险时空分 布可视化模块， 基于该建模的模拟与风险评估系 统具有较好的可视化特性， 实现了快速、 可操作 性高、 精度高以及可视化高度的CCUS潜在泄漏风 险评估。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114021493 A 2022.02.08 CN 114021493 A 1.一种复杂地形CFD计算 域建模方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)将待研究区数字地形高程模型影像源数据 导入至Global  Mapper软件中， 按照区域 经纬度及影像源数据的坐标系设置模型坐标系统及投影标准， 利用 “绘制”命令圈定研究区 外围边界； 利用 “分析”、“基于TIN生成等高线 ”命令生成待研究区的三维等高线模型； 利用 “导出”、“矢量雷达格式 ”输出三维等高线的初级数字图形； (2)使用AUTO  CAD软件打开步骤(1)导出的三维等高线的初级数字图形， 利用 “三维视 图”、“动态约束旋转 ”命令查看并删除未封闭线、 非最高/最低高程的单点； 利用 “输出”命令 生成平滑、 封闭的三维等高线数字图形； (3)使用SketchUp软件导入步骤(2)导出的三维等高线数字图形， 利用 “沙箱” “曲面起 伏”命令将三维等高线数字图形转化为地形三维曲面模型； 采用Auto  CAD软件按照预设建 构筑物进行简单三维建模， 导出建构筑物三维立体模型； (4)使用Rhinoseros软件导入步骤(3)的地形三维曲面模型及建构筑物三维立体模型， 利用“布尔分割 ”、“布尔差集 ”与“布尔交集 ”命令裁切三维立体模型的非计算域部分， 达到 建构筑物三维立体模型与地形三维曲面模型 的无缝对接， 生成包含地形、 建构筑物的真实 三维曲面模型； 利用 “悬垂线”命令生成研究区四方位边界， 利用 “封盖”命令将模型顶部封 闭构成中空的6面组合模型， 利用 “实体”命令将中空6面组合模型实体化， 生成三维实体计 算域模型。 2.根据权利 要求1所述复杂地形CFD计算域建模方法， 其特征在于， 所述步骤(1)中待研 究区数字地形高程模 型影像源 数据采用ASTER  GDEM遥感卫星数据 V3版本， 该数据空间分辨 率为30m， 格式为tiff； 模型坐标系统及投影标准为墨卡托投影， 采用World  Geodetic   System1984投影坐标系统和BeiJi ng80坐标系统； 三维等高线模型基于同一高程基点 生成。 3.根据权利 要求1所述复杂地形CFD计算域建模方法， 其特征在于， 所述步骤(3)中建构 筑物三维立体模型为根据建构筑物实际坐标位置绘制平面线框模型拉伸形成， 其尺寸与建 构筑物实测尺寸 一致。 4.根据权利要求1所述复杂地形CFD计算域建模方法， 其特征在于， 所述三维等高线的 初级数字图形为dx f格式； 三维等高线数字图形为dwg格式； 地形三维曲面模型为skp格式； 建构筑物三维立体模型为dxf格式； 三维 实体计算域模型为praso lid格式。 5.一种基于权利要 求1所得三维实体计算域模型的地质封存CO2泄漏模拟与风险评估系 统， 其特征在于， 该系统包括CO2暴露浓度获取模块、 CO2暴露基准浓度模块、 健康风险评估模 块和健康风险时空分布可视化模块； 其中CO2暴露浓度获取模块是基于所述三维实体计算 域模型用于获取不同泄漏场景下各受体点CO2暴露浓度； CO2暴露基准浓度模块是基于毒理 学分析用于获取CO2暴露浓度基准值； 健康风险评估模块用于获取不 同泄漏场景下各空间 点的CO2暴露健康风险系数的点云数据； 健康风险时空分布可视化模块用于获取集地形、 地 貌、 土地用途及受体健康风险信息为 一体的高度可视化图像。 6.根据权利要求5所述地质封存CO2泄漏模拟与风险评估系统， 其特征在于， 所述CO2暴 露浓度获取模块是首先将所述三 维实体计算域模型导入A NSYS ICEM中划分网格， 然后将划 分好的网格导入ANSYS  FLUENT中进行气体扩散模拟， 从而获取不同泄漏场景下各受体点 CO2暴露浓度。 7.根据权利要 求6所述地质封存CO2泄漏模拟与风险评估系统， 其特征在于， 所述划分网权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114021493 A 2格采用六面体网格， 利用ANSYS  ICEM软件“局部加密 ”命令对建构筑物周边200m范围空间单 元进行加密； ANSYS  FLUENT的气体扩散模拟采用k ‑ε湍流模型。 8.根据权利要求5所述地质封存CO2泄漏模拟与风险评估系统， 其特征在于， 所述CO2暴 露基准浓度模块基于毒理学分析 所获取的CO2暴露浓度基准 值如表1所示： 表1 CO2暴露浓度基准 值 9.根据权利要 求5所述地质封存CO2泄漏模拟与风险评估系统， 其特征在于， 所述健康风 险评估模块是采用商值法， 通过EXCEL软件批量计算CO2暴露浓度获取模块所获取的受体点 CO2暴露浓度与C O2暴露基准浓度模块所得C O2暴露浓度基准值的比值， 即获得不同泄漏场景 下各空间点的CO2暴露健康风险系数的点云数据。 10.根据权利要求5所述地质封存CO2泄漏模拟与风险评估系统， 其特征在于， 所述健康 风险时空分布可视化模块是使用SURFER软件对受体点空间平面XY坐标、 CO2暴露健康风险 系数进行克里金插值， 即获得不同CO2泄漏场景造成的受体健康风险空间分布图， 采用 “导 出”命令将受体健康风险空间分布图导出为kml格式文件， 使用GOOGLE  EARTH软件打开kml 格式文件即获得集地形、 地貌、 土地用途及受体健康风险等信息为一体的高度可视化图像， 利用“飞行”命令可浏览风险分布细节与空间分布趋势， 进而能够研究黄土峁梁地貌地质封 存CO2泄漏潜在危害风险； 其中kml文件坐标系统为 WGS1984。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114021493 A 3