典型油庫碼頭建設環境風險評價案例分析

許志良

（南京源恒環境研究所有限公司，江蘇南京 210049）

典型油庫碼頭建設環境風險評價案例分析

許志良

（南京源恒環境研究所有限公司，江蘇南京 210049）

結合某油庫碼頭建設項目，采用油粒子模型分四種工況探討發生重大溢油事故后的環境風險評價，并對溢油和含油廢水未經處理排放對水生生態和漁業資源的影響進行了分析。

油庫碼頭建設；溢油事故；環境風險評價；油粒子模型

全球各海域常因惡劣氣候、環境造成油輪觸礁、碰撞或擱淺而引發重大溢油事故，由此帶來巨大損失[1]。本研究對長江沿線的某化工液體碼頭進行環境風險評價，其溢油事故的主要源頭是船舶自身及其運輸的燃料油。結合以往溢油事故及本工程實際，以5萬噸級船舶儲油和運油量測算，溢油源強取為500t。船舶碰撞導致漏油后，應立即啟動應急救援，對泄漏的石油進行圍堵、蘸、吸，攔截回收[2]?？蓪崿F最少86%被回收，剩余14%將向下游擴散，即流入長江的量為70t。本文對此進行環境風險評價研究。

1 預測方案

1.1 預測評價范圍和預測評價因子

（1）預測評價范圍：事故碼頭上下游各14km，包括江心洲左、右汊及上、下游部分長江主河道。

（2）預測評價因子：石油類。

1.2 預測方案

預測評價區域所在河段屬長江下游感潮河段。依據該區域設計水文條件及風力條件，對事故排放時油粒子漂移距離和影響范圍進行影響預測。

1.3 預測方法

1.3.1 溢油粒子離散化處理

設溢油的離散后的油粒子總數為n，第i個油粒子直徑為di（1,2...n），假定形狀為球形，則其體積表示為：

第i個油粒子所占總溢油體積的分數為：

由此定義每個油粒子的特征體積為：

式中，V為溢油的初始體積。

現場觀測表明，水體中油粒子粒徑為10～1 000μm，在此范圍內服從對數正態分布：

φ（x）為標準分布的密度函數；μ為均值；σ為標準差。部分專家建議入水油滴的平均直徑取250μm，均方差取75μm。1.3.2 油膜厚度計算

假定N代表面積為A的水面上油粒子個數，m為考慮風化后的單個油粒子質量，則在t時刻，油膜厚度h可表示如下：

采用油粒子模型和數值分析計算得出油膜平面分布范圍和油膜厚度隨時間變化過程。

1.4 計算條件的選取

1.4.1 計算范圍及網格劃分

計算范圍：事故碼頭上下游各14km的長江江段。采用矩形網格，共355（縱向）×550（橫向）個節點（網格）。網格步長約50m。河段采用1∶10 000的水下地形等值線圖，讀取各個計算節點的河底高程。

1.4.2 計算水文、氣象條件的選取

采用90%保證率枯水設計徑流過程與全潮潮位過程組合，相應流量水位作為設計水文條件。設計風向分別取NNE及SSE，風速取全年平均風速3m/s。

1.4.3 潮流場計算及分析

通過二維非穩態水動力模型的計算，模擬評價區域水動力流場。計算流場平順，汊道分、匯流銜接良好，主流位置及走向與實際情況較為一致。計算江段存在淺灘，在低潮位時有邊灘露出。當潮位較高時，灘槽流速分布差異不大；當潮位較低時，邊灘處的流速明顯減小。

由于本次研究所采用的數學模型采用了動邊界處理技術，潮位的變化和灘體出露等特征得到了較好的體現。計算結果表明，該水域淺灘與深槽流速差異較為明顯，且深槽流速較大，這均與實測結果相一致。模型較好地模擬了該江段復雜的水流運動特性。

2 船舶溢油事故風險影響預測與分析

2.1 溢油事故預測與分析

選取事故預測時段長為24h，時間步長為300s，共288個預測時段；對不同風向、泄漏時刻的事故工況下溢油油粒子漂移距離和影響范圍進行計算。

2.2 不同工況下油粒子遷移特征分析

2.2.1 工況1（70t、SSE、漲潮排放）油粒子遷移特征

該工況下，溢油主要以對流過程和風導漂移過程為主，在水流及風的作用下自事故點沿西北方向向其上游運動。事故發生后210min，油粒子到達事故排放點上游最遠距離，此時油粒子最大厚度為1.23mm（詳見表1）。

表1 工況1不同時刻油粒子空間分布

結果顯示，在工況1（SSE、漲潮排放）下油粒子對某水廠集中式飲用水水源保護區影響持續時間為40min，油粒子最大厚度為5.47mm。

2.2.2 工況2（70t、SSE、落潮排放）油粒子遷移特征

該工況下，溢油主要以對流過程和風導漂移過程為主，在水流及風的作用下自事故點沿東北方向向其下游運動；事故發生后480min，油粒子到達事故排放點下游最遠距離，此時油粒子最大厚度為7.76mm（詳見表2）。

表2 工況2不同時刻油粒子空間分布

結果顯示，在工況2（SSE、落潮排放）下油粒子對某港務局水廠集中式飲用水水源保護區影響持續時間為45min，油粒子最大厚度為3.28mm。

2.2.3 工況3（70t、NNE、漲潮排放）油粒子遷移特征

該工況下，溢油主要以對流過程和風導漂移過程為主，在水流及風的作用下自事故點沿西北方向向其上游運動。事故發生后210min，油粒到達事故排放點上游最遠距離，此時油粒子最大厚度為3.49mm（詳見表3）。

表3 工況3不同時刻油粒子空間分布

結果顯示，在工況3（NNE、漲潮排放）下油粒子在風和潮流的共同作用下逐漸沿長江右岸運動，運動最遠距離為距事故點1 325m處。對某水廠集中式飲用水水源保護區未造成直接影響。

2.2.4 工況4（70t、NNE、落潮排放）油粒子遷移特征

該工況下，溢油主要以對流過程和風導漂移過程為主，在水流及風的作用下自事故點沿東北方向向其下游運動。事故發生后480min，油粒子到達事故排放點下游最遠距離，此時油粒子最大厚度為7.82mm（詳見表4）。

表4 工況4不同時刻油粒子空間分布

結果顯示，在工況4（NNE、落潮排放）下油粒子在風和潮流的共同作用下逐漸沿長江右岸運動，運動最遠距離為距事故點2 540m處。對某水廠集中式飲用水水源保護區未造成直接影響。

2.3 溢油對水生生態和漁業資源的影響分析

碼頭發生溢油事故后，原油會形成乳化水滴對魚蝦類產生多方面影響，尤其對魚蝦的早期發育產生多種危害。溢油可引起魚類攝食方式、洄游路線、種群繁殖的改變或個體失衡。對早期發育階段的魚類的容易引發滯緩胚胎發育，影響孵化，降低生理功能，導致畸變死亡。許多學者研究了不同濃度石油對蝦蚤狀幼體、鯡魚等魚蝦類產生不同危害。同時，原油中可溶性芳香烴會減弱魚類胚胎活力，甚至引起畸變。

3 含油廢水非正常排放對水生生態和漁業資源的影響分析

船舶艙底油污水等含油污水若不經過處理直接排入長江，將會對該區域水生生物產生較大影響。如水域表面油膜較厚且連成片，將減少陽光透射，降低浮游植物的光合作用，從而影響水域的初級生產力。油污可能傷害水生生物的化學感應系統，使其紊亂。對于動物的卵和幼體也會產生很大的破壞。同時，油類還可能侵入水生生物細胞內，破壞其細胞結構，損害其代謝能力。對油污染敏感的生物容易減少甚至消失，而嗜油菌落和好油生物則容易繁殖生長，從而引發生態平衡失調。

4 結論

通過對不同風向和泄漏時間的事故工況下溢油油粒子漂移距離和影響范圍進行預測分析，結果顯示：①SSE、漲潮排放會對某水廠集中式飲用水水源保護區產生45min的影響。②SSE、落潮排放會對某港務局水廠集中式飲用水水源保護區產生45min的影響。③NNE、漲潮排放以及NNE、落潮排放時對上述保護區均未造成影響。

因此，在溢油事故發生時，應及時啟動水源保護區應急監測等應急計劃，以確保水源地供水安全。同時，對于船舶含油污水必須采取妥善的處理措施，杜絕未經處理排放。

[1] 彭林，潘南明，孫群.油品碼頭溢油事故環境影響評價探討及實例分析[J].環境，2008（S1）：61-62.

[2] 李言濤.海上溢油的處理與回收[J].海洋湖沼通報，1996，（1）：73-83.

C a s e S t u d y o n E n v i r o n me n t a l R i s k A s s e s s me n t o f T y p i c a l O i l D e p o t T e r mi n a l C o n s t r u c t i o n

Xu Zhi-liang

In this paper，the oil-particle model is used to analyze the environmental risk assessment after the major oil spill，and the effects of the untreated emissions of oil spill and oily wastewater on aquatic ecology and fi shery resources are discussed.Analyzed.

oil depot terminal construction；oil spill accident；environmental risk assessment；oil particle model

X736.1；X322

B

1003-6490（2017）08-0219-02

2017-06-05

許志良（1982—），男，河北臨漳人，工程師，主要從事環境咨詢環境影響評價、環境監理、調查評估等方面研究工作。