閩江航道建設(shè)對(duì)下游敏感目標(biāo)溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)

肖 洵， 逄 勇,2， 劉一童， 鐘海濤

(1.河海大學(xué)， 江蘇 南京 210098； 2.河海大學(xué) 淺水湖泊綜合治理與資源開發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210098)

1 研究背景

由于工業(yè)文明的迅速崛起，石油已然成為現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的命脈，然而溢油事故也頻頻發(fā)生。溢油是由于人類活動(dòng)導(dǎo)致的液態(tài)石油碳?xì)浠衔锵颦h(huán)境的釋放，是污染的一種形式。船舶溢油大致分為兩類：一類是因錯(cuò)開閥門等操作不當(dāng)導(dǎo)致的“操作性溢油”；一類是因碰撞、擱、觸礁等海損事故導(dǎo)致的“事故性溢油”[1]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1973-2008年的36年間，我國(guó)沿海發(fā)生了2826起船舶溢油事故。我國(guó)沿海船舶溢油事故，尤其10 t以上中型、大型、特大事故中，碰撞占據(jù)主要原因，其中10～49 t溢油事故中碰撞事故占到總事故的55%；50～699 t溢油事故中碰撞事故占到69%；700 t以上溢油事故中碰撞事故占到42%。沉痛的歷史和殘酷的現(xiàn)實(shí)告訴我們，溢油事故會(huì)污染水體，干擾毀壞生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)環(huán)境造成不可逆的損害[2-4]。人類在震驚于事故破壞性的同時(shí)，也拉響了警鐘，開始著力于溢油事故的預(yù)防及事后控制[5]。

相對(duì)于海洋溢油，河流溢油事故規(guī)模較小。但河流溢油事故誘因偏多，并且河流功能豐富，既包括航運(yùn)運(yùn)輸，也包括取水水源地、工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)用水、水產(chǎn)養(yǎng)殖等諸多功能。因此，河流溢油的發(fā)生對(duì)人類生活用水、居住環(huán)境等均會(huì)產(chǎn)生不良影響[6-9]，需要積極預(yù)防和及時(shí)控制，對(duì)溢油事故易發(fā)區(qū)進(jìn)行溢油風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是非常必要的。

本文通過(guò)建立閩江下游水動(dòng)力模型及溢油預(yù)測(cè)模型，對(duì)閩江下游航道建設(shè)施工期及運(yùn)營(yíng)期最不利條件下的溢油事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)分析研究，以期為閩江應(yīng)急事故處置、損害評(píng)價(jià)及取水口的安全管理提供支持。

2 研究區(qū)域概況

閩江下游從水口水電站經(jīng)閩江南港到馬尾羅星塔干流航道的總長(zhǎng)度為91.22 km。此段習(xí)慣通航里程79 km，是內(nèi)河IV級(jí)航道。航道建設(shè)工程主要包含疏浚工程、錨地工程、碼頭新建工程。工程區(qū)域內(nèi)有兩處疏浚區(qū)，分別為閩江南港航道疏浚區(qū)、閩清大橋疏浚區(qū)。為了滿足閩江干流通航后船舶錨泊待裝、待卸等需要，擬調(diào)整馬杭洲錨地；在白沙鎮(zhèn)附近設(shè)立白沙錨地；在閩清渡口作業(yè)區(qū)下游的馬坪村附近設(shè)立馬坪錨地，共計(jì)3 個(gè)1 000 t級(jí)錨地。重建灣邊水上搜救站躉船碼頭和永豐水上搜救站躉船碼頭。兩處疏浚區(qū)、三處錨地、兩處碼頭的具體平面位置詳見圖1。

評(píng)價(jià)范圍內(nèi)水環(huán)境敏感目標(biāo)有12個(gè)，分別為：西北區(qū)水廠取水口、福州市馬尾水廠閩江備用水源保護(hù)區(qū)、飛鳳山水廠水源保護(hù)區(qū)、義序水廠取水口、福清閩江調(diào)水工程峽南生活用水地表水源保護(hù)區(qū)、長(zhǎng)樂市炎山飲用水源保護(hù)區(qū)、福州城門水廠飲用水源保護(hù)區(qū)、東南水廠取水口、上街鎮(zhèn)清源水廠侯官水源保護(hù)區(qū)、閩侯自來(lái)水廠水源地、閩清縣白石坑水廠取水口、閩江竹岐取水泵站。與本項(xiàng)目有關(guān)的生態(tài)濕地有4個(gè)，分別為：福州道慶洲-蘆岐洲濕地公園、福州帝封江濕地公園、福州塔礁洲濕地公園、閩侯江濱濕地公園。評(píng)價(jià)區(qū)域飲用水源地保護(hù)區(qū)、生態(tài)濕地位置示意圖見圖2。

圖1 工程位置分布圖 圖2 評(píng)價(jià)區(qū)域敏感目標(biāo)位置示意圖

類比我國(guó)沿海和珠江口事故發(fā)生頻率，按照閩江貨物吞吐量考慮，同時(shí)兼顧進(jìn)出港船舶數(shù)量增長(zhǎng)水平，2015年操作性事故發(fā)生概率5～9起。隨著港口船舶安全和防污染管理水平和船員素質(zhì)的提高，操作性事故發(fā)生概率會(huì)有所降低，但操作性溢油事故發(fā)生概率仍然保持在0.5～0.8年發(fā)生1次的范圍內(nèi)。通過(guò)2001-2008年長(zhǎng)江口與珠江口水域所發(fā)生的海損性溢油事故統(tǒng)計(jì)，同時(shí)參考天津港某作業(yè)區(qū)統(tǒng)計(jì)資料，依據(jù)天津港水域各類船舶數(shù)量、珠江口船舶數(shù)量，對(duì)本項(xiàng)目所在區(qū)域大型非油類船舶的事故發(fā)生概率進(jìn)行分析和預(yù)測(cè)得到閩江航道海損性事故發(fā)生概率約為每8～20 a發(fā)生一起。因此，本文按照閩江貨物吞吐量考慮，同時(shí)兼顧進(jìn)出口船舶數(shù)增長(zhǎng)。對(duì)閩江航道施工期及運(yùn)營(yíng)期溢油風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行操作性事故發(fā)生概率的預(yù)測(cè)分析。

3 研究方法

根據(jù)地形、邊界條件等建立閩江下游二維水動(dòng)力模擬模型，確定模型計(jì)算條件并進(jìn)行模型率定驗(yàn)證；評(píng)價(jià)水域溢油的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，確定船舶溢油量、液體化工品泄露量、溢油發(fā)生地點(diǎn)；確定溢油設(shè)計(jì)水文條件及風(fēng)況，建立閩江溢油模型，對(duì)溢油發(fā)生位置、溢油擴(kuò)展、溢油漂移路徑，油粒子蒸發(fā)、油的乳化等風(fēng)化過(guò)程等進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)；通過(guò)閩江溢油模型，預(yù)測(cè)閩江水域溢油風(fēng)險(xiǎn)，評(píng)價(jià)溢油風(fēng)險(xiǎn)，提出預(yù)防措施[10-12]。

3.1 閩江下游水動(dòng)力模型建立

溢油發(fā)生后在水體里的擴(kuò)散主要受潮流、波浪等水動(dòng)力的影響。因此，準(zhǔn)確的水動(dòng)力模擬條件是進(jìn)行溢油數(shù)值模擬計(jì)算的基礎(chǔ)[13-14]。本次水動(dòng)力模型的建立采用平面二維模型來(lái)研究工程水域的水動(dòng)力情況。建立閩江水口電站-閩江外海水環(huán)境模型，全長(zhǎng)160 km。模型的水下高程利用福建省航道管理局勘測(cè)中心2014年11月閩江水口-羅星塔測(cè)圖、金剛腿-川石的海圖資料以ETOPO1全球海底地形數(shù)據(jù)，模型計(jì)算基準(zhǔn)面為閩江當(dāng)?shù)氐牧_零高程。模型計(jì)算使用三角形網(wǎng)格進(jìn)行劃分，內(nèi)河網(wǎng)格邊長(zhǎng)約120～140 m，航道局部加密至50～100 m，外海網(wǎng)格邊長(zhǎng)約為350～400 m，開邊界網(wǎng)格邊長(zhǎng)800 m，并對(duì)部分深窄河道進(jìn)行加密，共劃分節(jié)點(diǎn)28 504個(gè)、網(wǎng)格53 751個(gè)。該水動(dòng)力模型的運(yùn)算時(shí)間步長(zhǎng)為t=30 s，計(jì)算總時(shí)長(zhǎng)為1個(gè)月[15]。

已知2013年12月7日-8日在閩江竹岐、文山里、科貢、白巖潭、金剛腿、琯頭水文站同步水文監(jiān)測(cè)資料，其中另有科貢、文山里和金剛腿水文站的同步監(jiān)測(cè)流量資料。根據(jù)率定得到閩江及外海海域糙率系數(shù)為0.015～0.031；風(fēng)拖曳系數(shù)為0.001～0.0015。各率定斷面水位及流量的計(jì)算誤差見表1、2，水位及流量的計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比見圖3、4。模型計(jì)算結(jié)果的水位絕對(duì)誤差最大為21 cm，流量相對(duì)誤差最大為24.95%，誤差基本滿足水位流量要求。

表1 各率定斷面水位計(jì)算值平均絕對(duì)誤差 cm

表2 各率定斷面流量計(jì)算值相對(duì)誤差 %

圖3 2013-12-07-08各率定斷面水位計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

圖4 2013-12-07-08各率定斷面流量計(jì)算值與實(shí)測(cè)值對(duì)比

3.2 閩江下游溢油模型建立

3.2.1 溢油模型基本公式 溢出的油到達(dá)水體后會(huì)在水面上擴(kuò)展、漂移，發(fā)生溶解、蒸發(fā)、沉淀、乳化等作用，然后漸漸消失。“油粒子”模型將油膜離散成相互獨(dú)立的油粒子，通過(guò)模擬每個(gè)油粒子的運(yùn)動(dòng)從而預(yù)測(cè)溢油的輸移、風(fēng)化過(guò)程，以到達(dá)追蹤的目的。“油粒子”模型具有較高的可靠性和穩(wěn)定性[16-18]。

(1)輸移過(guò)程。油粒子的輸移會(huì)導(dǎo)致油粒子的位置發(fā)生轉(zhuǎn)移，但并不影響其組分的改變。擴(kuò)展、漂移、擴(kuò)散等作用都屬于輸移過(guò)程。

①擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)：可用修正過(guò)的Fay重力-黏力公式描述油粒子的擴(kuò)展運(yùn)動(dòng)情況[19]：

(1)

②漂移運(yùn)動(dòng)：漂移運(yùn)動(dòng)主要由水流以及風(fēng)拽力決定，通過(guò)如下的權(quán)重公式計(jì)算油粒子總漂移速度：

Utot=Cw(z)·Uw+Us

(2)

式中：Cw為風(fēng)漂移系數(shù)，通常在0.03～0.04之間取值；Uw為水面以上10 m處的風(fēng)速，m/s；Us為水體表面流速,m/s。風(fēng)速可通過(guò)氣象部的數(shù)據(jù)得知，而流速需要通過(guò)二維水動(dòng)力模型計(jì)算得到平均垂向流速，從而估算得到垂向流速分布情況。

③紊動(dòng)擴(kuò)散：在各向同性的水平擴(kuò)散的情況下，在Δt時(shí)間內(nèi)，可通過(guò)公式(3)計(jì)算得到α方向上的可能擴(kuò)散路程：

(3)

(2)風(fēng)化過(guò)程。風(fēng)化過(guò)程會(huì)影響油粒子的組分但不會(huì)影響油粒子的位置轉(zhuǎn)移。蒸發(fā)、溶解、乳化等作用均屬于風(fēng)化過(guò)程。

①蒸發(fā)：蒸發(fā)的影響因素包括太陽(yáng)照射強(qiáng)度、水體溫度、風(fēng)速、氣溫等。假設(shè)：內(nèi)部的油膜擴(kuò)散是無(wú)限制的擴(kuò)散(氣溫在0℃以上和油膜厚度小于5～10 cm時(shí)擴(kuò)散基本是無(wú)限制的擴(kuò)散)；油膜完全混合；與蒸汽壓相比，不考慮大氣中的油組分分壓。通過(guò)公式(4)計(jì)算蒸發(fā)率：

(4)

式中:Ne為蒸發(fā)率；M為分子量的大小；PSAT為蒸汽壓力值；ρ為油組分密度；T為溫度；ke為物質(zhì)轉(zhuǎn)移系數(shù)；R為氣體常數(shù)值；i為各種油組分類型。kei可由公式(5)估算得到：

(5)

式中：Sci為表組分i的蒸氣Schmidts數(shù) ；k為蒸發(fā)系數(shù)。

②乳化。

a．水包油乳化物：溢油發(fā)生后，油通過(guò)溶解、擴(kuò)散、沉淀等方式向水中運(yùn)動(dòng)，其中擴(kuò)散是較為重要的過(guò)程。擴(kuò)散作用的發(fā)生是由于水流的紊動(dòng)使油膜破裂，油滴被水分子包圍，進(jìn)而形成了水包油的乳化物。這些乳化物有活性劑粘附于表面，活性劑的作用使得乳化物無(wú)法返回到油膜中去。通過(guò)公式(6)測(cè)算擴(kuò)散過(guò)程中油膜的減少量：

D=Da·Db

(6)

式中:Da為水體中油的含量；Db為已經(jīng)進(jìn)入水體中無(wú)法返回油膜系統(tǒng)的油量。

(7)

(8)

式中:row為油-水界面的張力；μoil為油的黏度。

b．油包水乳化物：油在水中會(huì)吸收大量的水分，可通過(guò)下述的平衡方程得到油中含水率變化：

(9)

式中：R1為水的吸收速率；R2為水的釋出速率。

(10)

(11)

式中：ywmax為油膜所能達(dá)到的最大含水率；yw為實(shí)際油中的含水率；As為瀝青在油中的重量比含量；K1為吸收系數(shù)；K2為釋放系數(shù)；Wax為總石蠟在油中的重量比含量[20]。

③溶解：溶解率表示如下：

(12)

式中:Cisat為組分i的溶解度；Xmoli為i的摩爾分?jǐn)?shù)；Mi為其摩爾重量、Ksi為表示組分傳質(zhì)推動(dòng)力大小的溶解傳質(zhì)系數(shù)，可以通過(guò)公式(13)進(jìn)行估算：

Ksi=2.36×10-6ei

(13)

(14)

3.2.2 評(píng)價(jià)水域溢油風(fēng)險(xiǎn)分析及溢油模型主要參數(shù)選取 船用燃料油是成品油中的一種，屬于易蒸發(fā)、易揮發(fā)的易燃性物質(zhì)。根據(jù)物質(zhì)的危險(xiǎn)性，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)將物質(zhì)的危害程度分為4個(gè)等級(jí)，通過(guò)中毒危害、致癌性等標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行判別。根據(jù)殘?jiān)痛萌剂嫌汀⒅夭裼偷男再|(zhì)以及物質(zhì)危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[21]。分析可知，燃料油屬于易燃化學(xué)品但無(wú)毒無(wú)腐蝕性，可評(píng)定為Ⅲ類中度危害。

閩江下游二維溢油模型是在二維水動(dòng)力模型基礎(chǔ)上建立的，重點(diǎn)在于定義各種模型參數(shù)值。根據(jù)閩江下游實(shí)際情況，以及參考文獻(xiàn)[22-24]，確定溢油模型參數(shù)，閩江下游溢油模型部分參數(shù)取值見表3。

表3 閩江下游溢油模型部分模型參數(shù)取值

3.2.3 船舶溢油量及溢油點(diǎn)確定

(1)施工期。根據(jù)施工船型資料，施工船舶均為小于1 000 t級(jí)的船舶。施工船舶型號(hào)多為988 t和豐5型，根據(jù)船舶噸位與燃料油的關(guān)系可知，其可裝載燃油總重為115 t，有2個(gè)燃油艙，其中單個(gè)燃油艙最大容積為70 m3。

綜合分析工程的實(shí)際情況，考慮在最不利的情況下，施工船舶發(fā)生碰撞造成較大型溢油事故，結(jié)合上述對(duì)船舶燃油艙的分析，模擬溢油情形為：施工期施工船舶因碰撞或擱淺而導(dǎo)致柴油泄露，最不利情形下，油艙單艙油全部泄露入江，即柴油的溢油量為60 t/次。

考慮到疏浚區(qū)域船舶通行頻繁，且南港疏浚區(qū)附近環(huán)境保護(hù)目標(biāo)較多，故選取1-1#閩江南港航道疏浚區(qū)作為溢油事故預(yù)測(cè)點(diǎn)位。具體位置詳見圖5。

(2)營(yíng)運(yùn)期。水口水電站大壩以下至馬尾羅星塔航段屬于感潮區(qū)潮段，600～1 000 t級(jí)的貨船可乘潮在此感潮段通航。現(xiàn)階段閩江航道的主要通航船型為自卸式散貨船。1 000 t貨船尺寸為：(56.0～58.0 m)(長(zhǎng))×9.3 m(寬)×(2.5～2.7 m)(深)，600 t貨船尺寸為：(50.0～52.0 m)(長(zhǎng))×8.5 m(寬)×(2.0～2.2 m)(深)。

根據(jù)本航道通航船舶類型分析，考慮最不利情況，環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)按1 000 t級(jí)標(biāo)準(zhǔn)船舶油艙全部泄漏考慮，即風(fēng)險(xiǎn)源強(qiáng)為燃油60 t/次。泄露時(shí)間為0.5 h。

營(yíng)運(yùn)期選取距離環(huán)境保護(hù)區(qū)較近的錨地，上游馬坪錨地距離環(huán)境敏感區(qū)較遠(yuǎn)，不選取；選取距離北港飛鳳山水廠和西北區(qū)水廠取水口較近的永豐海事搜救站；灣邊大橋距離下游城門水廠取水口較近，選取為溢油點(diǎn)；馬杭洲錨地與烏龍江大橋較近，選擇烏龍江大橋作為溢油點(diǎn)。

因此運(yùn)行期溢油點(diǎn)為：2-1#永豐海事搜救站、2-2#灣邊大橋、2-3#烏龍江大橋。具體位置詳見圖5。

3.2.4 設(shè)計(jì)水文條件及風(fēng)況 根據(jù)國(guó)家相應(yīng)規(guī)范、規(guī)程要求，從偏安全的角度，應(yīng)采用90%保證率最枯月日均流量作為設(shè)計(jì)流量。本工程計(jì)算采用水口水庫(kù)下泄流量作為本河段流量。統(tǒng)計(jì)水口電站近幾十年的月平均流量，經(jīng)頻率計(jì)算得到：枯水期90%保證率的最枯月平均流量為2003年10月份的447 m3/s。閩江為典型正規(guī)半日潮，一日內(nèi)有2次高潮及2次低潮，漲潮落潮歷時(shí)基本相等，約為6 h。從偏安全角度考慮，選取最不利風(fēng)向和強(qiáng)風(fēng)速5 m/s時(shí)，分析船舶溢油事故發(fā)生后對(duì)敏感目標(biāo)的影響。工程對(duì)敏感點(diǎn)不利情況下的溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方案見表4，點(diǎn)位見圖5。

4 風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)結(jié)果與討論

4.1 施工期溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)

施工期溢油風(fēng)險(xiǎn)影響的預(yù)測(cè)點(diǎn)位為閩江南港航道疏浚區(qū)，由于其上下游均有環(huán)境敏感目標(biāo)，故模擬在最不利風(fēng)向(西北風(fēng)5 m/s、東南風(fēng)5 m/s)的背景風(fēng)場(chǎng)下以及最不利釋放時(shí)刻(漲潮和落潮)情況下發(fā)生溢油后的污染影響，預(yù)測(cè)閩江水域溢油風(fēng)險(xiǎn)，并提出有效預(yù)防措施。具體模擬結(jié)果見表5、6和圖6～9。

表4 對(duì)敏感點(diǎn)不利情況下的溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)方案

分析方案1～方案4，根據(jù)溢油張落潮釋放時(shí)刻以及背景風(fēng)場(chǎng)情況可知，方案1和方案4為逆流風(fēng)場(chǎng)情況下的溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，而方案2和方案3為順流風(fēng)場(chǎng)情況下的溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。通過(guò)油膜12、24 h內(nèi)上下游漂移面積的對(duì)比可知，方案2為落潮時(shí)刻釋放且處于順流風(fēng)場(chǎng)的情況下，油膜向下游漂移的距離最遠(yuǎn)，24 h內(nèi)最遠(yuǎn)達(dá)到23 095 m，且對(duì)義序水廠水源地、城門水廠水源地、福清市閩江調(diào)水工程峽南水源地、長(zhǎng)樂市炎山水源地、福州帝封江濕地公園、福州塔礁洲濕地公園都造成影響。方案3溢油為漲潮時(shí)刻釋放且順流風(fēng)場(chǎng)東南風(fēng)的情況下，油膜向上游漂移的距離最遠(yuǎn)，12 h內(nèi)最遠(yuǎn)達(dá)到8 235 m，且影響到上游福州市飛鳳山水廠水源保護(hù)區(qū)、上街鎮(zhèn)清源水廠候官水源保護(hù)區(qū)、閩江江濱濕地公園。方案2和方案3是逆流風(fēng)場(chǎng)下的溢油風(fēng)險(xiǎn)模擬，油膜污染面積較順流風(fēng)場(chǎng)下小，但仍然對(duì)水源地保護(hù)區(qū)、濕地保護(hù)區(qū)造成嚴(yán)重影響。綜合分析可知，若閩江南港航道疏浚區(qū)發(fā)生溢油事故，最不利情況下在4.17h后油膜會(huì)漂移到福州市飛鳳山水廠水源保護(hù)區(qū)，所以最好在4.17 h內(nèi)采取必要的應(yīng)急措施，遏制污染影響擴(kuò)大。

圖5 溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)點(diǎn)位分布圖

表5 方案1～方案4油膜漂移至上游及下游的最遠(yuǎn)距離

4.2 運(yùn)營(yíng)期溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)

鑒于篇幅有限，在此僅詳細(xì)討論運(yùn)營(yíng)期2-2#點(diǎn)位(灣邊海事搜救站碼頭)(方案9～方案12)溢油風(fēng)險(xiǎn)模擬情況。具體模擬結(jié)果見表7、8和圖10～13。

分析方案9～12，根據(jù)溢油漲落潮釋放時(shí)刻以及背景風(fēng)場(chǎng)情況可知，方案10和方案11為逆流風(fēng)場(chǎng)情況下的溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)，而方案9和方案12為順流風(fēng)場(chǎng)西北風(fēng)情況下的溢油風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)。通過(guò)油膜12、24 h內(nèi)上下游漂移面積的對(duì)比可知，方案10為落潮時(shí)刻釋放且處于順流風(fēng)場(chǎng)的情況下，油膜向下游漂移的距離最遠(yuǎn)，24 h內(nèi)最遠(yuǎn)達(dá)到22 530 m，且對(duì)義序水廠水源地、城門水廠水源地、福清市閩江調(diào)水工程峽南水源地、長(zhǎng)樂市炎山水源地、福州帝封江濕地公園、福州塔礁洲濕地公園都造成影響。方案11溢油為漲潮時(shí)刻釋放且順流風(fēng)場(chǎng)東南風(fēng)的情況下，油膜向上游漂移的距離最遠(yuǎn)，12 h內(nèi)最遠(yuǎn)達(dá)到10 838 m，且影響到馬尾水廠水源地、義序水廠水源地、城門水廠水源地、福清市閩江調(diào)水工程峽南水源地、福州帝封江濕地公園、福州塔礁洲濕地公園。方案10和11是逆流風(fēng)場(chǎng)下的溢油風(fēng)險(xiǎn)模擬，油膜污染面積較順流風(fēng)場(chǎng)下小，但仍然對(duì)水源地保護(hù)區(qū)、濕地保護(hù)區(qū)造成嚴(yán)重影響。綜合分析可知，若灣邊海事搜救站碼頭發(fā)生溢油事故，最不利情況下在3 h后油膜會(huì)漂移到義序水廠水源地，所以最好在3 h內(nèi)采取必要的應(yīng)急措施，遏制污染影響擴(kuò)大。

表6 方案1～方案4發(fā)生溢油油膜影響范圍及影響持續(xù)時(shí)間

表7 方案9～方案12發(fā)生溢油油膜影響范圍及影響持續(xù)時(shí)間

表8 方案9～12油膜漂移至上游及下游的最遠(yuǎn)距離

圖6 方案1發(fā)生溢油油膜影響范圍(1、5.5、12、24 h)(其中5.5 h為油膜到達(dá)上游最遠(yuǎn)處的情形)

圖7 方案2發(fā)生溢油油膜影響范圍(1、7.6、12、24 h)(其中7.6 h為油膜到達(dá)下游最遠(yuǎn)處的情形)

圖8 方案3發(fā)生溢油油膜影響范圍(1、5.7、12、24 h)(其中5.7 h為油膜到達(dá)上游最遠(yuǎn)處的情形)

圖9 方案4發(fā)生溢油油膜影響范圍(1、7.5、12、24 h)(其中7.5 h為油膜到達(dá)下游最遠(yuǎn)處的情形)

圖10 方案9發(fā)生溢油油膜影響范圍(1、6、12、24 h)(其中6 h為油膜到達(dá)上游最遠(yuǎn)處的情形)

圖11 方案10發(fā)生溢油油膜影響范圍(1、7.7、12、24 h)(其中7.7 h為油膜到達(dá)下游最遠(yuǎn)處的情形)

圖12 方案11發(fā)生溢油油膜影響范圍(1、6.3、12、24 h)(其中6.3 h為油膜到達(dá)上游最遠(yuǎn)處的情形)

圖13 方案12發(fā)生溢油油膜影響范圍(1、7.8、12、24h)(其中7.8 h為油膜到達(dá)上游最遠(yuǎn)處的情形)

5 結(jié)論與建議

(1)通過(guò)建立閩江下游水動(dòng)力模型及溢油預(yù)測(cè)模型，對(duì)閩江下游航道建設(shè)施工期及運(yùn)營(yíng)期最不利條件下的溢油事故風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模擬預(yù)測(cè)分析研究。

(2)設(shè)定的16個(gè)方案模擬結(jié)果表明，溢油于漲潮時(shí)刻釋放時(shí)，油膜先向上游漂移，再隨潮流向下游漂移；落潮時(shí)刻釋放時(shí)，油膜隨潮流向下游漂移。漲潮時(shí)刻釋放的油膜向上游漂移面積較大，落潮時(shí)刻釋放的油膜向下游漂移面積較大。當(dāng)風(fēng)場(chǎng)為逆流風(fēng)場(chǎng)時(shí)，油膜向下游的漂移運(yùn)動(dòng)減弱，當(dāng)風(fēng)場(chǎng)為順流風(fēng)場(chǎng)時(shí)，油膜向下游的運(yùn)動(dòng)加快，對(duì)下游的影響范圍較逆流風(fēng)場(chǎng)時(shí)大。在河道窄小彎曲處，油膜部分被岸灘所吸附，剩余部分隨潮流漂移。

(3)閩江下游航道建設(shè)區(qū)段灣邊水上搜救站碼頭下游的環(huán)境敏感目標(biāo)較多，需要重點(diǎn)防范此處溢油事故的發(fā)生。

(4)油膜在72 h內(nèi)不會(huì)漂入海洋，而是在潮汐的作用下于河道中往復(fù)漂移，但隨著時(shí)間的遷移，未降解的油膜會(huì)隨水流漂入海洋，污染海洋水體。故溢油事故發(fā)生后應(yīng)及時(shí)采取措施，避免油膜遷移入海洋。

(5)應(yīng)建立足夠的應(yīng)急預(yù)防措施，竭力預(yù)防溢油事故的發(fā)生。具體的措施包括：建設(shè)方應(yīng)在施工前制定船舶溢油事故風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案；提前配備好一定數(shù)量的應(yīng)急設(shè)備及應(yīng)急器材；做好應(yīng)急預(yù)案工作，如若發(fā)生溢油事故，立即啟動(dòng)并實(shí)施應(yīng)急預(yù)案，及時(shí)通知主管部門，盡快采取減緩措施，控制溢油影響面積的擴(kuò)大；應(yīng)對(duì)施工相關(guān)人員進(jìn)行崗前培訓(xùn)教育，督促工作人員按照要求進(jìn)行施工操作，規(guī)避操作事故發(fā)生；嚴(yán)格管理船舶作業(yè)區(qū)的范圍，嚴(yán)禁船舶擅自擴(kuò)大作業(yè)范圍，拒絕一切無(wú)關(guān)船只靠近或進(jìn)入施工作業(yè)區(qū)域；在施工區(qū)域設(shè)置專用標(biāo)志；定期檢查船舶性能等。

(6)由于研究方案有限，未能考慮到常風(fēng)情況下溢油影響情況，也僅挑選了風(fēng)險(xiǎn)較大的溢油點(diǎn)進(jìn)行模擬計(jì)算，未能考慮所有的溢油點(diǎn)，建議加強(qiáng)完善后續(xù)模擬工作，為溢油風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)提供更加全面的模擬支持，為預(yù)防溢油事故以及溢油事故的應(yīng)急處置提供決策上的支持。