油罐事故泄露對區域水環境的影響及防治

南京國環科技股份有限公司 楊楊

某企業儲存大量柴油罐、汽油罐等，周邊河網發達，一旦油罐發生泄露，油品流入周邊水體，且隨著河流擴散至區域關聯水體，對區域水環境將產生不利影響。

本文通過地表水模擬軟件預測分析該情景下引發的區域水環境影響。

當前地表水模擬軟件有QTIS模型、QUAL模型系列、WASP模型、CEQUAL-W2模 型、BASINS模 型、EFDC模型、MIKE系列模型等。本文采用MIKE 軟件對油罐泄露進行模型預測，分析油品匯入周邊水體24小時的運移距離及到達河流交匯口進一步影響區域水環境的時間。

一、預測方案

（一）預測因子

企業油罐主要為柴油罐、汽油罐等，根據事故狀況下的污染特征因子，故確定預測因子為石油類。

（二）預測內容

油罐容積為10000m3，預測事故狀況下，油罐發生泄露，持續時間為30min，完全匯入周邊水體，石油類污染物濃度為760g/L。

（三）情景方案

由于石油類污染物在水中不易降解，主要以油膜形式對河流產生影響，故根據周邊水體近三年流量數據，以最不利情況考慮，選取近三年最大流量平均值67.60m3/s作為來水方案預測。

二、預測方法

油罐發生泄露，油品流入周邊水體時，表現為石油類污染物在河流中運移，在水流的作用下，隨著時間的推移逐步擴散至下游及關聯水系。由于本次模擬的納污水體為小型河流，結合相關河流水文資料，采用一維數值模型軟件MIKE11進行預測，并采用以下模塊進行描述：①HD模塊：描述收納水體水動力過程。②AD模塊：描述污染因子石油類污染物在河流中的擴散過程。

（一）水動力模型

圣維南方程組作為一維非恒定水流運動規律的基本方程，描述水動力模型運用過程，其中的數學表達式如下：

式中，Q緊缺型人才為本次油罐泄露匯入水體的流量，A為該收納水體的河流斷面面積，q為周邊關聯水體的匯入，h為河流的水深，C為謝才阻力系數，R為水動力半徑，α緊缺型人才為動量系數。糙率n是水動力模型中的關鍵參數，反映模型水體的流速、流量、斷面、降雨等水文氣象多因素的影響。

水動力模塊采用Abbott-Ionescu求解河流模型各個節點中不同時間處的流量與水文，如下所示交替計算水位與流量：h點與Q點（如圖1）。

圖1 求解圣維南方程組的示意圖

（二）水質模型

采用一維非恒定流對流擴散的基本方程描述本次石油類污染物在河流中的擴散過程，其表達如下：

式中，C為本次模擬石油類污染物的濃度指標，D為本次收納水體的擴散系數，Q緊缺型人才為河流的流量，A為河流斷面的面積，K為綜合衰減系數，C2為源匯項濃度，q為周邊關聯水體的匯入。

水質模型中的關鍵參數有以下兩個：①擴散系數D：反映收納水體對水質的縱向混合影響，由水體自身流速、流量、斷面特征、河道形態等因素決定。②綜合衰減系數K：描述污染物因子進入收納水體后，通過物理、化學、生化等多種，對其進行吸附、沉降等復雜降解過程。

三、模型概化及參數選定

（1）模型概化。初始條件與邊界條件是解水動力模型與水質模型的關鍵條件。初始條件為水動力與水質模型的初始值，可以根據監測報告的水文與水質數據或模型計算數據確定。邊界條件也分為水動力與水質模型的邊界條件，其中，水動力模型的邊界條件主要為上游邊界、下游邊界、沿岸邊界；水質模型的邊界條件主要有上游匯入邊界、旁側入流邊界。

根據區域流域圖、河流斷面起始距、河床高程、上下游水文數據等，本次選取水文站為上游邊界，水泄站（水量點）為下游邊界，根據水文站段至水泄站段的距離約為77km，油罐發生泄露通過管網匯入河流的節點距離上游邊界5.2km。

（2）河床糙率的選取。參考相關流域的文獻資料，利用類比方法選取，本次模擬納污水體為小型河流，模型河床糙率可在該區域選取相關值，故本次模擬的河道曼寧系數取1/30。

（3）污染物質的衰減系數。污染物消減系數可以根據例行或自行監測數據中不同監測點位的污染濃度反推計算，也可以通過相同區域水體或同類水文資料類比分析得出。本項目油罐泄露產生石油類污染物，雖然由于泥沙吸附等原因溶解性石油類污染物會有所減少，但本次預測以最不利條件考慮，將模型中溶解性石油類的衰減系數假設為0。

（4）縱向擴散系數。研究中縱向擴散系數參數取值過程包括如下三個步驟：①根據河流域相關水文資料分析河網的水文特征，分析考慮擴散作用的影響因素，發現影響流域河網的擴散作用相對較弱。②對比文獻資料，總結國內類似流域河流的縱向擴散系數取值，初步確定河流的縱向擴散系數可能在0-5m2/s之間。③參考監測數據的實測水質數據率定參數，最終得到縱向擴散系數應取0.5m2/s。

四、預測結果及分析

在周邊水體近三年最大流量平均值下，將相關水文、水質參數輸入模型，預測企業油罐發生泄露，石油類污染物以油膜的形式對周邊水體河的影響，預測結果見表1與圖2、圖3。

表1 河流油膜（石油類污染物）影響范圍

圖2 河流油膜（石油類污染物）影響范圍圖

圖3 河流油膜（石油類污染物）影響范圍圖

通過模擬結果，油罐發生泄露，油品通過排水溝直接匯入周邊水體，24h后油膜（石油類污染物）將到達河流水文站下游48.4公里，37.75h后油膜將初次到達河流交匯口，對區域水環境產生影響。

五、油品泄漏事故的應急措施

溢油事故一旦發生，將對河流生態環境和生物資源造成嚴重危害，如若處理不及時還會發生爆炸，危及人身財產安全。為保護河流生態環境和生物資源，保障生命與財產安全，最大限度地降低油品泄漏事故產生的危害，建立了油品泄漏事故應急預案。

（一）應急隊伍建設

區域相應主管部門應籌建專業型應急隊伍，區域企業給予支持，安排相應的兼職應急人員，并通過常態化、針對性的演練提高隊伍的應急處置能力及成員之前的協調配合能力。

（二）應急設備配置

根據區域地區企業主要存儲的油品種、類油物質、水文氣象等因素，配置合適的應急設備，相關企業自行配備的應急設備清單應在主管部門備案，并安排專人確保設備、器材等運行良好，每年至少檢查一次。

（三）應急演練

積極開展應急演練，達到以下幾個方面的要求：

（1）應急主管部門、協助部門及企業明確熟悉各自應盡的職責。

（2）加強事故狀態下各個應急反應環節的高效協調及快速運作的能力。

（3）檢查相關主管部門及企業應急設備設施的運行性能。

（4）暴露應急狀況下各單位的不足之處，吸取經驗教訓，及時提出整改措施。

（四）應急處置辦法

（1）對于河流油品可能引發火災、擴散其他環境敏感脆弱流域的情況，可結合實際情況采用化學消除劑將其乳化分解，但要避免使用過量化學藥劑，加重環境污染。

（2）對于重油持久性油類如柴油、燃料油等，可以用撇油器、油拖把、油拖網、吸油材料等多種方式進行回收利用。

（3）對于回收油及油污廢棄物處置，應結合河流兩岸及河流具體情況，制定具有針對性的清污方案，回收油可繼續使用，油污廢棄物應按照危廢管理，不得隨意丟棄，及時交由危廢單位妥善處置。

（五）應急反應

（1）油罐泄露發生油品流入周邊水體時，及時將事故發生的時間、地點、基本情況匯報主管部門。

（2）主管部門根據應急預案動員專家組、行動組等，并在現場指揮調度。

（3）專家組根據實際情況及相關資料確定應急反應時間、處理措施等。

（4）行動組采取應急措施避免區域水環境的進一步惡化，并配合應急救援隊伍開展清污作業等。

（5）應急工作完成后，根據油罐泄漏事故的實際情況提交事故說明，查清事故起因。

六、小結

通過MIKE11軟件模擬油罐泄露流入周邊水體引發的區域水環境影響，確定河流中油膜24小時的運移距離及達到河流交匯口的時間，以此初步制定相關應急預案，為后面的區域環境污染防治工作的展開提供理論依據。