內河港口溢油風險評價的研究

閔文超

湖南省交通規劃勘察設計院，中國·湖南 長沙 410008

1 引言

內河港口為水路運輸提供便利，從改革開放以來，經濟快速發展，水路交通的發展較快。但港口中油輪的溢油事件發生率較高，在內河港口中出現溢油事故，會造成環境污染，直接影響水域的生態循環以及水域生物資源的情況。港口船舶溢油操作性事故主要是由于設備、管線、連接處的腐蝕，軟管破裂、穿孔等多種原因導致[1]。中國目前的溢油事故環境風險評價水平較低，存在一些問題，論文找出問題并提高改進建議，以提高評價水平。

2 內河港口溢油風險評價過程中存在的問題

2.1 溢油風險的責任范圍不夠明確

在港口中根據權利與責任對等的原則，如果發生溢油事故，港口需要在自身的活動范圍內負責[1]。例如，在裝卸的過程中由于閥門破損、管道斷裂等原因造成溢油事故，港口需要負責；在碼頭泊位以外的其他地方發生溢油事故，港口企業不需要擔負主要責任。

2.2 港口溢油風險的事故概率以及源強存在表述問題

在港口溢油風險事故概率中一般使用多少年出現一次或者每天出現幾次等方式，但是源強的表述中會使用同類型碼頭的事故源強的情況，通過數量級表達。

2.3 事故影響的分析深度較淺

很多港口溢油風險評價僅僅計算會影響周圍環境的面積，沒有在這個基礎上評估溢油情況對整個內河的影響和造成的危害[2]。另外，溢油事故發生后，造成的影響不完全屬于毀滅性的，隨著時間變化，影響程度會慢慢降低。但是在報告上，很少描繪時間的變化，會讓人們覺得一旦發生溢油事件，影響范圍內的水域會造成全部動植物滅絕，對于溢油事件的影響存在夸大的情況。

2.4 溢油風險的防范措施沒有足夠的針對性

很多報告上提供防范措施具體性較弱，沒有足夠的針對性，好像針對所以港口都可以應用，沒有對高風險的點進行保護。

3 內河港口溢油風險評價的改進建議

3.1 溢油風險的關注范圍

如果在碼頭的前沿的水域中出現溢油事故，那么碼頭需要完成各種操作，并且港口需要承擔主要的責任。如果在航道航行過程中發生溢油事故，那么影響區域內的處理問題與碼頭無關，港口需要承擔間接責任。在溢油環境風險評價過程中需要將重點放在港口需要承擔主要責任的碼頭前沿的水域，重點觀察評價在裝卸過程中發生溢油事件。在不同類型的碼頭中需要重點關注的類型存在一定的差別。

3.2 事故源強的確定方法

在港口溢油風險評價中需要根據港口的調度作業方法、地形特點以及裝卸工藝的情況等進行操作。對于港口溢油事故，計算過程中需要考慮輸送速度、液體化學品的裝卸作業方式以及應急時間、油品的情況、船舶燃料倉儲油情況等。對于在航道過程中出現溢油事故，需要根據航道航行過程中發生碰撞以及擱淺的原因進行操作。航道在設計過程中已經充分考慮船只的尺寸，因此一般不會發生擱淺的情況。在單向航道中，在同一時間允許一條船進行航行，不會出現船舶碰撞的情況。除非發生人為過失造成偏離航線或者進入單向航道的情況。但是人為因素是無法預測的，很多人為過失受作業疲勞程度、駕駛員身體狀況、受訓練程度、綜合素質等影響，無法得到確定的結論，因此人為過失或者破壞，不屬于環保管理的范圍。對于溢油事故的發生概率可以通過調查港口的人員的操作失誤的記錄，并調查門閥、泵、管等發生故障的概率，從而預估溢油事故的概率。對于航道溢油的事故可以通過統計相同的事故的資料，大量相同的事故之間存在一定的聯系，還可以根據港口的區域的吞吐量進行推導概率，評估船只碰撞的概率。

3.3 增加溢油事故的影響預測深度

通過計算可以得到溢油事故發生擴散的影響范圍，然后需要進一步計算該影響范圍內的溢油時間對于水生生物以及內河河流的影響，還可以評估溢油污染導致生物的損失，預計在多少年后可以逐漸恢復生態環境。然后根據項目的環境敏感情況對各種影響程度進行分析，確定敏感目標是否會形成毀滅性的影響，是否會造成物種滅絕，會對水生生物的生物多樣性造成怎樣的影響，對于事故的嚴重程度影響的情況進行客觀反映。農業部編制完成的書籍中規定了對內河中生物資源的影響評價的規則、評價以及調查的情況。

3.4 內河港口溢油風險評價的風險防范措施

在內河港口中進行一定溢油風險的防范措施，加強工作人員的安全教育培訓，完善安全生產設備，并對布局進行優化，從而減少溢油事故的發生率。根據港口的實際情況，根據溢油回收，消油、圍油等的性能，器械配備的情況、機動性以及配置地點，制定應急制度，在發生事故時，可以快速進行反應，同時還需要注意保護敏感點。

3.5 內河港口溢油風險評價的預測模式

在預測溢油風險時，需要了解內河船只運輸的貨物，如糧食、建筑材料、金屬礦、其他物資、煤炭等。其中油品的專業運輸比較小，隨著船舶的不斷發展，船舶自備的燃油發生泄露的概率較低，如果船閘之間發生碰撞，很容易造成溢油情況。因此，需要通過預測評估船舶撞擊的概率并估算柴油泄漏量，針對突發點源排放的情況進行評估。目前常見的預測模型有以下三種。

3.5.1 油粒子模型

油粒子模型是將油粒子定義為一些很小的圓球，直徑分布在10～1000μm，每個粒子代表溢油量的一部分，考慮到粒子質量十分微小，要精確表示一個油膜所需的實際粒子數量極大，模擬過程中采用附加體積參數方法來實現模擬。單個粒子在△t 時段內由平流過程引起的位移可用下式表述：

△Si=（Ui+Uwi）△t

式中，△Si 為第i 粒子的位置；Ui 為質點初始位置處的平流速度；Uwi 為風應力直接作用在油膜上的風導輸移。

該模型的主要不足在于假定粒子在水體遷移中質量保持不變，實際上油在水體中遷移轉化伴隨著蒸發、溶解及生物降解等一系列風化過程。同時也未考慮擴散位移過程中油膜厚度變化、擴展等，不適用于溢油量大或者狹窄的內河。

3.5.2 Fay 模型

費伊（Fay）油膜擴延公式把擴展過程劃分為三個階段：

在慣性擴展階段，油膜直徑為：

在粘性擴展階段：

在表面張力擴展階段：

該模型充分考慮了油膜的厚度變化以及擴散過程，在內河港口溢油中一般可采用該模型。但該模型不足之處在于未考慮油膜擴大后岸邊地形變化導致的油膜破裂等情形，屬于理想狀態。

3.5.3 EFDC 模型與OS 模型

EFDC 模型與OS 模型是美國環保署首推的模擬軟件，在水動力模擬和水質模擬方面較為準確。這兩個模型是采用Fay 公式擴展后的油粒子模型，同時考慮了溢油的自身擴展和漂移階段，且使自身擴展和漂移階段同時進行。模型以Fay 公式為原理，模型采用坐標變換，擬合近岸復雜的岸線和地形，采用Gelperin 等修正的Mellor-Yamada2.5 階湍封閉模式提供垂向混合系數，避免造成人為選取誤差，同時充分模擬水動力情況。該模型充分考慮了油膜擴散過程的變化及地形變化，適用于水域狹窄、河道復雜且水流情況多變的內河港口溢油預測。

4 結語

內河港口內由于多種原因會發生溢油事故，不僅會造成經濟損失，還會嚴重污染環境，造成水生生物死亡。使用溢油風險評價，對溢油事故的影響進行正確評價，并進行概率預測，在評價過程中加入環境敏感度，可以提高對敏感區域的保護，從而降低溢油事故的發生率。同時因內河港口與海域溢油的寬闊環境存在差異，預測模型選取應根據適應條件選擇。