基于環(huán)境敏感性分析的油庫應(yīng)急反應(yīng)措施和設(shè)計(jì)——以重慶油庫為例

侯 浩，馮 勁，鄒 海，孫大光，張志輝，熊蔚蔚

（1.中國石油西南管道蘭成渝輸油分公司重慶輸油站，重慶 400083；2.上海昂諾能源科技有限公司，上海 200061）

按照中國石油管道公司《關(guān)于開展“建立完善事故緩沖設(shè)施”方案設(shè)計(jì)工作的通知》文件精神，依據(jù)二級預(yù)防與控制體系的要求，重慶油庫區(qū)進(jìn)行了事故緩沖設(shè)施改造升級。在建設(shè)和改造庫區(qū)應(yīng)急措施之前，先依據(jù)環(huán)境敏感性分析的結(jié)果確定控制的范圍和重要位置，然后再依據(jù)Q／SY1190－2009標(biāo)準(zhǔn)對現(xiàn)有應(yīng)急池和現(xiàn)有罐區(qū)排水容積進(jìn)行復(fù)核，最終根據(jù)現(xiàn)場勘查和調(diào)查，確定了設(shè)計(jì)方案。此次設(shè)計(jì)堅(jiān)持以“預(yù)防為主、防控結(jié)合”的指導(dǎo)思想，建立安全、及時(shí)、有效的污染綜合預(yù)防與控制體系，確保事故狀態(tài)下的污水全部處于受控狀態(tài)，改造工程全面提升了庫區(qū)的事故應(yīng)急緩沖能力。

1 重慶站油庫環(huán)境敏感性分析和應(yīng)急措施現(xiàn)狀

1.1 油庫地理位置

沿著末站的東邊界是長江的一級支流伏牛溪，從末站起延伸約1 200 m到達(dá)長江。該流段平均寬約4 m，水位在不同時(shí)期的變化很大，約為0.5～6 m，在洪水期甚至更高。沿著這段小溪分散著一些石盤村村民，大約有30人。村民在小溪的岸邊種植蔬菜。

1.2 環(huán)境敏感性分析

重慶屬于長江上游的樞紐港口，一旦發(fā)生重大水環(huán)境污染事故，就會對下游的飲用水源構(gòu)成威脅，而且可能危及長江稀有或敏感性物種。在規(guī)劃的應(yīng)急時(shí)間27 h內(nèi)，油品可能擴(kuò)散到長江68.5 km以外的流域。在這個擴(kuò)散距離內(nèi)，對環(huán)境敏感受體產(chǎn)生威脅。

2005年8月，環(huán)保局重新規(guī)定了長江上游珍稀、特有魚類國家級自然保護(hù)區(qū)范圍在東經(jīng)104°9′至106°30′、北緯27°29′至29°4′之間保護(hù)區(qū)主要保護(hù)對象包括白鱘、達(dá)氏鱘、胭脂魚、大鯢、水獺等國家一級和二級重點(diǎn)保護(hù)水生野生動物，還有66種我國特有魚類及其產(chǎn)卵場。從伏牛溪和長江的匯流口至長江馬桑溪江段屬于保護(hù)區(qū)范圍的下游，就是匯流口至下游10 km屬于保護(hù)區(qū)的末端，故發(fā)生漏油事件對保護(hù)區(qū)的影響不大。

1.3 重慶站油品泄漏分析

油罐和防火堤同時(shí)失效導(dǎo)致油品泄漏至河流屬于低概率事故。在雨季時(shí)，不論大量、中量或小量泄漏采用上述方法仍能把漏油控制在站內(nèi)。在豐水期時(shí)，假設(shè)油罐和防火堤同時(shí)失效導(dǎo)致油品泄漏至河流，根據(jù)收集到的有限水文資料，表面流速預(yù)計(jì)能夠達(dá)到5 m／s，通過站內(nèi)的蔓延和河流的擴(kuò)散，漏油在6 min就能從伏牛溪流入長江。此時(shí)馬上啟動化學(xué)品污染環(huán)境應(yīng)急預(yù)案，在伏牛溪上規(guī)劃好的地方盡快放置水上攔油／回收設(shè)備。這么短暫的時(shí)間不足以放置好攔油／回收設(shè)備，將導(dǎo)致部分油品泄漏進(jìn)入長江，這種情況下馬上通知規(guī)劃距離內(nèi)的水廠采取應(yīng)急措施保證水質(zhì)。長江漏油的回收和水質(zhì)的修復(fù)，需要按《重慶市三峽庫區(qū)流域水環(huán)境突發(fā)公共事件應(yīng)急預(yù)案》的要求進(jìn)行［1］。

1.4 應(yīng)急緩沖措施現(xiàn)狀分析

根據(jù)Q／SY1190－2009的定義，現(xiàn)場二級預(yù)防與控制體系由事故緩沖設(shè)施組成［2］。而對事故緩沖設(shè)施的容積有直接影響的因素包括：導(dǎo)油渠的有效容積，應(yīng)急池的有效容積，生產(chǎn)廢水處理設(shè)施的容積和處理能力，事故中可轉(zhuǎn)輸?shù)娜莘e等。

按照計(jì)算，目前的導(dǎo)油渠可以大大延緩該過程，但同時(shí)應(yīng)考慮關(guān)閥的時(shí)間對流量的影響。目前的生產(chǎn)廢水處理裝置處在不工作的狀態(tài)，需要修復(fù)該裝置并明確其在事故狀態(tài)下的工況。應(yīng)急池設(shè)置有三級隔油裝置，各級隔油池間是通過底部自然連通來進(jìn)行油水分離的（圖1）。存在兩個問題：約有2／3的有效庫容是在最后一級隔油池。要保證庫容，最后一級隔油池必須開放（事實(shí)上也關(guān)閉不了）。這樣一旦有超過1／3庫容的油進(jìn)來，最后一級隔油池也被污染了。最后一級隔油池不能封閉。而應(yīng)急池理論上講是應(yīng)該保持常干的。如果各級隔油池都是底部連通的話，除非有水封，否則油一進(jìn)來馬上就把所有的隔油池都污染了。現(xiàn)場觀察到，防火堤和堤內(nèi)的地面有明顯裂縫。作為一級防控措施，防火堤的功能是以前防控體系的基礎(chǔ)，本項(xiàng)目將防火堤的維護(hù)和加強(qiáng)納入事故緩沖設(shè)施項(xiàng)目中。另外，整個事故緩沖設(shè)施的有效運(yùn)行是跟每個單體的功能密切相關(guān)的。

2 重慶站對溢油應(yīng)急措施的重新設(shè)計(jì)和建設(shè)

2.1 應(yīng)急池改造

應(yīng)急池被分隔為1、2、3、4塊，將1／2和2／3級隔墻下的自然連通孔封閉，通過安裝自動截油排水器將應(yīng)急池1／2，2／3連接（如圖2所示）。在隔墻前新建1個1.5 m×1.5 m×2 m（長×寬×深）的水封井，安裝自動截油排水器，管徑200 mm。這樣方便定時(shí)清除井內(nèi)的雜物和沉積物，不影響排水器閥的開啟和關(guān)閉；同時(shí)可以及時(shí)回收井內(nèi)的積油；井的深度設(shè)計(jì)預(yù)留了500 mm的沉沙深度，但實(shí)施時(shí)可根據(jù)具體情況予以調(diào)整；自動截油排水器浮子閥的尺寸可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整，因此水封井的尺寸也會進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。

圖1 改造前的應(yīng)急池

圖2 改造后的應(yīng)急池

場地收集的雨水排入1號隔池，和3、4號隔池里的雨水一起經(jīng)水封井進(jìn)入2號隔池，在2號隔池液位達(dá)到2 m時(shí)（這時(shí)對應(yīng)的水量約為3 000 m3），開雨水閥排干，排干后關(guān)閉雨水閥。事故狀態(tài)下，水封井自動關(guān)閉，溢油先匯集到1號隔池，當(dāng)1號隔池滿時(shí)自動漫過隔墻進(jìn)入2號隔池，并依次進(jìn)入3號和4號隔池。事故狀態(tài)下不開雨水閥。

2.2 伏牛溪攔油壩建設(shè)

重慶油庫毗鄰長江，共有約8.8萬m3的儲存量。重慶末站是蘭成渝輸油管線的末站，承擔(dān)接收、儲存蘭成渝輸油管線成品油的運(yùn)營任務(wù)，經(jīng)計(jì)量后，向距離約1 km外的伏牛溪油站分輸。伏牛溪、重慶站和長江地理位置見圖3。

圖3 伏牛溪、重慶站和長江地理位置

伏牛溪是將溢油攔截住的最后一道重要關(guān)卡，為了能有效利用自然地理位置將溢油控制在長江主流之外，擬在重慶站站外伏牛溪上修建油庫事故緩沖設(shè)施攔水閘工程壩。據(jù)規(guī)劃要求和經(jīng)分析比對，在火車站涵洞上游約60.0 m處修建攔水閘。本次設(shè)計(jì)攔水閘頂高程為185.0 m，攔蓄庫容1.86萬m3。設(shè)計(jì)攔水閘寬5.0 m，閘高4.0 m（火車站涵洞為城門洞型，凈寬5.0 m，直墻高2.0 m，拱高1.5 m），選用PXM滑動式平板鋼閘門（閘門配LQ25t螺桿式啟閉機(jī)）。

設(shè)計(jì)常年攔蓄水位高程為184.95 m，低于閘頂高程0.05 m，以攔截泄油，確保不向下游排泄。水壩建成后，閘門常年開啟，不影響伏牛溪過流，同時(shí)保證應(yīng)急狀況下的庫容，僅在應(yīng)急狀況下迅速將閘門放下，以攔蓄油水，防止油污進(jìn)入長江。

攔水堰頂高程185.0 m，設(shè)計(jì)底高程173.0 m，最大壩高12.0 m；設(shè)計(jì)頂寬3.0 m，最大底寬9.77 m，背坡坡比為1∶0.8。閘基礎(chǔ)嵌入基巖0.5 m，基礎(chǔ)采用現(xiàn)澆C20砼埋Mu30新鮮塊石，墻頂和墻體四周0.3 m范圍內(nèi)不埋塊石，塊石采用人工擺放，塊石之間間距不少于0.1 m。

攔水閘上游側(cè)設(shè)置5.0 m寬的M10水泥砂漿砌石護(hù)坦（厚0.5 m），下游側(cè)設(shè)置10.0 m寬的C25鋼筋混凝土消力池（厚0.5 m）。攔水閘工程設(shè)置工作橋，橋面寬2.0 m，橋設(shè)計(jì)荷載為4.0 KN／m2，橋板為現(xiàn)澆C30鋼筋混凝土T型結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)工作橋凈高6.0 m（閘高4.0 m＋檢修高度2.0 m），凈跨6.5 m。

本工程選用200CYZ－65防爆油泵，其參數(shù)為Q＝280 m3／h，N＝90 kw，H＝65 m，n＝1 450轉(zhuǎn)，以保證設(shè)計(jì)最大泄漏量為10 000 m3，其中80% 在24 h內(nèi)揮發(fā)，10% 附著在植物及土壤，另外10% 在水面。

另外，由攔油閘至站內(nèi)應(yīng)修建1條簡易小路，以便通行。小路兩側(cè)各設(shè)置0.3 m×0.2 m（寬×深）的油管槽溝和電纜溝。

2.3 防火堤改造

重慶站的防火堤存在裂縫，堤內(nèi)側(cè)無培土也未采取噴涂具有耐火性和密封性的涂料等保護(hù)措施，因此可以判斷防火堤存在嚴(yán)重的安全隱患。工程設(shè)計(jì)將在防火堤外側(cè)培土，以增加防火堤的抗側(cè)向壓力的能力。培土材料選擇粘土、膨潤土材料。（1）當(dāng)防火堤外無油管或油閥設(shè)施時(shí)，在堤外填20 cm厚粘土，護(hù)坡采用膨潤土夯實(shí)，坡比1∶1，坡面種草固坡；（2）當(dāng)防火堤外有油管或油閥設(shè)施時(shí)，油管或者油閥距離防火堤距離小于2 m而大于0.5 m時(shí)，在堤外填20 cm厚粘土，在距離油管30 cm處建新砌筑磚墻，墻間回填膨潤土；（3）當(dāng)防火堤外有油管或油閥設(shè)施時(shí)，油管或者油閥距離防火堤距離小于0.5 m時(shí)，在距離油管25 cm處建新砌筑磚墻，新砌磚墻厚度25 cm。

2.4 灌區(qū)防滲處理

重慶站的罐區(qū)為土壤上覆混凝土?；炷炼嘤衅屏眩屏押蟮幕炷良磫适Я朔罎B功能。即使不考慮防滲，混凝土作為罐區(qū)地面材料也有諸多不利因素。首先，油品在混凝土上形成的油膜只有在土層上的1／3，也就是說，同樣體積的泄漏在混凝土表面上會造成比土層上大2倍的液池，風(fēng)險(xiǎn)也隨之增大。另外，混凝土的熱反射能力比土大得多，導(dǎo)致油品呼吸量大及在事故情況下相鄰罐和周邊人物受到的熱輻射大增。

6月5日在現(xiàn)場進(jìn)行了采樣，共鉆孔5個，其中3個送到重慶市渝永巖土檢測有限責(zé)任公司進(jìn)行了滲透系數(shù)測試，測試結(jié)果見表1。

表1 重慶灌區(qū)土壤滲透系數(shù)測試結(jié)果

由表1可知，罐區(qū)土的平均滲透系數(shù)為4.42×10－4cm／s，與要求（1×10－5cm／s）相比，大約是在2個數(shù)量級左右，即100倍。

防滲處理：先將現(xiàn)有的罐區(qū)地面下挖40 cm；最下層設(shè)10 cm的細(xì)土墊層，取1×10－5cm／s左右的土。在細(xì)土墊層上鋪設(shè)6 mm厚的GCL防滲層，在GCL防滲層上再鋪設(shè)30 cm的細(xì)土來保護(hù)GCL層，取1×10－5cm／s左右的土。GCL的滲透系數(shù)在10～9 cm／s的數(shù)量級［3］，同時(shí)跟其他防滲方式（如HDPE，瀝青等）比較，具有適用性強(qiáng)、耐高溫、耐低溫、較抗拉、抗穿刺等優(yōu)點(diǎn)。我們選用的是5×10－9cm／s的6 mm厚的GCL膜，折算起來，其相當(dāng)于12 m的1×10－5cm／s的土。完全達(dá)到明尼蘇達(dá)州對罐區(qū)防滲的要求；本次工程防滲總處理面積17 560 m2。

以上結(jié)構(gòu)即使不考慮細(xì)土的防滲能力，在50 m水頭的作用下，粒徑為0.3×10－6nm（3×10－7mm）的水分子欲穿行6 mm厚的GCL膜，約需4年。

2.5 其他改造措施

除了以上應(yīng)急措施的改造和建設(shè)外，重慶站的生產(chǎn)污水處理系統(tǒng)還處在不能運(yùn)營的狀態(tài)，為重啟該系統(tǒng)，有以下工作需要完成：約有2 m3的溶氣罐階梯環(huán)填料需要更換，更換損壞機(jī)電設(shè)備，污水系統(tǒng)需要重新調(diào)試及管理人員的技術(shù)指導(dǎo)培訓(xùn)。其次，需在沒有形成封閉的區(qū)域增設(shè)封端或者慢坡。建設(shè)工藝區(qū)和拔頭區(qū)的導(dǎo)油渠，采用明溝加開口蓋板；將工藝區(qū)和拔頭區(qū)的導(dǎo)油渠連接到預(yù)建池，采用暗溝加水泥蓋板；更換工藝區(qū)內(nèi)所有導(dǎo)油渠錯誤方向的蓋板，使其具有事故發(fā)生時(shí)能夠有最大的過油能力。設(shè)計(jì)高約15 cm的漫坡連接子圍堰使混油區(qū)成為封閉平面，在事故發(fā)生時(shí)可作為溢油的緩沖設(shè)施。

3 結(jié)論

本次設(shè)計(jì)主要是在原有油庫區(qū)排水排污隔油系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，不破壞原有庫區(qū)已經(jīng)形成的循環(huán)平衡，改進(jìn)原有庫區(qū)事故緩沖設(shè)施的不足之處，提高對意外情況預(yù)防和應(yīng)對的安全級數(shù)；同時(shí)，在油庫外伏牛溪河上新建1座攔油閘壩，如罐體發(fā)生意外閘壩水庫肩負(fù)著集油、防止漏油污染長江水體的作用；通過一系列的改造措施，使庫區(qū)的功能性得到全面提升。堅(jiān)持以“預(yù)防為主、防控結(jié)合”的指導(dǎo)思想，建立安全、及時(shí)、有效的污染綜合預(yù)防與控制體系，確保了事故狀態(tài)下的污水全部處于受控狀態(tài)?？傊?，此次改造工程全面提升了庫區(qū)的事故應(yīng)急緩沖能力。

［1］40 CFR 112.20，關(guān)于油庫應(yīng)急計(jì)劃規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)以及相關(guān)泄漏預(yù)防、控制和對策規(guī)定［S］.USEPA，2010.

［2］中石油管道公司蘭成渝輸油氣分公司重慶油庫事故緩沖設(shè)施初步設(shè)計(jì)［R］.2010.

［3］孫文波.淺析GCL滲透性及水利工程應(yīng)用［J］.黑龍江科技信息，2012（2）：34－36.