輸油管道水面溢油應(yīng)急預(yù)案編制研究

楊洋洋，周志國，謝 諺，丁祿彬，閆 茜

(中國石化青島安全工程研究院，山東青島 266071)

長輸油品管道具有管徑大、距離長、輸送量大等特點(diǎn)，管道老化、腐蝕、社會活動影響及地質(zhì)災(zāi)害破壞等因素往往不利于長輸管道安全穩(wěn)定運(yùn)行。如2009年，某公司成品油管道發(fā)生泄漏，約150 t柴油泄漏入黃河最大的支線——渭河，造成嚴(yán)重的水體環(huán)境污染。2013年，某公司所轄成品油長輸管道，由于不法分子打孔盜油，約40 t成品油泄漏入江西潦河，造成江西永修縣城停水，約6萬人用水受影響。與輸油管道泄漏發(fā)生在陸地上相比，泄漏油品一旦進(jìn)入河流，由于水流較快、溢油不易圍控收集，并且不同河流風(fēng)險特點(diǎn)不一致，對溢油應(yīng)急處置要求也不盡相同。因此，針對管道溢油事故特點(diǎn)，研究編制具有較強(qiáng)科學(xué)性和可操作性的水面溢油環(huán)境應(yīng)急預(yù)案，即“一河一案”，對應(yīng)提高溢油應(yīng)急處置水平，降低溢油事故影響后果，具有十分重要意義。

1 管道應(yīng)急預(yù)案編制研究現(xiàn)狀及存在的問題

關(guān)于環(huán)境應(yīng)急預(yù)案編制，我國目前僅在2010年發(fā)布了《石油化工企業(yè)環(huán)境應(yīng)急預(yù)案編制指南(環(huán)辦[2010]10號)》(以下簡稱“指南”)。該指南主要用于指導(dǎo)石化編制綜合預(yù)案，對于現(xiàn)場處置的堵漏、防滲、防污染擴(kuò)散等內(nèi)容，要求不多，不適用管道溢油應(yīng)急預(yù)案編制。

在文獻(xiàn)研究方面，相關(guān)學(xué)者和企業(yè)專家對石油化工企業(yè)應(yīng)急預(yù)案研究較多[1-3]，針對管道專業(yè)事故應(yīng)急預(yù)案編制研究仍是少數(shù)。李旦杰等[4]對成品油管道企業(yè)突發(fā)事件應(yīng)急預(yù)案編制過程中容易出現(xiàn)的問題進(jìn)行了探討，提出編寫預(yù)案應(yīng)采取的相關(guān)措施，但是未明確預(yù)案編制具體要求及方法。張琪等[5]從應(yīng)急演練的準(zhǔn)備、實施到效果評價的環(huán)節(jié)中，對管道施工單位開展應(yīng)急演練應(yīng)該注意的問題進(jìn)行闡述，未涉及管道運(yùn)行階段事故漏油的應(yīng)急處置環(huán)節(jié)。高峰等[6]對淺水區(qū)海底油氣管道應(yīng)急搶修預(yù)案建立進(jìn)行了研究，主要針對海底泄漏管道封堵，沒有包括水面溢油應(yīng)急處置等內(nèi)容。因此，目前針對陸上輸油管道油品泄漏進(jìn)入河流等事故應(yīng)急預(yù)案編制研究仍存在缺失。

2 輸油管道水面溢油應(yīng)急預(yù)案編制程序

2.1 信息收集

2.1.1管道基礎(chǔ)信息

包括管道建設(shè)運(yùn)行情況、地理位置、輸送油品物性及輸送量、管徑、站場及閥室設(shè)置情況、沿線穿跨越情況、管道隱患及整改情況等。

2.1.2管道沿線地質(zhì)及環(huán)境狀況

管道沿線地質(zhì)情況如何，歷史上是否發(fā)生過滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害；管道沿線涉及到的水體、大氣、生態(tài)等環(huán)境功能，重點(diǎn)收集管道穿(跨)越或事故狀況下可能影響到的河流信息，還包括管道周邊人口分布及社會活動情況等。

同時，還要收集管道附近溝、渠等環(huán)境通道，重點(diǎn)分析管道漏油通過溝、渠等環(huán)境通道影響下游河流、湖泊等的風(fēng)險。

2.1.3管道歷史事故情況

收集管道歷史事故發(fā)生情況，分析其原因及經(jīng)驗教訓(xùn)，排查曾導(dǎo)致管道事故的隱患是否已完全整改。

2.1.4環(huán)境應(yīng)急資源信息

首先，收集管道沿線輸油站及重要管段現(xiàn)場配置的各類應(yīng)急物資情況，明確各類應(yīng)急裝備與物資種類、數(shù)量等；其次，調(diào)研周邊可利用的社會資源，包括專業(yè)化溢油應(yīng)急服務(wù)公司、政府機(jī)構(gòu)及其他社會單位可利用的應(yīng)急物資與裝備信息。

2.2 環(huán)境風(fēng)險分析

2.2.1環(huán)境敏感目標(biāo)識別

根據(jù)收集到的環(huán)境狀況信息，識別是否涉及環(huán)境敏感區(qū)。對于識別出的環(huán)境敏感區(qū)，進(jìn)一步收集敏感區(qū)經(jīng)緯度、距離、相對方位、規(guī)模、聯(lián)系人及電話等信息，分析事故狀況下可能的影響途徑。

2.2.2管道溢油量估算

輸油管道油品泄漏一般包括針孔持續(xù)泄漏和破裂一次性泄漏兩種情形，其中后者泄漏量大，造成的環(huán)境影響較大。為保障溢油事故可控，可以按管道破裂的情形進(jìn)行泄漏量計算和開展應(yīng)急準(zhǔn)備。

對于管道破裂引起的管道泄漏，可參考美國礦業(yè)管理部MMS2002-033《管道油品泄漏量估算導(dǎo)則》，計算管線出現(xiàn)破裂事故時油品泄漏量。

Vrel=0.1781·Vpipe·frel·fGOR+Vpre-shut

式中：Vrel——油品泄漏量，bbl(1bbl=0.14 t)；

Vpipe——管段體積，ft3(1 m3=35.315 ft3)；

frel——最大泄漏率；

fGOR——壓力衰減系數(shù)；

Vpre-shut——截斷閥關(guān)閉前泄漏量，bbl。

2.3 溢油攔截點(diǎn)及路線規(guī)劃

可能溢油攔截點(diǎn)選擇的一般原則：管道穿(跨)越河流處，以及其他河流可能的溢油點(diǎn)下游，有道路及橋梁可以到達(dá)的地方；可以根據(jù)日常巡線或借助GIS等信息手段，提前確定可能的溢油攔截點(diǎn)及到達(dá)路線，再結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研確定有效溢油攔截點(diǎn)及路線。

2.4 現(xiàn)場調(diào)研

首先，調(diào)研管道站場或應(yīng)急物資儲備點(diǎn)至可能的溢油攔截點(diǎn)路線，應(yīng)關(guān)注道路狀況是否適合裝載溢油應(yīng)急設(shè)備的車輛通行，是否存在修路等導(dǎo)致道路封鎖的情況，到達(dá)攔截點(diǎn)所需時間等；其次，重點(diǎn)調(diào)研溢油攔截點(diǎn)兩側(cè)是否可以下到河流岸邊進(jìn)行溢油攔截、回收工作，橋上下游附近有無碼頭等合適作業(yè)場所；地形、地貌是否有利于布放及使用溢油應(yīng)急設(shè)備進(jìn)行作業(yè)。如具備上述條件，則可以作為有效攔截點(diǎn)。此外，還應(yīng)該關(guān)注攔截點(diǎn)附近河道寬度、水流速度等狀況，這將影響所需圍油欄等溢油應(yīng)急物資類型及數(shù)量等。

2.5 溢油應(yīng)急物資要求評估

根據(jù)可能的溢油量及現(xiàn)場調(diào)研情況，確定溢油應(yīng)急所需各類應(yīng)急物資數(shù)量，并與企業(yè)現(xiàn)有應(yīng)急物資進(jìn)行對比，評估公司現(xiàn)有應(yīng)急資源能否滿足溢油應(yīng)急需要。對于不能滿足的情況，企業(yè)應(yīng)進(jìn)一步制定物資采購計劃，或與有溢油應(yīng)急能力的專業(yè)公司建立聯(lián)動關(guān)系，補(bǔ)足缺口。重點(diǎn)評估溢油圍控及回收能力，即所需圍油欄、收油機(jī)。

2.5.1收油機(jī)選擇

可以按照表1的原則確定適用于內(nèi)陸水域現(xiàn)場的收油機(jī)(表中：○好，▼一般，●差，√可以)。

表1 內(nèi)陸水域收油機(jī)對照

對于溢油回收能力的評估，可以參照OPA 90《美國油污染法案》的要求，按照收油機(jī)每天工作24 h，20%利用率，2～3天完成溢油回收進(jìn)行計算配置。

2.5.2圍油欄選擇

圍油欄按照結(jié)構(gòu)形式主要可以分為固體浮子圍油欄、充氣圍油欄、籬笆式圍油欄，其中籬笆式圍油欄又根據(jù)浮子的不同分為長條形圍油欄和半球形浮子圍油欄。

可以根據(jù)溢油現(xiàn)場情況，結(jié)合表2初步判定所需圍油欄種類。

表2 圍油欄在不同環(huán)境下使用情況

對于圍油欄所需長度，取決于應(yīng)用環(huán)境、布設(shè)方式、布設(shè)角度等因素，可按照表3進(jìn)行配備。

此外，還應(yīng)該根據(jù)實際情況配備溢油應(yīng)急所需的圍油欄布放舵、吊車、收油囊、消油劑、收油船等。

3 輸油管道水面溢油應(yīng)急預(yù)案編制舉例

針對某輸油管道穿越河流可能造成的水上溢油事故，編制水面溢油應(yīng)急預(yù)案。

3.1 管道穿越及河流信息

某原油管道以定向鉆形式穿越A河，穿越長度496 m，河流水面寬度約50 m。

A河積水面積8 193 832 m2，河流長45 km，流量300 m3/s。根據(jù)相關(guān)評價報告，A河按照5年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn)，平均流速是0.49 m/s，按照20年一遇防洪標(biāo)準(zhǔn)，平均流速是0.44 m/s。

表3 圍油欄布放與選用原則

3.2 環(huán)境風(fēng)險分析

3.2.1環(huán)境敏感目標(biāo)信息

A河為所在市飲用水水源地二級保護(hù)區(qū)，穿越段距下游取水口4.5 km。

3.2.2管道溢油量估算

該原油管道直徑為914 mm，設(shè)計輸油能力為2 000×104t/a。輸油管道在A河兩側(cè)最近閥室間距為15.2 km，均為手動閥室。

管道運(yùn)行控制采用SCADA系統(tǒng)，根據(jù)管道單位油品輸送工程的長期運(yùn)行經(jīng)驗，在發(fā)生管道破裂后，一般情況下，自動閥可在1 min內(nèi)關(guān)閉，手動截斷閥可以在15 min內(nèi)完全關(guān)閉。同時，結(jié)合管道實際情況，最大泄漏率frel取0.1，壓力衰減系數(shù)fGOR取0.25，參考美國礦業(yè)管理部MMS2002-033，計算A河穿越管段出現(xiàn)破裂事故時油品泄漏量為287 t。

3.3 環(huán)境應(yīng)急資源

3.3.1溢油應(yīng)急資源要求評估

對于溢油回收能力，參照OPA 90《美國油污染法案》的要求，按照收油機(jī)每天工作24 h，20%利用率，2天完成287 t溢油回收進(jìn)行計算，所需溢油回收能力約30 t/h。

對于圍油欄長度，根據(jù)流速(約0.49 m/s)和水面寬度(約50 m)信息，按照布放兩道圍油欄考慮，每個溢油攔截點(diǎn)約需要圍油欄50 m×1.4×2=140 m?？筛鶕?jù)實際情況進(jìn)行調(diào)整。

3.3.2企業(yè)現(xiàn)有應(yīng)急資源情況

管道輸油站配備了2 000 m圍油欄，能滿足多個溢油攔截點(diǎn)的溢油圍控要求。對于溢油回收，站內(nèi)僅配置了1臺15 m3/h的收油機(jī)，依靠自身力量無法滿足溢油處置要求，事故狀況下需要緊急調(diào)用其他單位收油機(jī)才能滿足應(yīng)急需要。

3.4 溢油攔截點(diǎn)信息

經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)研，管道穿越A河發(fā)生水上溢油時，下游有3個溢油攔截點(diǎn)可以利用，具體見表4(水流到達(dá)各攔截點(diǎn)的時間按照5年一遇排澇標(biāo)準(zhǔn)，平均流速0.49 m/s計算，根據(jù)河流季節(jié)變化情況，實際到達(dá)各攔截點(diǎn)的時間應(yīng)相應(yīng)調(diào)整；溢油應(yīng)急設(shè)備到達(dá)時間包括裝車時間約30 min及從輸油站到攔截點(diǎn)路上時間)。在第3攔截點(diǎn)后約260 m，A河匯入下游河流，一旦溢油越過第3攔截點(diǎn)進(jìn)入下游河流，則應(yīng)根據(jù)下游河流溢油應(yīng)急預(yù)案開展現(xiàn)場處置。

表4 A河溢油攔截點(diǎn)信息

3.4.1第1攔截點(diǎn)(圖1)

第1攔截點(diǎn)位于穿越點(diǎn)下游的A橋，該點(diǎn)離管道穿越點(diǎn)約4.860 km，A橋水面寬約40 m，現(xiàn)場水流較緩，橋上游附近有數(shù)個引水渠。

圖1 第1攔截點(diǎn)示意

3.4.2第2攔截點(diǎn)(圖2)

第2攔截點(diǎn)位于穿越點(diǎn)下游的B橋，該點(diǎn)離管道穿越點(diǎn)約12.550 km。現(xiàn)場水面寬約45 m，橋下游南岸有一小型碼頭，平坦開闊，可用于開展應(yīng)急收油作業(yè)。

圖2 第2攔截點(diǎn)示意

3.4.3第3攔截點(diǎn)(圖3)

第3攔截點(diǎn)位于穿越點(diǎn)下游的C橋，該點(diǎn)離管道穿越點(diǎn)約13.380 km，現(xiàn)場水面寬約45 m。

4 結(jié)語

環(huán)境應(yīng)急預(yù)案是提高管道突發(fā)事故環(huán)境應(yīng)急能力、降低環(huán)境危害的有效手段。目前，國家尚未發(fā)布統(tǒng)一、規(guī)范的管道應(yīng)急預(yù)案編制指南，針對河流水面溢油的管道環(huán)境應(yīng)急預(yù)案編制研究也存在不足。本文結(jié)合輸油管道水面溢油風(fēng)險特點(diǎn)，研究提出的“一河一案”編制工作程序，主要包括信息收集、環(huán)境風(fēng)險識別與評估、溢油攔截的及路線規(guī)劃、現(xiàn)場調(diào)研、溢油應(yīng)急物資要求評估等環(huán)節(jié)，其中，核心內(nèi)容是有效溢油攔截點(diǎn)的確定及溢油應(yīng)急物資的評估。陸上輸油管道“一河一案”編制以后，應(yīng)定期進(jìn)行演練，并根據(jù)實際情況及時修訂、完善，不斷提高環(huán)境應(yīng)急預(yù)案的實用性與可操作性。

圖3 第3攔截點(diǎn)示意

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