長輸管道穿(跨)越江河段泄漏應急處置探討

鐘 漢

(中國石化塔河煉化公司安全環(huán)保處，新疆庫車 842000)

隨著我國管道建設(shè)事業(yè)的發(fā)展，長距離管道建設(shè)工程不斷擴張，管道所經(jīng)過的地域及條件也越來越復雜。特別是長輸管道穿(跨)越江河也越來越多，管道因各種原因發(fā)生泄漏的風險越來越高，影響越來越大[1]。因此，加強長輸管道穿(跨)越江河段泄漏應急處置工作的研究，防止管道泄漏而導致水體污染擴大，有很強的現(xiàn)實需要。

1 應急處置工作存在的問題

1.1 應急救援設(shè)施準備不足導致事故初期的現(xiàn)場處置手段不多

應急救援物資和器材配備不科學和不完善，不能滿足應急救援的需要是應急救援中的大忌，可能延緩救援進度甚至引發(fā)事故的擴大。例如在某石油公司大連“7·16”事故中，在突發(fā)供電中斷的情況下，現(xiàn)場未設(shè)置備用發(fā)電設(shè)備，由消防官兵冒生命危險強行手動關(guān)閉直徑為1 m輸油管道的截斷閥門，浪費了大量的時間，間接導致了事故的擴大，影響了救援的進度。

1.2 應急處置措施缺乏針對性

應急處置措施是由事故發(fā)生的種類、地點和環(huán)境、時間、事故演變過程的差異而變化的，但有些企業(yè)的應急處置措施千篇一律，缺乏針對性。例如，同樣是穿(跨)越江河段的管道泄漏事故，在不同類型的河流采取的處置方法不盡相同，這就要求企業(yè)在制定應急處置措施時，必須緊緊圍繞現(xiàn)場可能發(fā)生的事故狀況和任務(wù)來制定應急處置方案。

1.3 應急處置措施可操作性不強

有的企業(yè)應急處置措施不能提供詳細、具體的應急指導，在受到緊急情況的干擾下，手足無措，甚至出現(xiàn)錯誤的行為。

1.4 應急處置措施缺乏連續(xù)性

應急處置措施應包括初期響應、應急擴大及恢復等階段，有些企業(yè)制定的應急處置措施缺少隨事故擴大或發(fā)展而相應變化的情況。

2 長輸管道穿(跨)越江河段泄漏應急處置方法

面對逐年上升的石油污染事件，很多企業(yè)都建立了相關(guān)的溢油應急反應體系，成立了各類溢油應急組織，一旦發(fā)生水體污染事件、事故，可快速、有效地對泄漏的油品進行圍控和清除。某石化公司在應急處置2013年“1·13”湛茂管道泄漏時，采取了“快速反應、攔河筑壩、分段圍控、立體回收、置換清污”等措施，有效控制了污染的擴散，徹底清除了溢油，收到了很好的效果，也為其他企業(yè)今后假如發(fā)生穿(跨)越江河段管道泄漏的應急處置，積累了很多寶貴經(jīng)驗。

按照“有效圍控、徹底除污”的原則，對穿(跨)越江河段管道泄漏的應急處置措施可歸納為“圍、攔、筑、控、收、清”，具體如何運用這6項應急處置措施，應視河流的水面寬度、岸灘、水深、流速等特征和泄漏點周圍環(huán)境，以及應急泄漏量的大小，還有應急處置過程中的不同階段而定。

2.1 圍

管道發(fā)生泄漏事件后，應在最短時間內(nèi)采取有效的方法控制泄漏油品流入下游河流，避免環(huán)境污染事態(tài)的進一步擴大。采取“圍”的方法，其目的就是把所有溢出的油品盡可能圍控在一定范圍內(nèi)，避免其擴散。一般有以下幾種工況：

2.1.1溝渠、小溪處發(fā)生泄漏的圍堵

若溝渠、小溪內(nèi)干涸無水，直接在漏油點下游低洼處筑實體壩將溝渠、小溪閘死；在泄漏點附近若有廢棄的坑礦或更大的干涸溝渠等，同時開挖導油溝至此存油。還應根據(jù)泄漏點及兩側(cè)的高差，估算可能泄漏的油量。若溝渠、小溪有水，應在泄漏點下游低洼處筑控制壩(堰)。

2.1.2較大河流處發(fā)生泄漏的圍堵

若管道在常年流水的較大型河流穿(跨)越處發(fā)生泄漏事件，應進行布設(shè)圍油欄攔堵。

2.1.3岸上發(fā)生泄漏的圍堵

若管道在離溝渠、小溪及河流等水域較遠的地方發(fā)生泄漏，應首先考慮地形地勢，在地勢低洼處且易流向附近溝渠、小溪或河流的部位砌筑實體壩，壩體高度不宜小于1.5 m。同時在遠離水域的部位挖集油坑和導油溝。壩體材料宜就地取材，夯實堅固。集油坑及實體壩圍起來的容積應能滿足油品泄漏量在油槽車到來之前的存放，應在集油坑和導油溝內(nèi)敷設(shè)防滲塑料布。

采取“圍”的辦法能夠有效地消除溢油的擴散，一般對于管道泄漏發(fā)生的早期，泄漏量不大時有較好的效果，特別是適用于小型河流、小溪、溝渠以及河岸陸地上的溢油應急處置。整體效果如圖1所示。

圖1 岸上發(fā)生泄漏的圍堵示意

2.2 攔

泄漏油品進入水面較寬的河流后，應采用圍油欄進行攔截收油工作。圍油欄種類一般有籬笆式和窗簾式，窗簾式圍油欄又分為固體浮子、充氣浮子和岸灘型圍油欄。圍油欄布設(shè)需在河道兩岸打堅固的鋼樁、木樁或利用已有的樹木等，圍油欄與河道的夾角跟河水的流速有關(guān)，流速越大，夾角越小，夾角一般應控制在15°～60°之間[2]。圍油攔的布設(shè)方法主要有以下幾種。

2.2.1河道順直(河寬<50 m)處的布設(shè)方法

采用紊流欄、導流欄和收油欄組合的形式，能夠快速將溢油集中到固定收油點上，如圖2所示，圍油欄根據(jù)水流速及溢油量選擇規(guī)格型號。

圖2 河道順直(河寬<50 m)處的布設(shè)示意

2.2.2河道順直(河寬>50 m)處的布設(shè)方法

對于河面寬度大于50 m 的河流，采用雪佛龍結(jié)構(gòu)形式布設(shè)，或采用階梯式結(jié)構(gòu)布設(shè)，如圖3所示，此方法可有效將溢油引導到河流兩岸[3]。

圖3 河道順直(河寬>50 m)處的布設(shè)及階梯引導式圍油欄布放示意

2.2.3河道彎道處的布設(shè)方法

河道彎道處的布設(shè)可利用河道的彎度及水流運動的軌跡，在河灣水流平靜處將溢油快速收集到岸邊回收。

采取“攔”的辦法一般針對管道溢油已經(jīng)直接進入河面，無法再在岸邊陸地上進行圍堵，而且河面較寬，泄漏的油品導致的水體污染已經(jīng)開始快速蔓延，此時適宜用“攔”的辦法，快速控制事態(tài)的發(fā)展。

2.3 筑

泄漏油品進入溝渠、小溪、小型河流等水域后，應采取筑壩方式進行攔截。筑壩的材料應就地取材，常用的有泥土、沙袋、雪、木板、草木、活性炭等，筑壩的方法及其適用范圍如下。

2.3.1實體壩

壩體頂寬一般不宜小于1.5 m，壩體底寬不宜小于2.5 m，且滿足土體放坡系數(shù)要求(放坡系數(shù)不宜低于1∶0.5)，迎水面設(shè)置塑料布防止油品滲透。適用于干涸的溝渠及小溪(尤其在管道泄漏處)。

2.3.2控制壩(堰)

壩體尺寸同實體壩，與實體壩不同的是增加了倒置過水管，過水管出口高度不應高于河岸高度，過水管的設(shè)置一定要滿足河流的泄流量，否則易導致潰壩。適用于在水面寬度20 m以下的河流、溝渠及小溪(尤其在管道泄漏處)筑壩。如圖4所示。

圖4 控制壩(堰)示意

2.3.3活性炭壩

活性炭壩必須以橋梁為依托，用φ50的鋼管沿橋邊搭成腳手架形式，高度與橋欄桿持平。兩排鋼管凈間距為0.8 m，鋼管與鋼管凈間距為1 m，沿鋼管高度方向每隔1 m用φ50鋼管將打入河床的鋼管橫向連接在一起，兩排鋼管中間放入鋼制吊籃，吊籃用φ10鋼筋制作，鋼筋之間間隔0.2 m，吊籃尺寸為長×寬×高=1 m×0.6 m×1 m，吊籃四周及底部用不大于150目的鐵網(wǎng)圍住，吊籃中間放入活性炭，腳手架頂部栓繩吊住吊籃，便于活性炭的更換。適用于水面溢油的后期處理，主要是凈化水質(zhì)。如圖5所示。

圖5 活性炭壩示意

2.3.4草垛壩

以草垛(玉米秸捆)為原料進行筑壩攔截，壩體寬度不宜小于2.0 m，壩體要緊密結(jié)實，以小橋、樹樁等堅固的構(gòu)筑物為支撐進行筑壩。適用于管道泄漏初始，專用搶險物資到來之前，且水面寬度不宜大于10 m的溝渠、小溪及河流。

2.4 控

“控”是溢油回收的輔助性措施，是指通過對水源的控制，為溢油回收和控制污染擴散創(chuàng)造更好的條件。穿(跨)越江河的管道發(fā)生泄漏事件后，應立即與管道途經(jīng)相關(guān)水域的河道管理部門取得聯(lián)系，充分利用河道上的閘門，控制好水位，便于溢油回收。

a)控制好溢油逃逸路線上河流相關(guān)水閘(包括管道泄漏點上游的水閘)，根據(jù)上游來水量合理控制，即保證水位不漫過水閘導致溢油下泄，又不因為放水過多致使收油工作艱難。

b)盡可能關(guān)閉所有向溢油逃逸河流匯集的其它河流上的水閘，在水系發(fā)達地區(qū)，可通過關(guān)閘倒閘等分流水量，降低流速，緩解收油壓力。

c)在無水閘的河流上，可采用“筑”中的方法，對不重要的河流筑壩閘死。

2.5 收

“收”是收納的意思，泄漏油品及其所污染的水、固體雜質(zhì)等因其數(shù)量的不同，被控制的環(huán)境和區(qū)域不同，以及本身物理性質(zhì)的差異等原因，如何將其收納到安全的地方，是處理溢油工作的重要環(huán)節(jié)。熟練掌握收油設(shè)備、機具和物資的屬性，并與現(xiàn)場實際有機結(jié)合是決勝這一環(huán)節(jié)的關(guān)鍵。回收油品的設(shè)備主要包括泵、真空收油機、水上收油機、吸油欄、吸油氈、凝油劑。每一種設(shè)備都有對應的溢油工況。

2.5.1泵

溢油回收泵適用于倒運或回收陸上被圍堵在一定范圍內(nèi)，相對量較大、較集中的泄漏油品。采用可對原油、成品油、含油泥漿等進行作業(yè)的防爆型泵類，具體應結(jié)合泄漏油品的物理特性(黏度、揮發(fā)性等)選擇適合參數(shù)的泵及其附件。選擇可直接利用或易于現(xiàn)場修筑的地方，便于泵類及其配套設(shè)備、裝運泄漏油品的容器進出現(xiàn)場作業(yè)，合理布放作業(yè)面和收油設(shè)備。應綜合考慮油罐車、輕便儲油罐或儲油囊的位置、泵的吸程是否滿足、泵吸入口是否能將大多數(shù)油品倒空到該處、是否存在即使經(jīng)過現(xiàn)場修筑也無法將油品直接泵入罐車，需要多臺泵、罐接力倒運裝車等各種因素。對于泄漏量較大、水面上的油層厚度大于3 cm的現(xiàn)場回收，可在岸邊再挖一個集油坑，將水面上的油品直接引入坑內(nèi)，引流渠的溝底高度與水面平齊。將集油坑內(nèi)的油品直接用泵排油入罐。

2.5.2真空收油機

真空收油機適用于陸上分散在灘涂、巖石、坑壁等無法集中的油品和油泥；還可配合水上鏟式收油頭和收油機，回收介于收油機和吸油氈兩種設(shè)備能力之間的黏度較小的淺水面的溢油。陸上集油坑內(nèi)的溢油在泵無法繼續(xù)回收的情況下，首選利用真空收油機直接抽吸進行回收。也可向坑內(nèi)適當注水，使油品漂浮后，在表層回收。在靜水或河灣水流較緩、較淺、雜草叢生的區(qū)域，亦適合采用真空吸油機。

2.5.3水上收油機

水上收油機一般有輪鼓式、毛刷式、蝶式及繩式等。在泄漏油品圍控時應提前考慮為收油設(shè)備收油創(chuàng)造有利條件，重點是做好收油點選擇和現(xiàn)場布置。

收油點選擇要考慮：收油設(shè)備、人員便于快速到達，首先優(yōu)先選擇“一河一案”中的已經(jīng)確定的攔截點；其次考慮與公路的距離、選擇能快速構(gòu)筑現(xiàn)場作業(yè)條件的有利地點；再次選擇水流較平緩，油品不易逃逸的河段，兼顧人員較少相對安全等因素。

現(xiàn)場布置要考慮：雜物攔截柵的設(shè)置應確保水上雜物被攔截，滿足收油機不卡堵、下游圍油欄攔油效果不受影響；滿足漂浮雜物回收到環(huán)保防滲的固體雜物坑內(nèi)，同時坑內(nèi)靠近較低一側(cè)設(shè)有集油小坑，及時將空出的油水以及收油機回收的溢油直接收納到罐車、移動油囊或輕便儲油罐中?，F(xiàn)場布置如圖6所示。

2.5.4吸油欄、吸油氈聯(lián)合吸油

在油層較薄、收油機回收效果不好的時候，應考慮采用吸油氈和吸油欄進行吸附，設(shè)置的吸附點應優(yōu)先考慮有橋梁的河段，亦可利用圍油欄制造靜水區(qū)，在上游投放吸油氈，增大吸收效果且便于打撈，吸油氈和吸油欄的處理按照固體雜物的處理方法處置。

2.5.5凝油劑

在靜水、油層薄和相對面積較小的區(qū)域，宜選擇采用凝油劑進行油品回收。同時采用船只和吸油欄配合作業(yè)。

2.6 清

“清”是指對溢油的清理、清除，一般采取的方法有物理法、化學法、生物法3種。無論采用哪一種方法，都必須符合國家的有關(guān)規(guī)定，在可控的范圍內(nèi)結(jié)合其他方法一起使用。

圖6 中型河流現(xiàn)場布置示意

2.6.1消油劑結(jié)合活性炭壩清油

在橋上或水閘上游人工拋撒消油劑處理殘余油花。消油劑的使用應嚴格遵守國家有關(guān)法規(guī)。同時在橋上或水閘下游適當河段修筑活性炭壩，以進一步提高油品清理效果。

2.6.2燃燒或焚燒

使用便攜式多用途焚化爐處理少量的固體油污物，大量的固體油污物運至化工垃圾場焚燒處理。對于水面油品不易回收時，使用耐火圍油欄將油品圈圍至水流平穩(wěn)且周邊環(huán)境空曠的河段點燃。燃燒法相對其他油品回收方法能較好地保護環(huán)境且費用較低。

2.6.3細菌降解

對清理完的河道和土地，可利用嗜油性細菌將殘余污油進行生物降解。

3 結(jié)語

基于長輸管道穿(跨)越江河段泄漏應急處置工作的實際，在總結(jié)歸納的基礎(chǔ)上，通過引入2013年“1·13”湛茂管道泄漏應急處置工作的實踐，證明了采取“圍、攔、筑、控、收、清”六字應急處置措施，能夠快速、高效應對穿(跨)越江河段油氣管道泄漏，對防止同類型的管道泄漏事件而導致水體污染事故擴大,起到有益的參考作用。

[1] 王淑霞. 油氣長輸管道河流穿越風險分析[J]. 油氣田地面工程，2008， 27 (7)：54-55.