自航耙吸挖泥船冰期施工溢油防控措施

苗士勇，宋子路

（神華上航疏浚有限責(zé)任公司，河北 滄州 061113）

0 引言

自航耙吸挖泥船因其具有良好的航行性能，可以自航、自載、自卸，并且在工作中處于航行狀態(tài)，不需要定位裝置，施工效率受外界干擾較少，在越來越多的疏浚項(xiàng)目中得到廣泛使用。在疏浚施工中，往往是施工船舶與進(jìn)出港營運(yùn)船舶共存作業(yè)，存在較大碰撞風(fēng)險(xiǎn)，該情況對生產(chǎn)繁忙港口尤為明顯。冬季施工中，由于可視條件較差且持續(xù)時(shí)間長、大風(fēng)天氣較多，加上海冰的存在給船舶操作帶來較大難度，船舶在碰撞事故發(fā)生后亦或是在較厚海冰撞擊下極易出現(xiàn)溢油事故。同時(shí)，海冰亦對后期的清理工作帶來較多困難。

目前國內(nèi)有關(guān)學(xué)者對海上結(jié)冰期溢油情況進(jìn)行了多角度研究，對在海上石油開采平臺溢油、冰期溢油回收等研究方面取得了較多成果。邱大洪[1]在冰期溢油清理理論、試驗(yàn)研究方面做出了前瞻性預(yù)測。李志軍[2]等對渤海和黃海海域冰期不同外界狀態(tài)下的原油泄露處理方式結(jié)果做了分析。王鵬[3]等建立渤海的冰區(qū)溢油數(shù)值預(yù)報(bào)模型，對海上環(huán)境因素影響進(jìn)行了研究。王鵬[4]等探討了不同冰水混合條件溢油探測技術(shù)，為冰區(qū)溢油探測設(shè)備發(fā)展提供了思路。包木太[5]等研究了消油劑處理海上溢油過程中溫度、鹽度等環(huán)境因素的影響。牛志剛[6]等對冰期海上溢油的檢測和預(yù)測技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)和展望。黃焱[7]等采用試驗(yàn)方法對渤?？赡馨l(fā)生的冰期溢油進(jìn)行模擬，研究了冰期油層的特性變化。以往的研究主要集中在海上油田在海冰破壞作用下發(fā)生的溢油事故，對疏浚船舶這類作業(yè)中存在特殊風(fēng)險(xiǎn)的載體海上溢油事故防控措施鮮有提及，國內(nèi)外在該方面的研究工作亦甚少。

1 耙吸船冰期疏浚作業(yè)的溢油風(fēng)險(xiǎn)分析

渤海灣作為國家北方煤炭集散港口群聚集地，存在大量運(yùn)輸船舶。尤其神華黃驊港作為目前國內(nèi)最大煤炭運(yùn)輸港，營運(yùn)船舶與在港施工的疏浚船舶交叉作業(yè)，存在較大的碰撞、溢油風(fēng)險(xiǎn)。

耙吸船疏浚操作過程流程如下：

1）施工船舶航行到施工區(qū)域附近做好施工準(zhǔn)備，船舶上線后浚工員放耙至海底，同時(shí)機(jī)艙泥泵開啟，疏浚土在耙頭作用下稀釋為泥漿后由泥泵吸進(jìn)泥艙。

2）泥艙裝滿后施工船舶繼續(xù)施工并開始溢流，低濃度泥漿自溢流口溢出船外，待船舶吃水達(dá)到要求后起耙停泵停止挖泥。

3）施工船舶重載狀態(tài)駛向拋泥區(qū)拋泥或到指定吹填位置。

4）施工船舶駛進(jìn)拋泥區(qū)坐標(biāo)范圍后打開艙底泥門卸泥，或駛到吹填位置附近拋錨待船舶定位后實(shí)施吹填作業(yè)。

5）施工船舶輕載狀態(tài)返回施工區(qū)段。

耙吸船在挖泥狀態(tài)下，船舶機(jī)動能力受到限制，對周邊進(jìn)出港船舶及漁船等產(chǎn)生的緊急情況不能做出及時(shí)反應(yīng)。此外，由于其施工設(shè)備維護(hù)需要且受限于其自身結(jié)構(gòu)形式，耙吸船甲板存放較多潤料，遇到較大風(fēng)浪或遭受劇烈撞擊時(shí)存在較大散落風(fēng)險(xiǎn)。

與原油相比，疏浚船舶用油基本屬于輕質(zhì)燃油，泄漏后在低溫下不易凝聚、漂浮性較強(qiáng)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，黃驊港地區(qū)出現(xiàn)海冰以厚度較小的浮冰居多，船舶油料泄露后可沿浮冰裂隙快速蔓延，且輕質(zhì)燃油漂浮帶油層較薄，蔓延面積亦較廣。

2 溢油防控措施

2.1 溢油前的預(yù)防措施

1）提高船舶施工人員的防范意識

做好前期預(yù)防工作是避免船舶溢油事故發(fā)生或減輕船舶溢油災(zāi)害的的最有效措施。以往疏浚船舶施工過程中，船舶駕駛員及浚工員將主要精力放在船舶航行安全和施工質(zhì)量方面，對自身船舶油艙特點(diǎn)、潤料布置形式、船舶溢油可能性缺少有效認(rèn)知。因此應(yīng)首先對耙吸船的溢油條件進(jìn)行定義，對溢油出現(xiàn)的情況、位置和后果進(jìn)行必要的分析，并在此基礎(chǔ)上提高全員的防范意識。

2）提高操作技能

多數(shù)事故的發(fā)生是由于對作業(yè)環(huán)境的認(rèn)知深度和操作技能的熟練程度不足而引起。所以施工船舶駕駛員、浚工員應(yīng)在疏浚作業(yè)中改變操作理念，充分了解海冰條件下船舶操作要領(lǐng)，通過合理措施提高耙吸船作業(yè)技能、改善施工環(huán)境，是避免溢油事故的重要措施。

3）制定溢油防控預(yù)案

在所有疏浚工程開工展布前，必須制定詳盡的預(yù)案，以便指導(dǎo)溢油事故的防控和救助。

2.2 溢油后的控制措施

1）首先控制溢油源頭，將溢油船舶就近拋錨，利用圍油欄將溢油船舶圍擋，控制泄露油料繼續(xù)擴(kuò)散。

2）對溢油船舶開展緊急搶修，可能時(shí)進(jìn)行有效的破艙油料轉(zhuǎn)移。

3）油污漂浮帶活動區(qū)域跟蹤監(jiān)測

準(zhǔn)確開展溢油漂浮帶跟蹤及監(jiān)測是采取控制及清理措施的前提，目前常用的方法有：

淤浮標(biāo)定位。該方法通過對漂浮帶隨潮流的運(yùn)動軌跡來跟蹤溢油的運(yùn)動。該方法對凝結(jié)性好，不易在冰區(qū)擴(kuò)散的原油能起到較好定位效果，對輕質(zhì)燃油漂浮帶位置反應(yīng)效果則不具代表性。

于雷達(dá)監(jiān)測跟蹤。通過航海雷達(dá)采集到的冰期溢油海平面圖像的分析和處理，區(qū)分辨別海冰和油膜，獲取海冰和溢油的分布。

盂衛(wèi)星圖像跟蹤。利用衛(wèi)星圖像判斷海冰分布和油膜實(shí)時(shí)分布，但對疏浚船舶這類溢油量較小的油膜分布不易發(fā)現(xiàn)。

榆人為跟蹤。通過拖輪等設(shè)施由專人跟蹤溢油區(qū)的運(yùn)動，該方法缺點(diǎn)是對較小規(guī)模溢油所付出的成本較高。

虞數(shù)值模擬跟蹤。利用數(shù)值模擬預(yù)測海冰在潮流輸運(yùn)作用下運(yùn)動軌跡，結(jié)合處理人員現(xiàn)場探測確定漂浮帶位置。

3 溢油后的處理

溢油事故發(fā)生后主要處理原則為回收利用，特殊條件下亦可采取現(xiàn)場焚燒的方法。結(jié)合冰期溢油特點(diǎn)并考慮利用疏浚施工船舶的功能，耙吸式挖泥船疏浚施工遇到溢油事故可采取的處理措施有：

1）利用大型圍油欄在外圍將所有漂浮油料海域進(jìn)行圍擋，利用油氈等物資進(jìn)行吸附。

2）利用耙吸船自身疏浚功能回收海面油層。具體操作為：將耙臂呈傾斜狀、彎管略高于耙頭伸出弦外下放，將彎管對準(zhǔn)泥泵吸口，耙臂略水平放置，此時(shí)耙管內(nèi)充滿水，此過程稱為吸口到位（如圖1）；收緊耙頭絞車使耙頭抬升至海平面附近；啟動泥泵，利用耙吸船泥泵抽吸功能將漂浮的油料吸到自帶泥艙儲存進(jìn)行后處理。該方法充分利用了耙吸船自身疏浚功能優(yōu)勢，在海冰為碎冰條件下可基本將漂浮帶完全吸進(jìn)泥艙內(nèi)。

圖1 吸口到位Fig.1 Suction in place

3）利用絞吸挖泥船清理溢油。在海冰較厚且單塊面積較大情況下，可調(diào)遣絞吸式挖泥船到溢油區(qū)圍油欄外開工展布，利用絞吸船絞刀頭破冰，同時(shí)將漂浮帶油料通過吹填管線輸送到岸或是泥駁儲存。絞吸式挖泥船的吹距一般在5~15 km范圍，對離岸較近的溢油區(qū)漂浮帶且附近具備短距離調(diào)遣絞吸船時(shí)可考慮采用此方法。見圖2所示。

圖2 絞吸式挖泥船F(xiàn)ig.2 Cutter suction dredger

4）小范圍溢油、擴(kuò)散面不大的情況下，在利用圍油欄將溢油區(qū)緊急圍擋后，可采用直接燃燒法，與原油相比耙吸船用油為輕質(zhì)油，容易點(diǎn)燃且燃燒更加充分，遺留殘?jiān)^少。該方法局限性為焚燒對環(huán)境的污染較大。

4 結(jié)語

自航耙吸挖泥船冰期施工面臨著較多的溢油風(fēng)險(xiǎn)因素，避免及減輕溢油事故影響的主要措施為前期預(yù)防和提高船舶駕駛?cè)藛T的操作技能。

結(jié)合現(xiàn)有疏浚施工船舶自航耙吸挖泥船和絞吸式挖泥船的疏浚施工工藝，提出一種新的自航耙吸挖泥船冰期溢油事故處理方法，同時(shí)也可應(yīng)用于其他類型冰期溢油事故的處理。