油罐事故泄露對區(qū)域水環(huán)境的影響及防治

南京國環(huán)科技股份有限公司 楊楊

某企業(yè)儲存大量柴油罐、汽油罐等，周邊河網(wǎng)發(fā)達(dá)，一旦油罐發(fā)生泄露，油品流入周邊水體，且隨著河流擴(kuò)散至區(qū)域關(guān)聯(lián)水體，對區(qū)域水環(huán)境將產(chǎn)生不利影響。

本文通過地表水模擬軟件預(yù)測分析該情景下引發(fā)的區(qū)域水環(huán)境影響。

當(dāng)前地表水模擬軟件有QTIS模型、QUAL模型系列、WASP模型、CEQUAL-W2模 型、BASINS模 型、EFDC模型、MIKE系列模型等。本文采用MIKE 軟件對油罐泄露進(jìn)行模型預(yù)測，分析油品匯入周邊水體24小時的運(yùn)移距離及到達(dá)河流交匯口進(jìn)一步影響區(qū)域水環(huán)境的時間。

一、預(yù)測方案

（一）預(yù)測因子

企業(yè)油罐主要為柴油罐、汽油罐等，根據(jù)事故狀況下的污染特征因子，故確定預(yù)測因子為石油類。

（二）預(yù)測內(nèi)容

油罐容積為10000m3，預(yù)測事故狀況下，油罐發(fā)生泄露，持續(xù)時間為30min，完全匯入周邊水體，石油類污染物濃度為760g/L。

（三）情景方案

由于石油類污染物在水中不易降解，主要以油膜形式對河流產(chǎn)生影響，故根據(jù)周邊水體近三年流量數(shù)據(jù)，以最不利情況考慮，選取近三年最大流量平均值67.60m3/s作為來水方案預(yù)測。

二、預(yù)測方法

油罐發(fā)生泄露，油品流入周邊水體時，表現(xiàn)為石油類污染物在河流中運(yùn)移，在水流的作用下，隨著時間的推移逐步擴(kuò)散至下游及關(guān)聯(lián)水系。由于本次模擬的納污水體為小型河流，結(jié)合相關(guān)河流水文資料，采用一維數(shù)值模型軟件MIKE11進(jìn)行預(yù)測，并采用以下模塊進(jìn)行描述：①HD模塊：描述收納水體水動力過程。②AD模塊：描述污染因子石油類污染物在河流中的擴(kuò)散過程。

（一）水動力模型

圣維南方程組作為一維非恒定水流運(yùn)動規(guī)律的基本方程，描述水動力模型運(yùn)用過程，其中的數(shù)學(xué)表達(dá)式如下：

式中，Q緊缺型人才為本次油罐泄露匯入水體的流量，A為該收納水體的河流斷面面積，q為周邊關(guān)聯(lián)水體的匯入，h為河流的水深，C為謝才阻力系數(shù)，R為水動力半徑，α緊缺型人才為動量系數(shù)。糙率n是水動力模型中的關(guān)鍵參數(shù)，反映模型水體的流速、流量、斷面、降雨等水文氣象多因素的影響。

水動力模塊采用Abbott-Ionescu求解河流模型各個節(jié)點(diǎn)中不同時間處的流量與水文，如下所示交替計算水位與流量：h點(diǎn)與Q點(diǎn)（如圖1）。

圖1 求解圣維南方程組的示意圖

（二）水質(zhì)模型

采用一維非恒定流對流擴(kuò)散的基本方程描述本次石油類污染物在河流中的擴(kuò)散過程，其表達(dá)如下：

式中，C為本次模擬石油類污染物的濃度指標(biāo)，D為本次收納水體的擴(kuò)散系數(shù)，Q緊缺型人才為河流的流量，A為河流斷面的面積，K為綜合衰減系數(shù)，C2為源匯項(xiàng)濃度，q為周邊關(guān)聯(lián)水體的匯入。

水質(zhì)模型中的關(guān)鍵參數(shù)有以下兩個：①擴(kuò)散系數(shù)D：反映收納水體對水質(zhì)的縱向混合影響，由水體自身流速、流量、斷面特征、河道形態(tài)等因素決定。②綜合衰減系數(shù)K：描述污染物因子進(jìn)入收納水體后，通過物理、化學(xué)、生化等多種，對其進(jìn)行吸附、沉降等復(fù)雜降解過程。

三、模型概化及參數(shù)選定

（1）模型概化。初始條件與邊界條件是解水動力模型與水質(zhì)模型的關(guān)鍵條件。初始條件為水動力與水質(zhì)模型的初始值，可以根據(jù)監(jiān)測報告的水文與水質(zhì)數(shù)據(jù)或模型計算數(shù)據(jù)確定。邊界條件也分為水動力與水質(zhì)模型的邊界條件，其中，水動力模型的邊界條件主要為上游邊界、下游邊界、沿岸邊界；水質(zhì)模型的邊界條件主要有上游匯入邊界、旁側(cè)入流邊界。

根據(jù)區(qū)域流域圖、河流斷面起始距、河床高程、上下游水文數(shù)據(jù)等，本次選取水文站為上游邊界，水泄站（水量點(diǎn)）為下游邊界，根據(jù)水文站段至水泄站段的距離約為77km，油罐發(fā)生泄露通過管網(wǎng)匯入河流的節(jié)點(diǎn)距離上游邊界5.2km。

（2）河床糙率的選取。參考相關(guān)流域的文獻(xiàn)資料，利用類比方法選取，本次模擬納污水體為小型河流，模型河床糙率可在該區(qū)域選取相關(guān)值，故本次模擬的河道曼寧系數(shù)取1/30。

（3）污染物質(zhì)的衰減系數(shù)。污染物消減系數(shù)可以根據(jù)例行或自行監(jiān)測數(shù)據(jù)中不同監(jiān)測點(diǎn)位的污染濃度反推計算，也可以通過相同區(qū)域水體或同類水文資料類比分析得出。本項(xiàng)目油罐泄露產(chǎn)生石油類污染物，雖然由于泥沙吸附等原因溶解性石油類污染物會有所減少，但本次預(yù)測以最不利條件考慮，將模型中溶解性石油類的衰減系數(shù)假設(shè)為0。

（4）縱向擴(kuò)散系數(shù)。研究中縱向擴(kuò)散系數(shù)參數(shù)取值過程包括如下三個步驟：①根據(jù)河流域相關(guān)水文資料分析河網(wǎng)的水文特征，分析考慮擴(kuò)散作用的影響因素，發(fā)現(xiàn)影響流域河網(wǎng)的擴(kuò)散作用相對較弱。②對比文獻(xiàn)資料，總結(jié)國內(nèi)類似流域河流的縱向擴(kuò)散系數(shù)取值，初步確定河流的縱向擴(kuò)散系數(shù)可能在0-5m2/s之間。③參考監(jiān)測數(shù)據(jù)的實(shí)測水質(zhì)數(shù)據(jù)率定參數(shù)，最終得到縱向擴(kuò)散系數(shù)應(yīng)取0.5m2/s。

四、預(yù)測結(jié)果及分析

在周邊水體近三年最大流量平均值下，將相關(guān)水文、水質(zhì)參數(shù)輸入模型，預(yù)測企業(yè)油罐發(fā)生泄露，石油類污染物以油膜的形式對周邊水體河的影響，預(yù)測結(jié)果見表1與圖2、圖3。

表1 河流油膜（石油類污染物）影響范圍

圖2 河流油膜（石油類污染物）影響范圍圖

圖3 河流油膜（石油類污染物）影響范圍圖

通過模擬結(jié)果，油罐發(fā)生泄露，油品通過排水溝直接匯入周邊水體，24h后油膜（石油類污染物）將到達(dá)河流水文站下游48.4公里，37.75h后油膜將初次到達(dá)河流交匯口，對區(qū)域水環(huán)境產(chǎn)生影響。

五、油品泄漏事故的應(yīng)急措施

溢油事故一旦發(fā)生，將對河流生態(tài)環(huán)境和生物資源造成嚴(yán)重危害，如若處理不及時還會發(fā)生爆炸，危及人身財產(chǎn)安全。為保護(hù)河流生態(tài)環(huán)境和生物資源，保障生命與財產(chǎn)安全，最大限度地降低油品泄漏事故產(chǎn)生的危害，建立了油品泄漏事故應(yīng)急預(yù)案。

（一）應(yīng)急隊(duì)伍建設(shè)

區(qū)域相應(yīng)主管部門應(yīng)籌建專業(yè)型應(yīng)急隊(duì)伍，區(qū)域企業(yè)給予支持，安排相應(yīng)的兼職應(yīng)急人員，并通過常態(tài)化、針對性的演練提高隊(duì)伍的應(yīng)急處置能力及成員之前的協(xié)調(diào)配合能力。

（二）應(yīng)急設(shè)備配置

根據(jù)區(qū)域地區(qū)企業(yè)主要存儲的油品種、類油物質(zhì)、水文氣象等因素，配置合適的應(yīng)急設(shè)備，相關(guān)企業(yè)自行配備的應(yīng)急設(shè)備清單應(yīng)在主管部門備案，并安排專人確保設(shè)備、器材等運(yùn)行良好，每年至少檢查一次。

（三）應(yīng)急演練

積極開展應(yīng)急演練，達(dá)到以下幾個方面的要求：

（1）應(yīng)急主管部門、協(xié)助部門及企業(yè)明確熟悉各自應(yīng)盡的職責(zé)。

（2）加強(qiáng)事故狀態(tài)下各個應(yīng)急反應(yīng)環(huán)節(jié)的高效協(xié)調(diào)及快速運(yùn)作的能力。

（3）檢查相關(guān)主管部門及企業(yè)應(yīng)急設(shè)備設(shè)施的運(yùn)行性能。

（4）暴露應(yīng)急狀況下各單位的不足之處，吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，及時提出整改措施。

（四）應(yīng)急處置辦法

（1）對于河流油品可能引發(fā)火災(zāi)、擴(kuò)散其他環(huán)境敏感脆弱流域的情況，可結(jié)合實(shí)際情況采用化學(xué)消除劑將其乳化分解，但要避免使用過量化學(xué)藥劑，加重環(huán)境污染。

（2）對于重油持久性油類如柴油、燃料油等，可以用撇油器、油拖把、油拖網(wǎng)、吸油材料等多種方式進(jìn)行回收利用。

（3）對于回收油及油污廢棄物處置，應(yīng)結(jié)合河流兩岸及河流具體情況，制定具有針對性的清污方案，回收油可繼續(xù)使用，油污廢棄物應(yīng)按照危廢管理，不得隨意丟棄，及時交由危廢單位妥善處置。

（五）應(yīng)急反應(yīng)

（1）油罐泄露發(fā)生油品流入周邊水體時，及時將事故發(fā)生的時間、地點(diǎn)、基本情況匯報主管部門。

（2）主管部門根據(jù)應(yīng)急預(yù)案動員專家組、行動組等，并在現(xiàn)場指揮調(diào)度。

（3）專家組根據(jù)實(shí)際情況及相關(guān)資料確定應(yīng)急反應(yīng)時間、處理措施等。

（4）行動組采取應(yīng)急措施避免區(qū)域水環(huán)境的進(jìn)一步惡化，并配合應(yīng)急救援隊(duì)伍開展清污作業(yè)等。

（5）應(yīng)急工作完成后，根據(jù)油罐泄漏事故的實(shí)際情況提交事故說明，查清事故起因。

六、小結(jié)

通過MIKE11軟件模擬油罐泄露流入周邊水體引發(fā)的區(qū)域水環(huán)境影響，確定河流中油膜24小時的運(yùn)移距離及達(dá)到河流交匯口的時間，以此初步制定相關(guān)應(yīng)急預(yù)案，為后面的區(qū)域環(huán)境污染防治工作的展開提供理論依據(jù)。