石油管道運(yùn)輸造成的水環(huán)境污染事故應(yīng)急處置及主要應(yīng)急工程修筑應(yīng)用

曹 興

（甘肅省生態(tài)環(huán)境應(yīng)急與事故調(diào)查中心，甘肅 蘭州 730000）

關(guān)鍵字：石油管道；水環(huán)境污染；應(yīng)急處置；應(yīng)急工程；修筑應(yīng)用

隨著城鎮(zhèn)化和經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，我國(guó)石油開采力度不斷加大，石油的儲(chǔ)運(yùn)建設(shè)規(guī)模也隨之?dāng)U增[1]。采用管道長(zhǎng)距離運(yùn)輸石油具有運(yùn)輸方式簡(jiǎn)單、不需要專門運(yùn)輸設(shè)備及交通工具等優(yōu)點(diǎn)，成為我國(guó)大范圍、長(zhǎng)距離石油輸油主要方式。但長(zhǎng)輸油管道一旦發(fā)生穿孔、破裂及凝管等事故，輸送油品泄露進(jìn)入水體將造成水體污染，需采取緊急應(yīng)急措施予以處置。2011-2018 年，甘肅省突發(fā)水污染事故24起，其中長(zhǎng)輸油管線破裂引起的突發(fā)水污染事件4起。

梳理分析國(guó)內(nèi)河流油污染事件現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置技術(shù)研究，許多學(xué)者均針對(duì)活性炭吸附技術(shù)、防擴(kuò)散技術(shù)、水利調(diào)蓄工程技術(shù)、應(yīng)急監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)等單個(gè)技術(shù)進(jìn)行了研究[2-8]，缺乏多種應(yīng)急處置技術(shù)綜合運(yùn)用的系統(tǒng)研究，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處置中至關(guān)重要的攔截壩、活性炭吸附壩、引流導(dǎo)流渠等應(yīng)急措施的應(yīng)用研究尚屬空白，明顯落后于實(shí)際需要。各地在此類事件應(yīng)急處置中因缺乏成體系研究及技術(shù)指導(dǎo)，往往是依靠經(jīng)驗(yàn)或者現(xiàn)場(chǎng)“發(fā)明”，嚴(yán)重制約應(yīng)急處置效率，難以應(yīng)對(duì)重大河流油類污染事件，是困擾此類事件應(yīng)急處置的主要問題之一。

1 先期處置

先期處置是指事故發(fā)生后事發(fā)單位啟動(dòng)突發(fā)環(huán)境事件應(yīng)急預(yù)案，采取切斷或者控制污染源以及其他防止危害擴(kuò)大的必要措施，同時(shí)也包括及時(shí)向可能受到危害的單位和居民通報(bào)，向事發(fā)地縣級(jí)以上環(huán)境保護(hù)主管部門報(bào)告[10]。事發(fā)單位第一時(shí)間組織應(yīng)急人員做好安全防護(hù)后進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)開展人員搶救、停輸、堵漏、消除隱患、設(shè)定警戒區(qū)及警戒標(biāo)志、破損管道搶修等先期處置工作，控制泄漏油品不進(jìn)入水體或減少進(jìn)入水體油量，防止污染形勢(shì)擴(kuò)大。

（1）停輸：迅速關(guān)閉斷裂段最近兩端閥門。當(dāng)有油品大量外泄時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)總指揮根據(jù)泄漏情況，通知井站人員迅速停泵，停止輸送油品，關(guān)閉輸油閥門。

（2）堵漏：組織搶修組按泄漏部位特點(diǎn)到事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)帶壓堵漏。針對(duì)管道泄漏點(diǎn)的不同類型采用不同堵漏方法。①管道穿孔處理方法是管道降壓后，先用木楔把孔堵死，然后帶油外焊加強(qiáng)板，或在漏點(diǎn)處貼壓內(nèi)襯耐油膠墊的鋼板，用卡具在管道上卡緊，然后進(jìn)行補(bǔ)焊。②管道破裂處理的方法，對(duì)于小裂縫，可用帶引流口的引流堵漏器，封堵時(shí)將管道的漏油從封堵器的引流口引出，以便進(jìn)行管道封堵補(bǔ)焊，管道補(bǔ)焊好后，將引流口用絲堵封閉。對(duì)于不規(guī)則裂縫，可用由內(nèi)襯耐油橡膠墊和薄鋼板構(gòu)成的“多項(xiàng)絲”封堵器進(jìn)行封堵。對(duì)于需要更換管段、閥門等裂縫比較大的管道事故，可以使用DN 型管道封堵器進(jìn)行封堵，截?cái)嘤土?，進(jìn)行作業(yè)。③凝管事故處理的方法，處于初凝階段時(shí)，采用升溫加壓的方法頂擠，當(dāng)管道開孔泄流后，管內(nèi)輸油量仍繼續(xù)下降，管道將進(jìn)入凝結(jié)階段，再頂擠。

（3）現(xiàn)場(chǎng)防消除隱患：石油易揮發(fā)的性質(zhì)致使周圍環(huán)境中可能存在較高濃度的易燃易爆氣體，要防止爆炸或燃燒造成搶險(xiǎn)人員傷亡及事故持續(xù)擴(kuò)大化。在液體流散區(qū)域內(nèi)和蒸汽擴(kuò)散范圍內(nèi)要徹底消除火種、切斷電源。對(duì)搶修現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全面徹底的檢查，確認(rèn)沒有火種及其他隱患后進(jìn)行應(yīng)急處置和環(huán)境治理。

（4）現(xiàn)場(chǎng)消防：將搶修車輛和設(shè)備放置在上風(fēng)口。若事故現(xiàn)場(chǎng)有爆炸燃燒情況，請(qǐng)求當(dāng)?shù)叵狸?duì)，配備一定數(shù)量的、性能可靠的、符合油品滅火功能要求的消防器材或消防車。若現(xiàn)場(chǎng)有火災(zāi)發(fā)生時(shí)，滅火時(shí)禁止使用水噴射法滅火，應(yīng)采用能控制石油繼續(xù)燃燒的滅火劑進(jìn)行滅火，比如常見的干粉滅火劑。

（5）動(dòng)火作業(yè)操作坑：開挖搶修動(dòng)火作業(yè)用的操作坑（有水的地方做水筑壩），動(dòng)火作業(yè)操作坑要符合下列要求：①操作坑應(yīng)足夠大，保證搶修人員的操作和搶修機(jī)具的安裝及使用；②操作坑設(shè)集油坑，使搶修人員操作方便；③操作坑與地面之間設(shè)人行通道，通道設(shè)置在動(dòng)火點(diǎn)的上風(fēng)向，其寬度不小于1m，通道坡度不大于30°。若操作坑距有油水的溝渠比較近，在靠近有油水的一邊設(shè)置防火墻。

（6）清除油泥：當(dāng)埋地管道較深有地道時(shí)，應(yīng)將離動(dòng)點(diǎn)周圍處至少5m 的地道破壞，挖走地道內(nèi)的油泥，并將挖開的地道口用新土堵嚴(yán)實(shí)，要用油氣檢測(cè)儀反復(fù)檢測(cè)，確認(rèn)其油氣濃度在安全的范圍之內(nèi)才可以用火，避免在動(dòng)火過程中發(fā)生爆炸坍塌傷人事故。

（7）室內(nèi)搶修：當(dāng)在閥室內(nèi)進(jìn)行搶修時(shí)，打開所有門窗，清理干凈房?jī)?nèi)的油品，然后撒上干粉。

（8）管線支固：當(dāng)管線穿過固定墩里的管道，因腐蝕穿孔需搶修時(shí)，在砸掉固定墩之前，在固定墩前或后找一個(gè)合適位置將管線固定、支撐牢固，避免管道失去支撐和固定后出現(xiàn)倒塌或變形。

（9）“大火”試驗(yàn)：當(dāng)油品停止泄漏時(shí)，用油氣檢測(cè)儀檢測(cè)操作坑及周圍的油氣濃度，確認(rèn)在安全的抽氣濃度范圍之內(nèi)并進(jìn)行“大火”試驗(yàn)（在現(xiàn)場(chǎng)油氣濃度最高點(diǎn)放置可燃?xì)怏w爆炸箱，爆炸箱箱體是尺寸為500mm×500mm×700mm 五個(gè)加強(qiáng)的有機(jī)玻璃面和一個(gè)爆炸的泄壓面構(gòu)成的長(zhǎng)方體，點(diǎn)火前打開箱體，使得箱體內(nèi)油氣濃度與外界環(huán)境一致，封閉點(diǎn)火，觀察箱體內(nèi)有無燃燒、爆炸發(fā)生），避免燒傷搶修人員及圍觀或拾油的群眾，開始焊接。

2 應(yīng)急處置

當(dāng)泄漏油品進(jìn)入水體后，在采取上述先期處置措施基礎(chǔ)上，應(yīng)按照“三級(jí)防控”應(yīng)急處置要求，采取防擴(kuò)散措施和消除污染物措施，將污染控制在一定水域范圍內(nèi)，不匯入下一級(jí)河流。同時(shí)應(yīng)調(diào)查沿河是否存在飲用水源地，對(duì)存在的飲用水源地或水廠取水口的要采用保護(hù)措施，并在恰當(dāng)時(shí)機(jī)通知附近居民停止取水。

2.1 一級(jí)防控——停輸堵漏控源

（1）停輸：迅速關(guān)閉斷裂段最近兩端閥門。當(dāng)有油品大量外泄時(shí)，應(yīng)通知井站人員迅速停泵，停止輸送油品，關(guān)閉輸油閥門。

（2）堵漏：接事故報(bào)告后，組織搶修組按泄漏部位特點(diǎn)到事故現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)帶壓堵漏。針對(duì)管道泄漏點(diǎn)的不同類型堵漏方式，采用不同堵漏方法。

2.2 二級(jí)防控——圍堵漏油

組織應(yīng)急人員，對(duì)周圍流動(dòng)擴(kuò)散的石油進(jìn)行截流，阻止其繼續(xù)擴(kuò)散。在可能的情況下，可采用導(dǎo)流法把流散液體積聚在某一低洼處?？稍谛孤c(diǎn)就近挖導(dǎo)流渠和截流坑或沿河邊挖一條或數(shù)條集油溝，把土工布鋪設(shè)在導(dǎo)流渠、截流坑或者集油溝內(nèi)，防止石油下滲污染地下水。

少量漏油用鐵鍬、桶等工具及時(shí)回收。漏油量大時(shí)，調(diào)動(dòng)油品車輛對(duì)泄漏的石油及時(shí)回收，盡可能將污染面積降低到最低限度。回收泄漏石油時(shí)，不可選用非防爆型設(shè)備，或易產(chǎn)生靜電的工具。

2.3 三級(jí)防控——控制擴(kuò)散

若泄露點(diǎn)周圍有井蓋，做到幾百米（視具體情況而定）范圍以內(nèi)的所有井蓋密封嚴(yán)實(shí)，不得有石油下滲到井內(nèi)，產(chǎn)生次生污染的其他情況。當(dāng)兩級(jí)防控未能達(dá)到防控要求，繼續(xù)污染附近的河流水體時(shí)，需采用“圍”“堵”“收”的方法控制漏油在河流水體的污染范圍。

控制污染擴(kuò)散的同時(shí)，要及時(shí)消除水面浮油，降低污染濃度。若被污染的水流入小溪小河，將圍油欄放入水中，使用粗鋼絲繩將其兩頭固定在岸邊的水泥樁或者大樹上，圍油欄可以很好的阻截大面積的漂浮油?？衫霉潭ǖ乃鄻痘虬哆叴髽洹⒔ㄖ锏认裙潭▏蜋趦啥?，再將圍油欄放入水中，將水面的石油集聚于圍油欄內(nèi)。條件許可時(shí)在靠近圍油欄的地方修引流壩，以控制石油的擴(kuò)散；在圍油欄內(nèi)的河面區(qū)域鋪滿吸油氈，吸收河面漂浮的石油。若沒有吸油氈也可使用前面提到的一些其他常見吸附材料；若天氣惡劣，圍油欄等設(shè)施收油效果不佳的情況下可采用拋灑凝油劑、人工打撈等方式，控制污染物下移。

水中油的吸附降解，可將油水混合物引到用裝有顆?；钚蕴康穆榇询B成的吸附壩，在水流通過時(shí)將其中油吸附下來，再將吸附油后的活性炭妥善處理。也可以利用橋洞，在橋的背水面修筑吸附攔截壩。若被污染的水流入大江大河，則需要投加粉末活性炭去除，必要時(shí)可投加高效菌。

3 主要應(yīng)急措施及其主要應(yīng)急工程修筑使用

3.1 截留壩

當(dāng)污染河段水流較小，可以完全截留時(shí)，就修建截留壩，對(duì)河道中的清水與污水分別截留。

3.1.1 構(gòu)筑清水?dāng)r截壩

清水?dāng)r截壩主要用于清污分流，即防止污染點(diǎn)上游水體對(duì)污染物的沖刷，減小或減緩污染物移動(dòng)速度，為應(yīng)急爭(zhēng)取時(shí)間并創(chuàng)造有利的應(yīng)急措施實(shí)施環(huán)境條件。清水?dāng)r截壩建造時(shí)可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況修筑為土石壩、砌石壩，若現(xiàn)場(chǎng)無材料可直接用砂石填充的麻袋進(jìn)行堆壩。清水?dāng)r截壩的修建為上窄下寬，以加強(qiáng)壩的穩(wěn)定性。

水量較大時(shí)，也可采用橡膠壩。橡膠壩是使用膠布按照設(shè)計(jì)規(guī)定的尺寸，錨固定于地板上成封閉狀壩袋，用水或氣充脹形成的袋式擋水壩，如圖1所示。壩袋充水（或氣），作用在壩體上的水壓力，通過錨固螺栓傳遞到混凝土基礎(chǔ)底板上，使壩袋得以穩(wěn)定。不需要擋水時(shí)，放空壩袋內(nèi)的水（或氣），便可恢復(fù)原有河渠的過流斷面。

圖1 橡膠壩使用示意圖

3.1.2 構(gòu)筑污染水截留壩

按水流方向迅速建立若干道攔截壩，對(duì)污染物進(jìn)行圍堵，減緩污染物擴(kuò)散速度。此工程適用于能將污染水全部截留的情況。河水流量小時(shí)，直接用砂石填充的麻袋進(jìn)行堆建，流量大時(shí)，也可使用采用橡膠壩。截留壩也可利用填充活性炭等的麻袋等修建成吸附壩。

3.1.3 清水?dāng)r截壩內(nèi)的清水引流

清水?dāng)r截壩內(nèi)的清水必須通過引流的方法，及時(shí)繞過污染區(qū)域，一方面可以減緩污染的擴(kuò)散，另一方面可以避免小河上游清水流經(jīng)事發(fā)點(diǎn)，沖走被河床和圍堰殘留的污染物污染。根據(jù)引流方式的不同，分為河道外與河道內(nèi)引流兩種方式。實(shí)際中可以根據(jù)水量與地理?xiàng)l件選擇使用。

（1）河道內(nèi)引流。當(dāng)污染河段不太長(zhǎng)時(shí)，可采用河道內(nèi)引流的方式。即先在小河上游建造清水?dāng)r截壩，采用鋼管或者其他管道將清水?dāng)r截壩內(nèi)的清水引流污染區(qū)下游。河道內(nèi)引流管及其引流管修建方式如圖2 所示。導(dǎo)流管數(shù)量根據(jù)河流寬度與水量、導(dǎo)流管管徑等因素變化，以能將上游清水暢通引至事發(fā)地下游為原則。

圖2 河道內(nèi)引流河水示意圖

（2）河道外引流。河道外引流就是事發(fā)地小河臨時(shí)改道。當(dāng)污染河段太長(zhǎng)、河水太大或者其他原因無法采用河道內(nèi)引流時(shí)，可以在河道外側(cè)開挖一條應(yīng)急引流渠，將小河上游清水引入下游未污染河流中。如圖3 所示。

圖3 河道外引流

（3）河道永久性改道。若污染嚴(yán)重，可以啟動(dòng)河道永久性改道工作，通過在原河道和新河道之間砌筑河堤的方式，將河道向遠(yuǎn)離事發(fā)地方向改道。

3.1.4 污染水截留壩內(nèi)漏油的處理

（1）截留壩內(nèi)處理。圍油欄可以很好的截留大面積的漂浮油，也可以采用吸附材料吸附。一般情況下采用吸油氈（如圖4 所示）、活性炭等吸附材料對(duì)可浮油進(jìn)行吸附，緊急情況下也可采用玉米秸稈、小麥秸稈進(jìn)行吸附。也可采用混凝吸附：投加絮凝劑配合吸附，可以更好地去除乳化油。投加工程菌：最后投加專項(xiàng)微生物（工程菌），以降解溶解油。

圖4 河道中截留壩內(nèi)采用吸油氈處理示意圖

（2）截留壩外修建截留坑處理。如果地理?xiàng)l件允許，可在污染水截留壩旁邊構(gòu)筑截留坑（如圖5所示）。截留坑挖好溝后應(yīng)及時(shí)用土工膜敷設(shè)于溝槽及坑內(nèi)外，防止污染地下水。將截留壩內(nèi)的污染水引到截留坑內(nèi)，在截留壩和截留坑內(nèi)同時(shí)攔截、吸附處理污染水。也可將污染水全部引入截留坑內(nèi)按需要程序處理，及時(shí)恢復(fù)河道暢通。

圖5 截留坑處理示意圖

3.2 活性炭吸附壩的做法與使用

當(dāng)污染河段水流較大，使用截留壩無法完全截留時(shí)，就要采用河水過流吸附的處理方式，常見的是活性炭吸附壩處理方式?；钚蕴课綁问峭话l(fā)環(huán)境應(yīng)急中常用到的一種設(shè)施?；钚蕴靠煞譃榉勰睢㈩w粒狀、不定型、圓柱形、球形等形狀，突發(fā)環(huán)境應(yīng)急中建議選用煤質(zhì)顆粒狀活性炭作為填充物，即應(yīng)當(dāng)選取顆?；钚蕴浚?～4mm）進(jìn)行袋裝筑壩，以免引起水力阻力過大而使吸附壩垮塌。向截流坑（池）、河道內(nèi)截留壩、甚至流動(dòng)水體中高濃度區(qū)，在投加絮凝劑時(shí)，也可配合使用活性炭進(jìn)行吸附。

3.2.1 河道外引流壩筑吸附

選河流落差較大一段，在岸邊挖個(gè)大坑，設(shè)置引流渠，通過落差可以將河流中的水自流進(jìn)入坑內(nèi)；坑的另一側(cè)用裝有顆?；钚蕴康穆榇舛鲁赏杆畨?，當(dāng)坑中的水流出時(shí)，水中的油被活性炭吸附（如圖6 所示）。修建引流壩時(shí)注意，開挖時(shí)應(yīng)先在岸邊挖好坑，堆疊好裝有活性炭的麻袋后將水引入。疊裝有活性炭的麻袋時(shí)應(yīng)該錯(cuò)縫碼砌，如有必要還應(yīng)做加固處理。引入水流時(shí)應(yīng)緩慢，以減小水流對(duì)麻袋吸附壩的沖力。

圖6 高落差引流壩修筑示意圖

3.2.2 河道內(nèi)筑壩吸附

按水流方向利用填充活性炭等吸附劑的麻袋等迅速建立若干道攔截壩，減緩污染物擴(kuò)散速度（如圖7 所示）。

圖7 直接截流筑壩示意圖

臨時(shí)拓寬河道采用機(jī)械開挖，河道拓寬區(qū)為原寬度的1.5～2 倍；活性炭填裝麻袋時(shí)不應(yīng)太滿，以平放無圓鼓為宜；根據(jù)實(shí)際情況用鐵絲串聯(lián)同層麻袋進(jìn)行加固，鐵絲兩端固定于河岸；也可用鋼管和扣件搭建一個(gè)腳手架框架，將鋼管框架橫向固定于水中（適用于水流較小的河流），框架迎水面用裝有顆?；钚蕴康穆榇哑龀蓧?，如圖8 所示。河道水量不大時(shí)，同一拓寬區(qū)可設(shè)多級(jí)進(jìn)行吸附注意，注意筑壩時(shí)不可完全將水流堵死，袋與袋之間應(yīng)有一定間隙使水流通過，應(yīng)急結(jié)束應(yīng)對(duì)拓寬河道進(jìn)行恢復(fù)。

圖8 吸附壩的壘作方法

可以合理利用污染河流原有設(shè)施進(jìn)行攔截壩或吸附壩的建造（如圖9 所示）。橋梁往往是常用且較佳的壩體依靠，但要注意修建壩體后水流對(duì)壩體的沖擊要保證在橋體安全的范圍內(nèi)。

圖9 利用橋洞的吸附壩示意圖

方格腳手架搭建攔截壩時(shí)要注意，搭設(shè)過程中要及時(shí)設(shè)置斜撐桿、剪刀撐以及必要的加固結(jié)構(gòu)；嚴(yán)格按規(guī)定的構(gòu)造尺寸進(jìn)行搭設(shè)，一定要遵循橫平豎直的原則；采用腳手架制作吸附壩的形式，最高高度不能太大。