三峽庫區(qū)航道溢油應(yīng)急處置技術(shù)研究

王雪蓉 長(zhǎng)江三峽通航管理局

1.引言

隨著三峽航運(yùn)的迅速發(fā)展，船舶在運(yùn)輸過程中的環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)也日益突出,船舶含油廢水和生活污水的排放已成為影響內(nèi)河流域水環(huán)境質(zhì)量的一個(gè)重要因素。隨著《船舶水污染物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB3552-2018）的實(shí)施，三峽庫區(qū)水域逐步實(shí)施“三控三全兩禁止”的防污染監(jiān)管“三峽模式”，船舶在三峽庫區(qū)水域逐步實(shí)現(xiàn)了“零排放”。但是相比于沿海水域，內(nèi)河水域水流速度較快，三峽庫區(qū)航道水域受風(fēng)浪等氣象環(huán)境影響也更大，非人為原因造成的溢油風(fēng)險(xiǎn)依然存在。三峽壩上、兩壩間、葛洲壩下通航環(huán)境迥異，加之兩岸有多處城鎮(zhèn)飲用水水源地、集中式取水口，一旦發(fā)生溢油險(xiǎn)情，帶來的潛在風(fēng)險(xiǎn)和社會(huì)影響不可估量。

2.常見船舶溢油應(yīng)急處置技術(shù)介紹

一般來說，溢油應(yīng)急處置技術(shù)可分為物理方法、化學(xué)方法和生物降解法，實(shí)際器材使用常見為圍油欄法、吸附法、撇油器法、凝油劑法、消油劑法、燃燒法和生物法。

圍油欄法：使用圍油欄將水面上污油圍在一起防止擴(kuò)散的一種方法；吸附法：使用親油材質(zhì)材料制作成吸附器具吸附水面油污的方法；撇油器法是設(shè)計(jì)機(jī)械機(jī)構(gòu)使水面浮油能通過堰流、真空吸入、轉(zhuǎn)刷吸附等方法回收的應(yīng)急方法；凝油劑法：通過對(duì)水面油污噴灑凝油劑，使水面油膜聚集油膜厚度增加，凝成團(tuán)狀物。消油劑法是通過噴灑分散劑消解水面溢油的方法；燃燒法是指通過水面燃燒的方式，消除水面油膜；生物法是指通過噴灑酵母菌的方式，用生物降解作用消耗水面油膜。

溢出油品是汽油、輕柴油等非持久性油類時(shí)，根據(jù)輕質(zhì)油品的物理化學(xué)特性，此類油品粘性低、揮發(fā)性強(qiáng)，一般在4小時(shí)左右即可自然蒸發(fā)90%以上。因此，如果溢油量不大，基本不采取水上回收處置措施，而是讓其自然揮發(fā)，但需注意防火防爆并加強(qiáng)監(jiān)控。當(dāng)泄漏的非持久性油類量較大時(shí)，一般應(yīng)盡量采用回收方式進(jìn)行回收。對(duì)持久性油類，在可能的情況下，盡量采取回收方式進(jìn)行回收。

3.三峽壩上航道船舶溢油應(yīng)急處置技術(shù)研究

3.1 溢油應(yīng)急處置水文條件情況

三峽壩上為庫區(qū)，水位常年保持在145米至175米，在三峽下泄流量56700m3/s以下時(shí)，三峽壩上流速在1m/s以下，呈現(xiàn)水流流速平緩的特點(diǎn)，滿足三峽溢油應(yīng)急設(shè)備庫各類型溢油圍控處置的使用條件。另外，三峽壩上水面寬闊，對(duì)船舶的操縱要求低，便于船舶多種隊(duì)形編隊(duì)開展溢油圍控。

3.2 溢油應(yīng)急處置資源情況

三峽壩上仙人橋溢油應(yīng)急設(shè)備庫配置了交通運(yùn)輸行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《溢油應(yīng)急處置船應(yīng)急裝備物資配備》所要求的江河型充氣式圍油欄，防火圍油欄，輕便型圍油欄，岸灘圍油欄等多種類型圍油欄；配置了小型刷式收油機(jī)、小型多功能收油機(jī)、巖石收油機(jī)、中型多功能收油機(jī)，中型動(dòng)態(tài)斜面收油機(jī)等多種收油設(shè)備，同時(shí)配置了多功能環(huán)?；厥沾?、圍油欄清洗裝置、卸載泵、噴灑裝置，應(yīng)急救援平臺(tái)，沖鋒舟，吸油氈、吸油拖欄、環(huán)保型消油劑、凝油劑、收油網(wǎng)、儲(chǔ)油罐、浮動(dòng)油囊、岸線清洗簡(jiǎn)易工具、清污個(gè)人防護(hù)裝備等配套設(shè)備及物資。同時(shí)，三峽壩上可調(diào)動(dòng)的污油水回收船等社會(huì)救助力量達(dá)二十多艘。

3.3 溢油應(yīng)急處置地理?xiàng)l件

杉木溪、蘭陵溪錨地雖為油品船舶待閘錨地，除極少數(shù)情況，多為下行空船臨時(shí)待閘，船舶溢油險(xiǎn)情風(fēng)險(xiǎn)較小。緊急事故時(shí)可對(duì)船舶進(jìn)行圍控，必要時(shí)在杉木溪、蘭陵溪內(nèi)部和口門設(shè)置一到兩道圍油欄，便可控制溢油向外部擴(kuò)散。

加油站（船）主要位于曲溪下溪口、福廣碼頭以上位置，加油站配備有一定數(shù)量的吸油氈，可快速對(duì)溢油進(jìn)行吸附處置。

相對(duì)于危險(xiǎn)品錨地和加油站（船）溢油事故，上行出閘重載危險(xiǎn)品船舶易與北岸支叉河流進(jìn)出船舶發(fā)生碰撞導(dǎo)致船舶溢油的可能性較大。在處置此類溢油事故時(shí)，可充分利用庫區(qū)蓄水形成的支叉回水灣（圖1），對(duì)溢油船舶進(jìn)行圍控，防止溢油擴(kuò)散。對(duì)于擴(kuò)散至長(zhǎng)江干線的溢油，可采用船舶拖帶圍油欄方式回收溢油。

圖1 三峽壩上支叉河流示意圖

3.4 三峽壩上航道船舶溢油應(yīng)急處置技術(shù)

三峽壩上全年可采用多船拖曳法布放圍油欄圍控，將圍油欄布成U形、J形、L形或多U形，將油污圍在圍油欄內(nèi)進(jìn)行處理。汽油、石腦油等及易燃油品，內(nèi)側(cè)第一層優(yōu)先使用防火圍油欄。

4.兩壩間航道船舶溢油應(yīng)急處置技術(shù)分析

三峽— 葛洲壩兩壩間長(zhǎng)約38km，河段位于長(zhǎng)江西陵峽段，山壁陡峭，地勢(shì)險(xiǎn)要，河道蜿蜒曲折，河向多變，兩岸由巖石組成，具有峽谷河段特征。

圖2 水流速度0.7-1.0節(jié)（0.4-0.5m/s）時(shí)發(fā)生溢油液滴逃逸

由于葛洲壩樞紐是一座低水頭徑流式電站，調(diào)節(jié)庫容有限，形成了枯水期和汛期不同的航道條件。在枯水期，兩壩間航道具有庫區(qū)航道特性，航道條件明顯改善，船舶溢油應(yīng)急處置易于開展；但在汛期，當(dāng)三峽大壩下泄流量達(dá)到25000m3/s以上時(shí)，兩壩間航道仍具有天然峽谷河道特性，比降大，水流湍急，流態(tài)紊亂，泡漩橫流叢生，尤以水田角、喜灘、大沙壩、石牌、偏腦（俗稱“四灘一灣”）水域和南津關(guān)河段為甚，船舶溢油應(yīng)急處置難度較大。

4.1 溢油應(yīng)急處置水文條件情況

結(jié)合兩壩間汛期特點(diǎn)，對(duì)船舶溢油應(yīng)急處置影響的最大的因素在流速。因?yàn)榱魉佥^快，一是導(dǎo)致溢油船舶前期應(yīng)急處置困難較大；二是導(dǎo)致溢油擴(kuò)散加速；三是超過目前可供快速布放圍油欄的流速限制。

（1）當(dāng)流速超過0.75 節(jié)（1節(jié)=0.514m/s）時(shí)，由強(qiáng)水流導(dǎo)致的頂頭波中的的湍流，剪切油膜下部的溢油液滴，從圍油欄底部逃逸。

圍油欄相對(duì)于水流的夾角要求流速不超過0.7節(jié)，但隨著水流流速的增加，圍油欄布放的難度增大和攔油效果降低，當(dāng)三峽-葛洲壩段水流流速較大時(shí)可參考表1中的布放角度，優(yōu)化圍油欄布放作業(yè)。

表1 急流區(qū)域圍油欄布放角度

（2）兩壩間典型河段流速。由于無法對(duì)兩壩間溢油擴(kuò)散進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合兩壩間各灘段流速情況，假定兩壩間溢油在一定流量時(shí)以一恒定流速向下擴(kuò)散，而兩壩間全長(zhǎng)38公里，由此而得表2。

表2 三峽河段兩壩間溢油擴(kuò)散時(shí)間

由表2可知，兩壩間發(fā)生溢油后，在汛期流量下，溢油擴(kuò)散至葛洲壩壩前水域的最長(zhǎng)用時(shí)在5.8小時(shí)，且溢油擴(kuò)散時(shí)間與溢油發(fā)生地直接相關(guān)。

4.2 溢油應(yīng)急處置地理?xiàng)l件情況

兩壩間為峽谷地形，路上交通條件受地理?xiàng)l件影響較大，不利于車輛和大型設(shè)備的運(yùn)輸。且兩壩間取水口較多，需要保護(hù)的敏感區(qū)域較多，所需的圍油欄較其他區(qū)域也更多，而南津關(guān)溢油設(shè)備所存儲(chǔ)的圍油欄不足以完全覆蓋所有敏感水域，因此勢(shì)必從三峽壩上仙人橋溢油應(yīng)急設(shè)備庫緊急調(diào)運(yùn)資源設(shè)備。

4.3 兩壩間航道船舶溢油應(yīng)急處置技術(shù)

汛期，時(shí)間允許條件下，在向家咀以上水域利用岸—船方式布設(shè)江河型充氣式圍油欄，同時(shí)在黃柏河口鋪設(shè)圍油欄，利用拖曳法或等待法利用圍油欄對(duì)溢油進(jìn)行圍控?？菟?，溢油在蓮沱大橋以上水域，先用圍油欄將蓮沱大橋處支叉河口圍控，再利用階梯引導(dǎo)式鋪設(shè)圍油欄，將溢油引導(dǎo)至南岸大石包至茶園一帶回收。

溢油在蓮沱大橋至石牌彎道之間，從龍靖溪至石牌延南岸鋪設(shè)一道圍油欄，再利用階梯引導(dǎo)式鋪設(shè)圍油欄，將溢油引導(dǎo)至北岸下紅溪緩流水域；石牌至火爐子水域溢油，先利用拖曳法布放圍油欄，將圍油欄布成U形、J形、L形或多U形，將油污圍在圍油欄內(nèi)進(jìn)行處理。

5.葛洲壩壩下航道船舶溢油應(yīng)急處置分析

葛洲壩壩下的溢油風(fēng)險(xiǎn)主要存在三江－鎮(zhèn)江閣水域。三江－鎮(zhèn)江閣水域水域筆直狹長(zhǎng)，水流速度較緩，溢油圍控處置相對(duì)容易，可采取多船拖曳法布放圍油欄圍控收集。

6.總結(jié)

根據(jù)三峽庫區(qū)航道水文條件、地理?xiàng)l件和三峽溢油應(yīng)急設(shè)備庫設(shè)備情況得出：

一是，三峽壩上航道水域全年可采用多船拖曳法布放圍油欄圍控，將圍油欄布成U形、J形、L形或多U形進(jìn)行溢油應(yīng)急處置；

二是，兩壩間航道水域在汛期時(shí)利用岸—船方式布設(shè)江河型充氣式圍油欄對(duì)溢油進(jìn)行圍控，在枯水期時(shí)先用圍油欄圍控，再利用階梯引導(dǎo)式鋪設(shè)圍油欄，將溢油引導(dǎo)至流量較小的地帶回收；

三是，葛洲壩壩下航道水域可采取多船拖曳法布放圍油欄圍控收集。