王雪蓉 長(zhǎng)江三峽通航管理局
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。
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。
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。
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。
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
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。
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。
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)。
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。
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。
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。
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。