內(nèi)河港口溢油風險評價的研究

閔文超

湖南省交通規(guī)劃勘察設(shè)計院，中國·湖南 長沙 410008

1 引言

內(nèi)河港口為水路運輸提供便利，從改革開放以來，經(jīng)濟快速發(fā)展，水路交通的發(fā)展較快。但港口中油輪的溢油事件發(fā)生率較高，在內(nèi)河港口中出現(xiàn)溢油事故，會造成環(huán)境污染，直接影響水域的生態(tài)循環(huán)以及水域生物資源的情況。港口船舶溢油操作性事故主要是由于設(shè)備、管線、連接處的腐蝕，軟管破裂、穿孔等多種原因?qū)е耓1]。中國目前的溢油事故環(huán)境風險評價水平較低，存在一些問題，論文找出問題并提高改進建議，以提高評價水平。

2 內(nèi)河港口溢油風險評價過程中存在的問題

2.1 溢油風險的責任范圍不夠明確

在港口中根據(jù)權(quán)利與責任對等的原則，如果發(fā)生溢油事故，港口需要在自身的活動范圍內(nèi)負責[1]。例如，在裝卸的過程中由于閥門破損、管道斷裂等原因造成溢油事故，港口需要負責；在碼頭泊位以外的其他地方發(fā)生溢油事故，港口企業(yè)不需要擔負主要責任。

2.2 港口溢油風險的事故概率以及源強存在表述問題

在港口溢油風險事故概率中一般使用多少年出現(xiàn)一次或者每天出現(xiàn)幾次等方式，但是源強的表述中會使用同類型碼頭的事故源強的情況，通過數(shù)量級表達。

2.3 事故影響的分析深度較淺

很多港口溢油風險評價僅僅計算會影響周圍環(huán)境的面積，沒有在這個基礎(chǔ)上評估溢油情況對整個內(nèi)河的影響和造成的危害[2]。另外，溢油事故發(fā)生后，造成的影響不完全屬于毀滅性的，隨著時間變化，影響程度會慢慢降低。但是在報告上，很少描繪時間的變化，會讓人們覺得一旦發(fā)生溢油事件，影響范圍內(nèi)的水域會造成全部動植物滅絕，對于溢油事件的影響存在夸大的情況。

2.4 溢油風險的防范措施沒有足夠的針對性

很多報告上提供防范措施具體性較弱，沒有足夠的針對性，好像針對所以港口都可以應(yīng)用，沒有對高風險的點進行保護。

3 內(nèi)河港口溢油風險評價的改進建議

3.1 溢油風險的關(guān)注范圍

如果在碼頭的前沿的水域中出現(xiàn)溢油事故，那么碼頭需要完成各種操作，并且港口需要承擔主要的責任。如果在航道航行過程中發(fā)生溢油事故，那么影響區(qū)域內(nèi)的處理問題與碼頭無關(guān)，港口需要承擔間接責任。在溢油環(huán)境風險評價過程中需要將重點放在港口需要承擔主要責任的碼頭前沿的水域，重點觀察評價在裝卸過程中發(fā)生溢油事件。在不同類型的碼頭中需要重點關(guān)注的類型存在一定的差別。

3.2 事故源強的確定方法

在港口溢油風險評價中需要根據(jù)港口的調(diào)度作業(yè)方法、地形特點以及裝卸工藝的情況等進行操作。對于港口溢油事故，計算過程中需要考慮輸送速度、液體化學(xué)品的裝卸作業(yè)方式以及應(yīng)急時間、油品的情況、船舶燃料倉儲油情況等。對于在航道過程中出現(xiàn)溢油事故，需要根據(jù)航道航行過程中發(fā)生碰撞以及擱淺的原因進行操作。航道在設(shè)計過程中已經(jīng)充分考慮船只的尺寸，因此一般不會發(fā)生擱淺的情況。在單向航道中，在同一時間允許一條船進行航行，不會出現(xiàn)船舶碰撞的情況。除非發(fā)生人為過失造成偏離航線或者進入單向航道的情況。但是人為因素是無法預(yù)測的，很多人為過失受作業(yè)疲勞程度、駕駛員身體狀況、受訓(xùn)練程度、綜合素質(zhì)等影響，無法得到確定的結(jié)論，因此人為過失或者破壞，不屬于環(huán)保管理的范圍。對于溢油事故的發(fā)生概率可以通過調(diào)查港口的人員的操作失誤的記錄，并調(diào)查門閥、泵、管等發(fā)生故障的概率，從而預(yù)估溢油事故的概率。對于航道溢油的事故可以通過統(tǒng)計相同的事故的資料，大量相同的事故之間存在一定的聯(lián)系，還可以根據(jù)港口的區(qū)域的吞吐量進行推導(dǎo)概率，評估船只碰撞的概率。

3.3 增加溢油事故的影響預(yù)測深度

通過計算可以得到溢油事故發(fā)生擴散的影響范圍，然后需要進一步計算該影響范圍內(nèi)的溢油時間對于水生生物以及內(nèi)河河流的影響，還可以評估溢油污染導(dǎo)致生物的損失，預(yù)計在多少年后可以逐漸恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。然后根據(jù)項目的環(huán)境敏感情況對各種影響程度進行分析，確定敏感目標是否會形成毀滅性的影響，是否會造成物種滅絕，會對水生生物的生物多樣性造成怎樣的影響，對于事故的嚴重程度影響的情況進行客觀反映。農(nóng)業(yè)部編制完成的書籍中規(guī)定了對內(nèi)河中生物資源的影響評價的規(guī)則、評價以及調(diào)查的情況。

3.4 內(nèi)河港口溢油風險評價的風險防范措施

在內(nèi)河港口中進行一定溢油風險的防范措施，加強工作人員的安全教育培訓(xùn)，完善安全生產(chǎn)設(shè)備，并對布局進行優(yōu)化，從而減少溢油事故的發(fā)生率。根據(jù)港口的實際情況，根據(jù)溢油回收，消油、圍油等的性能，器械配備的情況、機動性以及配置地點，制定應(yīng)急制度，在發(fā)生事故時，可以快速進行反應(yīng)，同時還需要注意保護敏感點。

3.5 內(nèi)河港口溢油風險評價的預(yù)測模式

在預(yù)測溢油風險時，需要了解內(nèi)河船只運輸?shù)呢浳?，如糧食、建筑材料、金屬礦、其他物資、煤炭等。其中油品的專業(yè)運輸比較小，隨著船舶的不斷發(fā)展，船舶自備的燃油發(fā)生泄露的概率較低，如果船閘之間發(fā)生碰撞，很容易造成溢油情況。因此，需要通過預(yù)測評估船舶撞擊的概率并估算柴油泄漏量，針對突發(fā)點源排放的情況進行評估。目前常見的預(yù)測模型有以下三種。

3.5.1 油粒子模型

油粒子模型是將油粒子定義為一些很小的圓球，直徑分布在10～1000μm，每個粒子代表溢油量的一部分，考慮到粒子質(zhì)量十分微小，要精確表示一個油膜所需的實際粒子數(shù)量極大，模擬過程中采用附加體積參數(shù)方法來實現(xiàn)模擬。單個粒子在△t 時段內(nèi)由平流過程引起的位移可用下式表述：

△Si=（Ui+Uwi）△t

式中，△Si 為第i 粒子的位置；Ui 為質(zhì)點初始位置處的平流速度；Uwi 為風應(yīng)力直接作用在油膜上的風導(dǎo)輸移。

該模型的主要不足在于假定粒子在水體遷移中質(zhì)量保持不變，實際上油在水體中遷移轉(zhuǎn)化伴隨著蒸發(fā)、溶解及生物降解等一系列風化過程。同時也未考慮擴散位移過程中油膜厚度變化、擴展等，不適用于溢油量大或者狹窄的內(nèi)河。

3.5.2 Fay 模型

費伊（Fay）油膜擴延公式把擴展過程劃分為三個階段：

在慣性擴展階段，油膜直徑為：

在粘性擴展階段：

在表面張力擴展階段：

該模型充分考慮了油膜的厚度變化以及擴散過程，在內(nèi)河港口溢油中一般可采用該模型。但該模型不足之處在于未考慮油膜擴大后岸邊地形變化導(dǎo)致的油膜破裂等情形，屬于理想狀態(tài)。

3.5.3 EFDC 模型與OS 模型

EFDC 模型與OS 模型是美國環(huán)保署首推的模擬軟件，在水動力模擬和水質(zhì)模擬方面較為準確。這兩個模型是采用Fay 公式擴展后的油粒子模型，同時考慮了溢油的自身擴展和漂移階段，且使自身擴展和漂移階段同時進行。模型以Fay 公式為原理，模型采用坐標變換，擬合近岸復(fù)雜的岸線和地形，采用Gelperin 等修正的Mellor-Yamada2.5 階湍封閉模式提供垂向混合系數(shù)，避免造成人為選取誤差，同時充分模擬水動力情況。該模型充分考慮了油膜擴散過程的變化及地形變化，適用于水域狹窄、河道復(fù)雜且水流情況多變的內(nèi)河港口溢油預(yù)測。

4 結(jié)語

內(nèi)河港口內(nèi)由于多種原因會發(fā)生溢油事故，不僅會造成經(jīng)濟損失，還會嚴重污染環(huán)境，造成水生生物死亡。使用溢油風險評價，對溢油事故的影響進行正確評價，并進行概率預(yù)測，在評價過程中加入環(huán)境敏感度，可以提高對敏感區(qū)域的保護，從而降低溢油事故的發(fā)生率。同時因內(nèi)河港口與海域溢油的寬闊環(huán)境存在差異，預(yù)測模型選取應(yīng)根據(jù)適應(yīng)條件選擇。