区域海上溢油应急处理能力评价研究

魏 芳，耿安朝

（上海海事大学海洋环境与工程学院 上海 201306）

区域海上溢油应急处理能力评价研究

魏 芳，耿安朝

（上海海事大学海洋环境与工程学院 上海 201306）

文章应用数值模拟方法，针对不同等级溢油事故发生时的油膜飘移扩散轨迹进行模拟研究。同时，根据上海港海域水文气象条件和应急处理措施，选取合理的影响因素，建立区域海上溢油应急处理能力评价指标，并对上海港海域的溢油应急处理能力进行了评价与分析。

溢油模拟；溢油应急处理能力；评价指标

1 引言

随着我国海上运输业及海洋石油开采的不断发展，海上溢油事故的潜在风险持续增加。据国家海洋局统计，1973—2009年我国沿海共发生船舶溢油事故3 000多起，其中溢油量50 t以上的事故83起，总溢油量达4.62万t，沿海地区近几年平均每4天发生一起溢油事故。2010大连湾“7·16”输油管道爆炸事故和2011渤海湾蓬莱19-3油田漏油事件，都是对我国海上溢油应急能力的严峻考验。

在这些事件处理应对过程中所暴露出来的问题主要集中在：海上溢油事故应急机制和管理体制不完善；海上溢油应急能力不足以及溢油应急的技术体系不合理，应急装备在数量、质量、配备和布局等方面存在不协调因素。因此，深入系统地开展区域海上溢油应急能力优化和建设模式研究，对指导我国海上溢油应急体系建设和提高海洋生态安全管理水平具有现实意义［1－4］。

基于上述考虑，本研究通过建立区域海上溢油应急处理能力评价指标，进而提高区域海上溢油应急装备的建设水平；提高区域海上溢油应急能力。

2 建立溢油应急处理能力评价指标

对区域海上溢油应急处理能力的评价，既要考虑到抢险队伍达到溢油现场的响应时间，还要考虑应急装备配置、所在位置及应急物资储备等因素。并且在典型和不利的天气与海况条件下溢油量、油膜扩散面积、油膜厚度随时间的变化规律与围油、吸油、消油等现场处理量之间有着密切关联；因而对应急处理能力的评价是一个综合考量。

本研究以溢油应急响应能力优化布局为基础，探讨区域监测监视系统、应急队伍装备配置、应急物资储备等以第一时间达到溢油点和环境敏感区风险防范为目标，对区域溢油抢险船舶停靠、溢油应急设备库布局等进行优化。

在评价指标的选取方面，通过对水域溢油漂移扩散规律和溢油应急处理流程与措施的分析，可知应急响应时间是溢油事故中能否及时有效地清除油污，将溢油事故对周边环境和经济损害降至最低的关键。

一方面溢油应急响应时间为一个时间段，它体现在尽可能短的时间内对溢油进行回收、清除，有效降低溢油的上岸几率，侧面则反映抢险单位的溢油应急响应能力和组织能力；另一方面完成上述工作所需的应急处理设备一般需协同使用，这主要包括围油、撇油、回收清污设备，它们在应急抢险行动中的作用是相互影响，互为补充的。因此，将应急响应时间、围油能力、撇油与回收能力、消油清污能力作为评价港口、码头等溢油应急处理能力评价体系中的评价指标才可有效发挥溢油应急处理能力 （表1）。

表1 溢油应急处理能力评价指标

3 评价区域溢油飘移扩散规律模拟研究

3.1 溢油模型选取

随着海洋动力学的发展以及溢油事故防治的需要，数学模型逐渐代替了物理模型试验，现在常见的数学模型有一维模型、垂直二维模型、平面二维模型及三维模型［3－6］。这些模型的开发、研究及应用，使海事部门预先掌握溢油事故中油膜运动轨迹、污染面积等基本溢油资料，为溢油应急抢险行动提供了有利帮助。

3.2 软件选取

近年来，“油粒子”模型［7－9］在国际上得到广泛的应用，因其模拟溢油在海面的漂移扩散行为上具有高稳定性与高效率性特点。本研究采用较成熟的溢油模型软件——长江口外海污染事故应急评价系统，就具有三维“油粒子”理论计算模块，可以直接读取风场和潮流场等数据进行溢油漂移扩散模拟，内置的地理信息系统文件格式与Arc View相兼容。

3.3 设定模拟参数

本研究采用 “油粒子”模型，模拟研究典型天气和海况下的区域溢油漂移扩散规律；以溢油事故频发点、风向风速频率、潮流场特征、油品种类等为要素，作为模拟计算的主要参数。

4 案例分析

4.1 上海港船舶污染事故分析

根据上海港各辖区溢油事故次数统计，在2001—2008年上海港溢油事故次数大于10次的主要发生在宝山、兰州路、吴泾、外高桥和吴淞；而溢油量不小于50 t的主要分布在宝山、吴泾、吴淞和洋山港水域。

4.2 评价水域溢油飘移扩散规律

为评价溢油事故带来的影响，本评价选择事故风险比较敏感的水域。在溢油事故易发区域选取了7个溢油事故点 （图1）。并根据该区域多年的水文气象资料，设定计算参数 （表2）。

图1 长江口水域溢油事故点分布

表2 溢油模拟计算参数

本研究以一个潮周期 （12 h）为计算时间结点，模拟水上溢油飘移扩散轨迹。由于所选溢油事故点位置各异，会出现油膜漂移到附近的陆地、岸滩或是其他环境敏感点，若油膜漂移时间不足12 h，表示油膜抵达岸滩或环境敏感点。

4.3 评价水域的数据分析

为使计算结果更直观，在表3与图2和图3中举例列出溢油点B、E的计算数据与轨迹图，同时结合图1可知：

表3 大潮期溢油事故点油膜漂移面积

图2 溢油点B油膜漂移扩散轨迹

图3 溢油点E油膜漂移扩散轨迹

（1）溢油点B，西边是上海市浦东新区，东北侧是长兴岛，在长兴岛的西北端是青草沙水源保护区。在次导风S下，在6.5 h抵达长兴岛屿边的滩地上，即到达青草沙水源保护区的外围滩地；在主导风NNW和次导风NNE下，因为该航道靠近上海市区，一般在2.0 h内就到达浦东新区外围滩地，这要求应急船舶需快速到达油膜漂移的地点，同时应急船舶上的应急处理设备和器材也要在最短时间内配备齐全，以便及时进行清污。

（2）溢油点E，在该区域发生溢油事故时，因为周围没有障碍物，所以油膜可以长时间漂移，同时油膜面积将随时间不断扩大，因为溢油点在长江口口外，海面情况变化较大，时间越长，油膜扩散面积越大，给溢油的清除带来的难度也会增加。

4.4 上海港船舶溢油应急处理能力现状

目前，上海港辖区内的船舶溢油应急处理设施主要为油码头和防污公司配置的围油栏，吸油毡、消油剂和中小型收油机等。此外，上海港区还有34条可以从事水面溢油回收作业的船舶，这些船舶大多在50～200 GT之间，以油船和货船居多。这些已有的应急器材和设备的存储库分布点 （图4）。

4.5 上海港船舶溢油应急处理能力评价

根据上海港各应急船停靠码头、储备库、出航路线，可预测到达溢油事故点位所需的溢油应急响应时间。当发生溢油事故时，从距离溢油点最近的船舶停靠码头与储备库出发，并根据表1中的计算公式得各溢油点所需的应急响应时间 （表4）。同时，对该时间内各事故点对溢油应急设备的实际需求量与储备库现有量进行对比，结果列入表4至表7。

根据表中数据，在应急响应、现场组织与处理等方面已经达到800 t特大级别溢油事故的应急处理能力，应急船舶停靠点位和器材储备库布局比较合理，各类围油栏和消油剂存量基本能够满足特大级别溢油事故应急处理需求，但在撇油设备、油污回收设备存在数量不足的现状。如果对应急船舶停靠点、器材存储点、收油设备配备布局等做出适当调整，同时加快添置部分撇油设备和现场清污处理船舶，将会使上海港港口水域完全有望完全达到800 t溢油事故应急处理水平。

图4 上海港防污染溢油应急分布

表4 溢油应急响应时间

表5 围油栏现有量与需求量对比

表6 撇油设备与油污回收设备现有量与需求量对比

续表

表7 消油剂现有量与需求量对比 kg

5 结束语

笔者通过对溢油扩散规律的研究，得到油膜的漂移扩散轨迹与相关数据，揭示油膜扩散面积、油膜厚度、油品性质等与现场围油、吸油、消油等环节的相关关系。同时，溢油应急处理能力评价指标的确定，为评价各级应急抢险单位的溢油应急处理能力提供了相应的评价指标和评价方法，同时避免抢险单位在溢油应急船舶与应急器材的种类和数量上配备的不合理性和重复性建设，减少了资源浪费，提高了资源利用率，为今后区域溢油应急装备模式建设提供了相关的理论依据。

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