海底管线对环境影响分析

潘海锋 何小新

摘 要：海底管线是重要海洋石油设施，施工跨度较大，本文从环境影响方面对某项目海底管线进行了分析并提出对策。

关键词：海底管线 环境影响

中图分类号：P751 文献标识码 ：A 文章编号：1003-9082（2019）02-0-02

一、海底管道工程概况

以渤海某油田开发项目为例：新建2条海底管线，新建海管总长约7.5km，2条海底管道均为原油混输海管，2条海底电缆，长度分别为4.5km和3km。

本项目采用单层保温管混输，钢管外部保温层材料选用聚氨酯泡沫。外套管采用HDPE（高密度聚乙烯套管），同时外套管外设置混凝土配重层。钢管外防腐采用FBE涂层系统保护。

根据海底沉积物腐蚀因子以及海管所输送介质的特性，考虑经济合理的腐蚀裕量以及海管工艺设计参数、环境数据，进行海管的环向应力、组合应力分析计算，确定海管设计壁厚和材质。并根据海管稳定性分析、计算，确定海管混凝土配重层数据。海管结构如下图所示。

海管铺设：由专用铺管船完成海管铺设，主要作业程序包括焊接、焊口检验、涂层修补及配重层填充。将海管直接铺设于海床，后挖沟埋设，埋深达1.5m。

海管运行：满足相关规定、规范要求，严格按照“海管操作维修手册”正常操作运行。定期清管作业和泄漏检测。

二、施工期环境影响分析

1.海上施工作业概况

本项目2条海底管线将全程挖沟埋设，埋深1.5m。主要作业船舶包括驳船、铺管船及拖轮。铺管作业周期2个半月，参加作业人数总计160人次。

2.海上施工期主要污染物

海上施工作业期间主要污染物为铺管挖沟所搅起的海底沉积物以及作业期间所产生的生活污水、机舱含油污水、生活垃圾和工业垃圾等。

根据作业工期、参与作业船舶的种类数量及作业人数，可估算出在海底管道和电缆铺设作业期间各种污染物的产生量分别为：生活污水337m3，机舱含油污水为43m3，生活垃圾为17t，工业垃圾少量。

海底管道和电缆挖沟作业将搅起的海底沉积物量约为12076m3。

3.海上施工期环境影响分析

3.1海上施工期的生活污水通过船用生活污水处理装置处理达标后排海；同时为确保不会对海洋环境造成影响，按照《渤海海域船舶排污设备铅封程序规定》机舱含油污水将全部运回陆地处理，。

3.2海上施工期影响海洋环境的主要因素为海管/电缆铺设挖沟作业，主要表现在以下四个方面：

a）造成海水悬浮物浓度大量增加，降低海水透明度和光照度，对饵料生物的繁殖和经济鱼类的卵子和幼体的正常发育造成一定程度的影响；

b）海管/电缆铺设掀沙导致沟槽两侧贝类等底栖生物被掩埋而窒息死亡；

c）底泥被搅起后，会促进赤潮休眠孢囊的上浮，以及N、P的溶出，增加赤潮发生的可能性；

d）海底泥沙中有害物质的再溶出，从而可能对周围水域的浮游生物产生不利影响。

但由于海管/电缆铺设作业历时较短，随着施工结束以及潮流和潮汐作用，对海洋环境不利影响将逐渐减轻，经过一段时间后就会恢复到本底值。如果避开海洋生物的产卵期、幼体生长期进行施工，就可大大降低其影响。

3.3铺设海管作业期间所搅起的悬浮沙对海水水质的影响主要在管线两侧，超I（II）类海水水质距排放点的最大距离约为1.2km；在铺管作业期间表、中、底三层超I（II）类海水水质的最大面积分别为2.1km2、3.0km2和1.9km2，而超III、IV类水质海域影响范围相对较小。中层和底层超III类海水水质的最大面积分别为0.21km2、0.38km2，最大影响距离（离排放点）约为0.5km；悬浮沙覆盖2cm厚度的范围主要分布在海管两侧，距海管的最大垂直距离不超过100m，平均约为30m；悬浮沙停止排放后，表层至底层恢复到一类海水水质的时间依次为：4.2h、5.1 h和6.9h。

3.4进行海管/海缆铺设作业时，本工程铺设海管总长约为37.2km，并考虑电缆铺设挖沟，可大致推算出，被挖起的泥沙在管沟/缆沟两侧所覆盖的面积（管沟两侧覆盖宽度30m）为9×105m2。评价区底栖生物量平均密度为12.83g/m2，则将直接影响底栖生物约11.55t。

3.5对渔业生产的影响主要表现为由于海管/海缆的设置而导致其保护范围内（两侧各500 m）禁止从事可能危及平台、海管/电缆安全和正常使用的渔业生产活动，此影响为局部、长期影响。

三、运营期环境影响分析

正常生产运营期，海底管道不会对周围的环境造成任何影响。但是一旦发生突发性的海底管道破裂所造成的油气泄漏事故，则会对海洋环境造成危害。

1.海底管道油气泄漏事故率分析

以往研究结果表明，引起海底管道事故发生的外部原因有海面失落重物的撞击、渔船拖网或抛锚以及自然灾害，内部原因有管线腐蚀、材料缺陷，此外还有人员误操作等原因。

根据J.L.M Robertson等（1995）同类石油管道故障统计资料，海底管道泄漏的事故率在10-5～10-4/kma之间。海底管道的事故发生率与管径大小有关，大于20cm（8"）和小于20cm（8"）的海底管道的事故率分别为10-5/kma和10-4/kma。由此可类比估算本油田开发工程海底管道的油气泄漏事故概率。

针对海管局部泄漏事故，应急关断系统会迅速启动关断物流，关断后管道内的介质将随着管道内外压差的减小而迅速减少。如果及时修复受损海管，其介质泄露的量將是可控的。

2.海管油气泄漏环境风险分析

一旦发生突发性油气泄漏事故，且溢油扩散未得到有效控制，则会对海洋生态、渔业资源和渔业生产，造成严重影响。

2.1对浮游植物的影响分析

海洋有机质的主要生产者是浮游植物，它是最基础的海洋食物链环节，在海洋生态系统的物质与能量转换过程中起着及其重要的作用。而溢油在水面形成油膜，将影响海水与大气之间的物质交流和热交换，使海水中的含氧量、温度等因素发生较大的变化，使浮游植物窒息死亡，水中浮游植物基本上100%死亡。

2.2对浮游动物的影响分析

浮游动物对海水中的石油类污染敏感度很高，试验结果表明，油类浓度超过50mg/L时，对于桡足类动物在24h内将发生有害影响，并且幼体的敏感性高于成体，例如纺锤水蚤（acartia tonsa）培育在500mg/L的石油烃中，经82h，无节幼体个体死亡数目已达半数，但成体死亡半数所需时间要长1倍。

2.3溢油对鱼卵的影响分析

海面油膜对经济鱼类浮性卵、仔鱼的危害极大，直接减低鱼卵的孵化率与孵化质量，并引起幼鱼大量死亡和畸变。儿溢油事故中一会又部分重质油沉降至海底，对一些沉性卵造成不良影响。其鱼卵一般具有附着性，会随着水流移动，而幼鱼体质弱，游泳转移能力欠缺，一旦发生大面积溢油，对于区域内的鱼卵及幼鱼将是致命的。

2.4溢油对渔业资源的影响分析

如果溢油发生在经济鱼类的产卵和索饵期将更为严重，可能造成大量生物死亡或生物受石油污染而降低其经济价值。若按油膜所抵位置来划分溢油的影响等级，则油膜抵岸将是最严重的，为一级；油膜抵达10米等深线至低潮线之间，为二级；油膜抵达10米等深线以深海域属三级（轻级）影响。若按时间划分，夏半年将比冬半年更加敏感。所以，要使溢油产生的影响降低最低程度，须在油膜抵达10米等深线之前尽快围截回收溢油，从而大大降低溢油对海洋环境的影响程度。

海水中的溢油对成体鱼类的影响较小，当发生溢油时，许多成体鱼类对油污染有回避行为，而游离到未污染或污染较轻的水域。但溢油还将会导致海域中经济种类的品质发生变化，因为鱼类、贝类等在油污环境中有积累石油烃的能力，而受到油污污染的鱼类、贝类，其口感经济型不然大大降低，且在一定程度上会通过食物途径对人类身体健康产生影响。

2.5对渔业生产的影响

若发生突性发溢油事故，在溢油扩散范围内，被迫停止捕捞生产，将直接影响渔民作业效率，降低其当年的捕捞产量和经济收益。且溢油可能会使渔网沾污，影响其使用甚至报废。

四、对策与建议

1.本油田开发工程所处海域是许多经济鱼虾类的索饵场、肥育场和产卵场，因而，建议做好准备工作，缩短工期，并尽可能介绍减少开挖面积。此外，5～8月为各种鱼类的产卵盛期，因而海上施工作业应尽可能避开这一时期，减少海上施工作业对渔业资源的影响程度。

2.从工程设计、施工、安全管理等诸多方面采取合理有效措施，避免溢油事故的发生。遵守设计规范标准要求，严格把控施工方案施工质量，确保各项施工措施，质量控制效果、安全保障、结构强度、稳性和抗疲劳程度充分落实到位。

3.油田作业者应与有关部门协商，在海上设施周围设置安全距离，确保海上设施的安全生产运营。

4.制定科学、合理可行的溢油防范措施和应急方案。在配备溢油回收设备、化学药剂时，应当充分考虑本海域的自然环境特点。

5.建设单位要在管道铺设施工期间，通过相關部门发布航行通告、设置海图标记，划定保护界线，并安排值班船沿途巡视，规避各种船只因拖网、抛锚等损坏海管。