油罐事故泄露对区域水环境的影响及防治

南京国环科技股份有限公司 杨杨

某企业储存大量柴油罐、汽油罐等，周边河网发达，一旦油罐发生泄露，油品流入周边水体，且随着河流扩散至区域关联水体，对区域水环境将产生不利影响。

本文通过地表水模拟软件预测分析该情景下引发的区域水环境影响。

当前地表水模拟软件有QTIS模型、QUAL模型系列、WASP模型、CEQUAL-W2模 型、BASINS模 型、EFDC模型、MIKE系列模型等。本文采用MIKE 软件对油罐泄露进行模型预测，分析油品汇入周边水体24小时的运移距离及到达河流交汇口进一步影响区域水环境的时间。

一、预测方案

（一）预测因子

企业油罐主要为柴油罐、汽油罐等，根据事故状况下的污染特征因子，故确定预测因子为石油类。

（二）预测内容

油罐容积为10000m3，预测事故状况下，油罐发生泄露，持续时间为30min，完全汇入周边水体，石油类污染物浓度为760g/L。

（三）情景方案

由于石油类污染物在水中不易降解，主要以油膜形式对河流产生影响，故根据周边水体近三年流量数据，以最不利情况考虑，选取近三年最大流量平均值67.60m3/s作为来水方案预测。

二、预测方法

油罐发生泄露，油品流入周边水体时，表现为石油类污染物在河流中运移，在水流的作用下，随着时间的推移逐步扩散至下游及关联水系。由于本次模拟的纳污水体为小型河流，结合相关河流水文资料，采用一维数值模型软件MIKE11进行预测，并采用以下模块进行描述：①HD模块：描述收纳水体水动力过程。②AD模块：描述污染因子石油类污染物在河流中的扩散过程。

（一）水动力模型

圣维南方程组作为一维非恒定水流运动规律的基本方程，描述水动力模型运用过程，其中的数学表达式如下：

式中，Q紧缺型人才为本次油罐泄露汇入水体的流量，A为该收纳水体的河流断面面积，q为周边关联水体的汇入，h为河流的水深，C为谢才阻力系数，R为水动力半径，α紧缺型人才为动量系数。糙率n是水动力模型中的关键参数，反映模型水体的流速、流量、断面、降雨等水文气象多因素的影响。

水动力模块采用Abbott-Ionescu求解河流模型各个节点中不同时间处的流量与水文，如下所示交替计算水位与流量：h点与Q点（如图1）。

图1 求解圣维南方程组的示意图

（二）水质模型

采用一维非恒定流对流扩散的基本方程描述本次石油类污染物在河流中的扩散过程，其表达如下：

式中，C为本次模拟石油类污染物的浓度指标，D为本次收纳水体的扩散系数，Q紧缺型人才为河流的流量，A为河流断面的面积，K为综合衰减系数，C2为源汇项浓度，q为周边关联水体的汇入。

水质模型中的关键参数有以下两个：①扩散系数D：反映收纳水体对水质的纵向混合影响，由水体自身流速、流量、断面特征、河道形态等因素决定。②综合衰减系数K：描述污染物因子进入收纳水体后，通过物理、化学、生化等多种，对其进行吸附、沉降等复杂降解过程。

三、模型概化及参数选定

（1）模型概化。初始条件与边界条件是解水动力模型与水质模型的关键条件。初始条件为水动力与水质模型的初始值，可以根据监测报告的水文与水质数据或模型计算数据确定。边界条件也分为水动力与水质模型的边界条件，其中，水动力模型的边界条件主要为上游边界、下游边界、沿岸边界；水质模型的边界条件主要有上游汇入边界、旁侧入流边界。

根据区域流域图、河流断面起始距、河床高程、上下游水文数据等，本次选取水文站为上游边界，水泄站（水量点）为下游边界，根据水文站段至水泄站段的距离约为77km，油罐发生泄露通过管网汇入河流的节点距离上游边界5.2km。

（2）河床糙率的选取。参考相关流域的文献资料，利用类比方法选取，本次模拟纳污水体为小型河流，模型河床糙率可在该区域选取相关值，故本次模拟的河道曼宁系数取1/30。

（3）污染物质的衰减系数。污染物消减系数可以根据例行或自行监测数据中不同监测点位的污染浓度反推计算，也可以通过相同区域水体或同类水文资料类比分析得出。本项目油罐泄露产生石油类污染物，虽然由于泥沙吸附等原因溶解性石油类污染物会有所减少，但本次预测以最不利条件考虑，将模型中溶解性石油类的衰减系数假设为0。

（4）纵向扩散系数。研究中纵向扩散系数参数取值过程包括如下三个步骤：①根据河流域相关水文资料分析河网的水文特征，分析考虑扩散作用的影响因素，发现影响流域河网的扩散作用相对较弱。②对比文献资料，总结国内类似流域河流的纵向扩散系数取值，初步确定河流的纵向扩散系数可能在0-5m2/s之间。③参考监测数据的实测水质数据率定参数，最终得到纵向扩散系数应取0.5m2/s。

四、预测结果及分析

在周边水体近三年最大流量平均值下，将相关水文、水质参数输入模型，预测企业油罐发生泄露，石油类污染物以油膜的形式对周边水体河的影响，预测结果见表1与图2、图3。

表1 河流油膜（石油类污染物）影响范围

图2 河流油膜（石油类污染物）影响范围图

图3 河流油膜（石油类污染物）影响范围图

通过模拟结果，油罐发生泄露，油品通过排水沟直接汇入周边水体，24h后油膜（石油类污染物）将到达河流水文站下游48.4公里，37.75h后油膜将初次到达河流交汇口，对区域水环境产生影响。

五、油品泄漏事故的应急措施

溢油事故一旦发生，将对河流生态环境和生物资源造成严重危害，如若处理不及时还会发生爆炸，危及人身财产安全。为保护河流生态环境和生物资源，保障生命与财产安全，最大限度地降低油品泄漏事故产生的危害，建立了油品泄漏事故应急预案。

（一）应急队伍建设

区域相应主管部门应筹建专业型应急队伍，区域企业给予支持，安排相应的兼职应急人员，并通过常态化、针对性的演练提高队伍的应急处置能力及成员之前的协调配合能力。

（二）应急设备配置

根据区域地区企业主要存储的油品种、类油物质、水文气象等因素，配置合适的应急设备，相关企业自行配备的应急设备清单应在主管部门备案，并安排专人确保设备、器材等运行良好，每年至少检查一次。

（三）应急演练

积极开展应急演练，达到以下几个方面的要求：

（1）应急主管部门、协助部门及企业明确熟悉各自应尽的职责。

（2）加强事故状态下各个应急反应环节的高效协调及快速运作的能力。

（3）检查相关主管部门及企业应急设备设施的运行性能。

（4）暴露应急状况下各单位的不足之处，吸取经验教训，及时提出整改措施。

（四）应急处置办法

（1）对于河流油品可能引发火灾、扩散其他环境敏感脆弱流域的情况，可结合实际情况采用化学消除剂将其乳化分解，但要避免使用过量化学药剂，加重环境污染。

（2）对于重油持久性油类如柴油、燃料油等，可以用撇油器、油拖把、油拖网、吸油材料等多种方式进行回收利用。

（3）对于回收油及油污废弃物处置，应结合河流两岸及河流具体情况，制定具有针对性的清污方案，回收油可继续使用，油污废弃物应按照危废管理，不得随意丢弃，及时交由危废单位妥善处置。

（五）应急反应

（1）油罐泄露发生油品流入周边水体时，及时将事故发生的时间、地点、基本情况汇报主管部门。

（2）主管部门根据应急预案动员专家组、行动组等，并在现场指挥调度。

（3）专家组根据实际情况及相关资料确定应急反应时间、处理措施等。

（4）行动组采取应急措施避免区域水环境的进一步恶化，并配合应急救援队伍开展清污作业等。

（5）应急工作完成后，根据油罐泄漏事故的实际情况提交事故说明，查清事故起因。

六、小结

通过MIKE11软件模拟油罐泄露流入周边水体引发的区域水环境影响，确定河流中油膜24小时的运移距离及达到河流交汇口的时间，以此初步制定相关应急预案，为后面的区域环境污染防治工作的展开提供理论依据。