基于環境敏感性分析的油庫應急反應措施和設計——以重慶油庫為例

侯 浩，馮 勁，鄒 海，孫大光，張志輝，熊蔚蔚

（1.中國石油西南管道蘭成渝輸油分公司重慶輸油站，重慶 400083；2.上海昂諾能源科技有限公司，上海 200061）

按照中國石油管道公司《關于開展“建立完善事故緩沖設施”方案設計工作的通知》文件精神，依據二級預防與控制體系的要求，重慶油庫區進行了事故緩沖設施改造升級。在建設和改造庫區應急措施之前，先依據環境敏感性分析的結果確定控制的范圍和重要位置，然后再依據Q／SY1190－2009標準對現有應急池和現有罐區排水容積進行復核，最終根據現場勘查和調查，確定了設計方案。此次設計堅持以“預防為主、防控結合”的指導思想，建立安全、及時、有效的污染綜合預防與控制體系，確保事故狀態下的污水全部處于受控狀態，改造工程全面提升了庫區的事故應急緩沖能力。

1 重慶站油庫環境敏感性分析和應急措施現狀

1.1 油庫地理位置

沿著末站的東邊界是長江的一級支流伏牛溪，從末站起延伸約1 200 m到達長江。該流段平均寬約4 m，水位在不同時期的變化很大，約為0.5～6 m，在洪水期甚至更高。沿著這段小溪分散著一些石盤村村民，大約有30人。村民在小溪的岸邊種植蔬菜。

1.2 環境敏感性分析

重慶屬于長江上游的樞紐港口，一旦發生重大水環境污染事故，就會對下游的飲用水源構成威脅，而且可能危及長江稀有或敏感性物種。在規劃的應急時間27 h內，油品可能擴散到長江68.5 km以外的流域。在這個擴散距離內，對環境敏感受體產生威脅。

2005年8月，環保局重新規定了長江上游珍稀、特有魚類國家級自然保護區范圍在東經104°9′至106°30′、北緯27°29′至29°4′之間保護區主要保護對象包括白鱘、達氏鱘、胭脂魚、大鯢、水獺等國家一級和二級重點保護水生野生動物，還有66種我國特有魚類及其產卵場。從伏牛溪和長江的匯流口至長江馬桑溪江段屬于保護區范圍的下游，就是匯流口至下游10 km屬于保護區的末端，故發生漏油事件對保護區的影響不大。

1.3 重慶站油品泄漏分析

油罐和防火堤同時失效導致油品泄漏至河流屬于低概率事故。在雨季時，不論大量、中量或小量泄漏采用上述方法仍能把漏油控制在站內。在豐水期時，假設油罐和防火堤同時失效導致油品泄漏至河流，根據收集到的有限水文資料，表面流速預計能夠達到5 m／s，通過站內的蔓延和河流的擴散，漏油在6 min就能從伏牛溪流入長江。此時馬上啟動化學品污染環境應急預案，在伏牛溪上規劃好的地方盡快放置水上攔油／回收設備。這么短暫的時間不足以放置好攔油／回收設備，將導致部分油品泄漏進入長江，這種情況下馬上通知規劃距離內的水廠采取應急措施保證水質。長江漏油的回收和水質的修復，需要按《重慶市三峽庫區流域水環境突發公共事件應急預案》的要求進行［1］。

1.4 應急緩沖措施現狀分析

根據Q／SY1190－2009的定義，現場二級預防與控制體系由事故緩沖設施組成［2］。而對事故緩沖設施的容積有直接影響的因素包括：導油渠的有效容積，應急池的有效容積，生產廢水處理設施的容積和處理能力，事故中可轉輸的容積等。

按照計算，目前的導油渠可以大大延緩該過程，但同時應考慮關閥的時間對流量的影響。目前的生產廢水處理裝置處在不工作的狀態，需要修復該裝置并明確其在事故狀態下的工況。應急池設置有三級隔油裝置，各級隔油池間是通過底部自然連通來進行油水分離的（圖1）。存在兩個問題：約有2／3的有效庫容是在最后一級隔油池。要保證庫容，最后一級隔油池必須開放（事實上也關閉不了）。這樣一旦有超過1／3庫容的油進來，最后一級隔油池也被污染了。最后一級隔油池不能封閉。而應急池理論上講是應該保持常干的。如果各級隔油池都是底部連通的話，除非有水封，否則油一進來馬上就把所有的隔油池都污染了。現場觀察到，防火堤和堤內的地面有明顯裂縫。作為一級防控措施，防火堤的功能是以前防控體系的基礎，本項目將防火堤的維護和加強納入事故緩沖設施項目中。另外，整個事故緩沖設施的有效運行是跟每個單體的功能密切相關的。

2 重慶站對溢油應急措施的重新設計和建設

2.1 應急池改造

應急池被分隔為1、2、3、4塊，將1／2和2／3級隔墻下的自然連通孔封閉，通過安裝自動截油排水器將應急池1／2，2／3連接（如圖2所示）。在隔墻前新建1個1.5 m×1.5 m×2 m（長×寬×深）的水封井，安裝自動截油排水器，管徑200 mm。這樣方便定時清除井內的雜物和沉積物，不影響排水器閥的開啟和關閉；同時可以及時回收井內的積油；井的深度設計預留了500 mm的沉沙深度，但實施時可根據具體情況予以調整；自動截油排水器浮子閥的尺寸可根據實際情況進行調整，因此水封井的尺寸也會進行相應的調整。

圖1 改造前的應急池

圖2 改造后的應急池

場地收集的雨水排入1號隔池，和3、4號隔池里的雨水一起經水封井進入2號隔池，在2號隔池液位達到2 m時（這時對應的水量約為3 000 m3），開雨水閥排干，排干后關閉雨水閥。事故狀態下，水封井自動關閉，溢油先匯集到1號隔池，當1號隔池滿時自動漫過隔墻進入2號隔池，并依次進入3號和4號隔池。事故狀態下不開雨水閥。

2.2 伏牛溪攔油壩建設

重慶油庫毗鄰長江，共有約8.8萬m3的儲存量。重慶末站是蘭成渝輸油管線的末站，承擔接收、儲存蘭成渝輸油管線成品油的運營任務，經計量后，向距離約1 km外的伏牛溪油站分輸。伏牛溪、重慶站和長江地理位置見圖3。

圖3 伏牛溪、重慶站和長江地理位置

伏牛溪是將溢油攔截住的最后一道重要關卡，為了能有效利用自然地理位置將溢油控制在長江主流之外，擬在重慶站站外伏牛溪上修建油庫事故緩沖設施攔水閘工程壩。據規劃要求和經分析比對，在火車站涵洞上游約60.0 m處修建攔水閘。本次設計攔水閘頂高程為185.0 m，攔蓄庫容1.86萬m3。設計攔水閘寬5.0 m，閘高4.0 m（火車站涵洞為城門洞型，凈寬5.0 m，直墻高2.0 m，拱高1.5 m），選用PXM滑動式平板鋼閘門（閘門配LQ25t螺桿式啟閉機）。

設計常年攔蓄水位高程為184.95 m，低于閘頂高程0.05 m，以攔截泄油，確保不向下游排泄。水壩建成后，閘門常年開啟，不影響伏牛溪過流，同時保證應急狀況下的庫容，僅在應急狀況下迅速將閘門放下，以攔蓄油水，防止油污進入長江。

攔水堰頂高程185.0 m，設計底高程173.0 m，最大壩高12.0 m；設計頂寬3.0 m，最大底寬9.77 m，背坡坡比為1∶0.8。閘基礎嵌入基巖0.5 m，基礎采用現澆C20砼埋Mu30新鮮塊石，墻頂和墻體四周0.3 m范圍內不埋塊石，塊石采用人工擺放，塊石之間間距不少于0.1 m。

攔水閘上游側設置5.0 m寬的M10水泥砂漿砌石護坦（厚0.5 m），下游側設置10.0 m寬的C25鋼筋混凝土消力池（厚0.5 m）。攔水閘工程設置工作橋，橋面寬2.0 m，橋設計荷載為4.0 KN／m2，橋板為現澆C30鋼筋混凝土T型結構。設計工作橋凈高6.0 m（閘高4.0 m＋檢修高度2.0 m），凈跨6.5 m。

本工程選用200CYZ－65防爆油泵，其參數為Q＝280 m3／h，N＝90 kw，H＝65 m，n＝1 450轉，以保證設計最大泄漏量為10 000 m3，其中80% 在24 h內揮發，10% 附著在植物及土壤，另外10% 在水面。

另外，由攔油閘至站內應修建1條簡易小路，以便通行。小路兩側各設置0.3 m×0.2 m（寬×深）的油管槽溝和電纜溝。

2.3 防火堤改造

重慶站的防火堤存在裂縫，堤內側無培土也未采取噴涂具有耐火性和密封性的涂料等保護措施，因此可以判斷防火堤存在嚴重的安全隱患。工程設計將在防火堤外側培土，以增加防火堤的抗側向壓力的能力。培土材料選擇粘土、膨潤土材料。（1）當防火堤外無油管或油閥設施時，在堤外填20 cm厚粘土，護坡采用膨潤土夯實，坡比1∶1，坡面種草固坡；（2）當防火堤外有油管或油閥設施時，油管或者油閥距離防火堤距離小于2 m而大于0.5 m時，在堤外填20 cm厚粘土，在距離油管30 cm處建新砌筑磚墻，墻間回填膨潤土；（3）當防火堤外有油管或油閥設施時，油管或者油閥距離防火堤距離小于0.5 m時，在距離油管25 cm處建新砌筑磚墻，新砌磚墻厚度25 cm。

2.4 灌區防滲處理

重慶站的罐區為土壤上覆混凝土。混凝土多有破裂，破裂后的混凝土即喪失了防滲功能。即使不考慮防滲，混凝土作為罐區地面材料也有諸多不利因素。首先，油品在混凝土上形成的油膜只有在土層上的1／3，也就是說，同樣體積的泄漏在混凝土表面上會造成比土層上大2倍的液池，風險也隨之增大。另外，混凝土的熱反射能力比土大得多，導致油品呼吸量大及在事故情況下相鄰罐和周邊人物受到的熱輻射大增。

6月5日在現場進行了采樣，共鉆孔5個，其中3個送到重慶市渝永巖土檢測有限責任公司進行了滲透系數測試，測試結果見表1。

表1 重慶灌區土壤滲透系數測試結果

由表1可知，罐區土的平均滲透系數為4.42×10－4cm／s，與要求（1×10－5cm／s）相比，大約是在2個數量級左右，即100倍。

防滲處理：先將現有的罐區地面下挖40 cm；最下層設10 cm的細土墊層，取1×10－5cm／s左右的土。在細土墊層上鋪設6 mm厚的GCL防滲層，在GCL防滲層上再鋪設30 cm的細土來保護GCL層，取1×10－5cm／s左右的土。GCL的滲透系數在10～9 cm／s的數量級［3］，同時跟其他防滲方式（如HDPE，瀝青等）比較，具有適用性強、耐高溫、耐低溫、較抗拉、抗穿刺等優點。我們選用的是5×10－9cm／s的6 mm厚的GCL膜，折算起來，其相當于12 m的1×10－5cm／s的土。完全達到明尼蘇達州對罐區防滲的要求；本次工程防滲總處理面積17 560 m2。

以上結構即使不考慮細土的防滲能力，在50 m水頭的作用下，粒徑為0.3×10－6nm（3×10－7mm）的水分子欲穿行6 mm厚的GCL膜，約需4年。

2.5 其他改造措施

除了以上應急措施的改造和建設外，重慶站的生產污水處理系統還處在不能運營的狀態，為重啟該系統，有以下工作需要完成：約有2 m3的溶氣罐階梯環填料需要更換，更換損壞機電設備，污水系統需要重新調試及管理人員的技術指導培訓。其次，需在沒有形成封閉的區域增設封端或者慢坡。建設工藝區和拔頭區的導油渠，采用明溝加開口蓋板；將工藝區和拔頭區的導油渠連接到預建池，采用暗溝加水泥蓋板；更換工藝區內所有導油渠錯誤方向的蓋板，使其具有事故發生時能夠有最大的過油能力。設計高約15 cm的漫坡連接子圍堰使混油區成為封閉平面，在事故發生時可作為溢油的緩沖設施。

3 結論

本次設計主要是在原有油庫區排水排污隔油系統的基礎上，不破壞原有庫區已經形成的循環平衡，改進原有庫區事故緩沖設施的不足之處，提高對意外情況預防和應對的安全級數；同時，在油庫外伏牛溪河上新建1座攔油閘壩，如罐體發生意外閘壩水庫肩負著集油、防止漏油污染長江水體的作用；通過一系列的改造措施，使庫區的功能性得到全面提升。堅持以“預防為主、防控結合”的指導思想，建立安全、及時、有效的污染綜合預防與控制體系，確保了事故狀態下的污水全部處于受控狀態。總之，此次改造工程全面提升了庫區的事故應急緩沖能力。

［1］40 CFR 112.20，關于油庫應急計劃規定標準以及相關泄漏預防、控制和對策規定［S］.USEPA，2010.

［2］中石油管道公司蘭成渝輸油氣分公司重慶油庫事故緩沖設施初步設計［R］.2010.

［3］孫文波.淺析GCL滲透性及水利工程應用［J］.黑龍江科技信息，2012（2）：34－36.