海底管線對環境影響分析

潘海鋒 何小新

摘 要：海底管線是重要海洋石油設施，施工跨度較大，本文從環境影響方面對某項目海底管線進行了分析并提出對策。

關鍵詞：海底管線 環境影響

中圖分類號：P751 文獻標識碼 ：A 文章編號：1003-9082（2019）02-0-02

一、海底管道工程概況

以渤海某油田開發項目為例：新建2條海底管線，新建海管總長約7.5km，2條海底管道均為原油混輸海管，2條海底電纜，長度分別為4.5km和3km。

本項目采用單層保溫管混輸，鋼管外部保溫層材料選用聚氨酯泡沫。外套管采用HDPE（高密度聚乙烯套管），同時外套管外設置混凝土配重層。鋼管外防腐采用FBE涂層系統保護。

根據海底沉積物腐蝕因子以及海管所輸送介質的特性，考慮經濟合理的腐蝕裕量以及海管工藝設計參數、環境數據，進行海管的環向應力、組合應力分析計算，確定海管設計壁厚和材質。并根據海管穩定性分析、計算，確定海管混凝土配重層數據。海管結構如下圖所示。

海管鋪設：由專用鋪管船完成海管鋪設，主要作業程序包括焊接、焊口檢驗、涂層修補及配重層填充。將海管直接鋪設于海床，后挖溝埋設，埋深達1.5m。

海管運行：滿足相關規定、規范要求，嚴格按照“海管操作維修手冊”正常操作運行。定期清管作業和泄漏檢測。

二、施工期環境影響分析

1.海上施工作業概況

本項目2條海底管線將全程挖溝埋設，埋深1.5m。主要作業船舶包括駁船、鋪管船及拖輪。鋪管作業周期2個半月，參加作業人數總計160人次。

2.海上施工期主要污染物

海上施工作業期間主要污染物為鋪管挖溝所攪起的海底沉積物以及作業期間所產生的生活污水、機艙含油污水、生活垃圾和工業垃圾等。

根據作業工期、參與作業船舶的種類數量及作業人數，可估算出在海底管道和電纜鋪設作業期間各種污染物的產生量分別為：生活污水337m3，機艙含油污水為43m3，生活垃圾為17t，工業垃圾少量。

海底管道和電纜挖溝作業將攪起的海底沉積物量約為12076m3。

3.海上施工期環境影響分析

3.1海上施工期的生活污水通過船用生活污水處理裝置處理達標后排海；同時為確保不會對海洋環境造成影響，按照《渤海海域船舶排污設備鉛封程序規定》機艙含油污水將全部運回陸地處理，。

3.2海上施工期影響海洋環境的主要因素為海管/電纜鋪設挖溝作業，主要表現在以下四個方面：

a）造成海水懸浮物濃度大量增加，降低海水透明度和光照度，對餌料生物的繁殖和經濟魚類的卵子和幼體的正常發育造成一定程度的影響；

b）海管/電纜鋪設掀沙導致溝槽兩側貝類等底棲生物被掩埋而窒息死亡；

c）底泥被攪起后，會促進赤潮休眠孢囊的上浮，以及N、P的溶出，增加赤潮發生的可能性；

d）海底泥沙中有害物質的再溶出，從而可能對周圍水域的浮游生物產生不利影響。

但由于海管/電纜鋪設作業歷時較短，隨著施工結束以及潮流和潮汐作用，對海洋環境不利影響將逐漸減輕，經過一段時間后就會恢復到本底值。如果避開海洋生物的產卵期、幼體生長期進行施工，就可大大降低其影響。

3.3鋪設海管作業期間所攪起的懸浮沙對海水水質的影響主要在管線兩側，超I（II）類海水水質距排放點的最大距離約為1.2km；在鋪管作業期間表、中、底三層超I（II）類海水水質的最大面積分別為2.1km2、3.0km2和1.9km2，而超III、IV類水質海域影響范圍相對較小。中層和底層超III類海水水質的最大面積分別為0.21km2、0.38km2，最大影響距離（離排放點）約為0.5km；懸浮沙覆蓋2cm厚度的范圍主要分布在海管兩側，距海管的最大垂直距離不超過100m，平均約為30m；懸浮沙停止排放后，表層至底層恢復到一類海水水質的時間依次為：4.2h、5.1 h和6.9h。

3.4進行海管/海纜鋪設作業時，本工程鋪設海管總長約為37.2km，并考慮電纜鋪設挖溝，可大致推算出，被挖起的泥沙在管溝/纜溝兩側所覆蓋的面積（管溝兩側覆蓋寬度30m）為9×105m2。評價區底棲生物量平均密度為12.83g/m2，則將直接影響底棲生物約11.55t。

3.5對漁業生產的影響主要表現為由于海管/海纜的設置而導致其保護范圍內（兩側各500 m）禁止從事可能危及平臺、海管/電纜安全和正常使用的漁業生產活動，此影響為局部、長期影響。

三、運營期環境影響分析

正常生產運營期，海底管道不會對周圍的環境造成任何影響。但是一旦發生突發性的海底管道破裂所造成的油氣泄漏事故，則會對海洋環境造成危害。

1.海底管道油氣泄漏事故率分析

以往研究結果表明，引起海底管道事故發生的外部原因有海面失落重物的撞擊、漁船拖網或拋錨以及自然災害，內部原因有管線腐蝕、材料缺陷，此外還有人員誤操作等原因。

根據J.L.M Robertson等（1995）同類石油管道故障統計資料，海底管道泄漏的事故率在10-5～10-4/kma之間。海底管道的事故發生率與管徑大小有關，大于20cm（8"）和小于20cm（8"）的海底管道的事故率分別為10-5/kma和10-4/kma。由此可類比估算本油田開發工程海底管道的油氣泄漏事故概率。

針對海管局部泄漏事故，應急關斷系統會迅速啟動關斷物流，關斷后管道內的介質將隨著管道內外壓差的減小而迅速減少。如果及時修復受損海管，其介質泄露的量將是可控的。

2.海管油氣泄漏環境風險分析

一旦發生突發性油氣泄漏事故，且溢油擴散未得到有效控制，則會對海洋生態、漁業資源和漁業生產，造成嚴重影響。

2.1對浮游植物的影響分析

海洋有機質的主要生產者是浮游植物，它是最基礎的海洋食物鏈環節，在海洋生態系統的物質與能量轉換過程中起著及其重要的作用。而溢油在水面形成油膜，將影響海水與大氣之間的物質交流和熱交換，使海水中的含氧量、溫度等因素發生較大的變化，使浮游植物窒息死亡，水中浮游植物基本上100%死亡。

2.2對浮游動物的影響分析

浮游動物對海水中的石油類污染敏感度很高，試驗結果表明，油類濃度超過50mg/L時，對于橈足類動物在24h內將發生有害影響，并且幼體的敏感性高于成體，例如紡錘水蚤（acartia tonsa）培育在500mg/L的石油烴中，經82h，無節幼體個體死亡數目已達半數，但成體死亡半數所需時間要長1倍。

2.3溢油對魚卵的影響分析

海面油膜對經濟魚類浮性卵、仔魚的危害極大，直接減低魚卵的孵化率與孵化質量，并引起幼魚大量死亡和畸變。兒溢油事故中一會又部分重質油沉降至海底，對一些沉性卵造成不良影響。其魚卵一般具有附著性，會隨著水流移動，而幼魚體質弱，游泳轉移能力欠缺，一旦發生大面積溢油，對于區域內的魚卵及幼魚將是致命的。

2.4溢油對漁業資源的影響分析

如果溢油發生在經濟魚類的產卵和索餌期將更為嚴重，可能造成大量生物死亡或生物受石油污染而降低其經濟價值。若按油膜所抵位置來劃分溢油的影響等級，則油膜抵岸將是最嚴重的，為一級；油膜抵達10米等深線至低潮線之間，為二級；油膜抵達10米等深線以深海域屬三級（輕級）影響。若按時間劃分，夏半年將比冬半年更加敏感。所以，要使溢油產生的影響降低最低程度，須在油膜抵達10米等深線之前盡快圍截回收溢油，從而大大降低溢油對海洋環境的影響程度。

海水中的溢油對成體魚類的影響較小，當發生溢油時，許多成體魚類對油污染有回避行為，而游離到未污染或污染較輕的水域。但溢油還將會導致海域中經濟種類的品質發生變化，因為魚類、貝類等在油污環境中有積累石油烴的能力，而受到油污污染的魚類、貝類，其口感經濟型不然大大降低，且在一定程度上會通過食物途徑對人類身體健康產生影響。

2.5對漁業生產的影響

若發生突性發溢油事故，在溢油擴散范圍內，被迫停止捕撈生產，將直接影響漁民作業效率，降低其當年的捕撈產量和經濟收益。且溢油可能會使漁網沾污，影響其使用甚至報廢。

四、對策與建議

1.本油田開發工程所處海域是許多經濟魚蝦類的索餌場、肥育場和產卵場，因而，建議做好準備工作，縮短工期，并盡可能介紹減少開挖面積。此外，5～8月為各種魚類的產卵盛期，因而海上施工作業應盡可能避開這一時期，減少海上施工作業對漁業資源的影響程度。

2.從工程設計、施工、安全管理等諸多方面采取合理有效措施，避免溢油事故的發生。遵守設計規范標準要求，嚴格把控施工方案施工質量，確保各項施工措施，質量控制效果、安全保障、結構強度、穩性和抗疲勞程度充分落實到位。

3.油田作業者應與有關部門協商，在海上設施周圍設置安全距離，確保海上設施的安全生產運營。

4.制定科學、合理可行的溢油防范措施和應急方案。在配備溢油回收設備、化學藥劑時，應當充分考慮本海域的自然環境特點。

5.建設單位要在管道鋪設施工期間，通過相關部門發布航行通告、設置海圖標記，劃定保護界線，并安排值班船沿途巡視，規避各種船只因拖網、拋錨等損壞海管。