海上溢油應(yīng)急策略制定的關(guān)鍵因素

孫壽偉

(中海石油環(huán)保服務(wù)(天津)有限公司，天津 300452)

0 引言

1993年，國際組織(IMO/IPIECA)組織編制了溢油應(yīng)急相關(guān)的系列報告，在OPRC公約中各締約國所達(dá)成共識的前提下，為各國溢油應(yīng)急管理與應(yīng)對行動提供指導(dǎo)。OPRC公約根據(jù)具體風(fēng)險源項(xiàng)，建議存在溢油風(fēng)險的國家制定本國的溢油應(yīng)急計劃，各石油公司及石油運(yùn)輸行業(yè)均應(yīng)有各自的溢油應(yīng)急計劃與政府主管部門的應(yīng)急預(yù)案相銜接，而計劃的實(shí)施的內(nèi)容要靠實(shí)際應(yīng)急行動來檢驗(yàn)完善。2010年，美國“深水地平線號”井噴事故嚴(yán)重污染了海洋生態(tài)環(huán)境，同時暴露出應(yīng)急響應(yīng)過程中的問題。除了在實(shí)戰(zhàn)中發(fā)現(xiàn)問題、總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，更為關(guān)鍵的因素在于應(yīng)急響應(yīng)中精準(zhǔn)的應(yīng)急策略。本文根據(jù)國內(nèi)外海上溢油應(yīng)急響應(yīng)的特點(diǎn)與方式，系統(tǒng)地歸納了影響我國海上溢油應(yīng)急行動的關(guān)鍵要素，總結(jié)了各要素之間的影響，為應(yīng)急響應(yīng)過程中科學(xué)地制定溢油應(yīng)急策略提供參考。

1 溢油應(yīng)急現(xiàn)狀分析

國際行業(yè)內(nèi)各組織所奉行的溢油應(yīng)急相關(guān)規(guī)則和指南，以及實(shí)際操作中的總結(jié)、規(guī)范還不能稱之為標(biāo)準(zhǔn)。我國在積極履行OPRC公約的同時，逐步建立健全相關(guān)法律法規(guī)體系，已基本建設(shè)形成國家級、海區(qū)級、省(自治區(qū)、直轄市)級、港口級及船舶級五級應(yīng)急管理體系，由海事行政主管部門統(tǒng)一負(fù)責(zé)溢油應(yīng)急響應(yīng)的組織管理，制定重大海洋溢油應(yīng)急計劃[1]。

1.1 船舶溢油應(yīng)急類

國內(nèi)對于溢油應(yīng)急能力建設(shè)并未形成行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。按照水域劃分，船舶類應(yīng)急資源主要依托于沿海水域船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫、長江干線船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫兩類。沿海水域船舶溢油應(yīng)急設(shè)備庫主要針對海上風(fēng)浪大、水域開闊等特點(diǎn)，配置海洋型溢油應(yīng)急設(shè)備。

1.2 海洋石油勘探開發(fā)類

目前，國內(nèi)一些海上應(yīng)急搶險機(jī)構(gòu)配備了海上應(yīng)急搶險船、水下管道干式維修艙、水下機(jī)器人等應(yīng)急裝備，但是實(shí)踐表明，現(xiàn)有的海底管道應(yīng)急裝備在灘海、極淺海海底管道泄漏應(yīng)急搶險中表現(xiàn)不足[2]。迄今為止，我國以三大油企為代表的應(yīng)急能力資源系列配置也只是涉及作業(yè)安全、設(shè)備性能和工業(yè)技能領(lǐng)域居多，環(huán)保類居少。溢油應(yīng)急作為環(huán)保門類的一個分支尚未獲得重視與人類抵御溢油的歷史較短有關(guān)。當(dāng)今世界范圍內(nèi)，與石油勘探開發(fā)相關(guān)的高等教育中并無溢油應(yīng)急課程或?qū)I(yè)設(shè)立。

2 溢油風(fēng)險量化分析

海上石油施工作業(yè)包括物探、鉆完井、采油、油氣集輸與處理、儲存及運(yùn)輸?shù)龋鳂I(yè)過程中涉及到大量生產(chǎn)設(shè)施及作業(yè)設(shè)施[3]。我國對溢油風(fēng)險分析起步較晚，但在船舶發(fā)生溢油事故分析研究方面頗有研究，而在海上石油設(shè)施溢油風(fēng)險分析和評價方面相對而言缺乏系統(tǒng)的方案和研究工具，可以借鑒參考的相關(guān)資料也很少。在區(qū)域溢油應(yīng)急能力評估過程中，科學(xué)地分析評價海上石油設(shè)施的環(huán)境安全風(fēng)險，統(tǒng)一規(guī)范區(qū)域溢油應(yīng)急能力中溢油風(fēng)險分析的方法、內(nèi)容和數(shù)據(jù)采集格式，量化主要風(fēng)險分析，以便有針對性地確定應(yīng)對策略和資源配置指標(biāo)，降低和減少溢油事故風(fēng)險，確保海洋環(huán)境免受污染。

3 溢油應(yīng)急策略分析

海上溢油信息的準(zhǔn)確性是制定溢油應(yīng)急策略的關(guān)鍵。第一時間應(yīng)明確現(xiàn)場溢油源基本情況、泄漏時間、油品性質(zhì)、氣象海況、已采取措施等信息，作為制定應(yīng)急策略的基礎(chǔ)。鑒于測量海面溢油厚度和面積的難度，準(zhǔn)確估算海上溢油量是很困難的。當(dāng)溢油泄漏到海面時，受海流與風(fēng)的影響擴(kuò)散形成油膜。油膜通過吸收海浪的能量，增加海水表面張力，使溢油海域的水面相比正常海域略顯平靜。當(dāng)油層變薄時，更容易受到浪，風(fēng)和海流運(yùn)動的破壞，因而順著風(fēng)向和海流運(yùn)動的方向形成更小的油塊或狹窄的油膜帶。由此分析，溢油處置應(yīng)綜合分析相關(guān)的各種因素，重點(diǎn)關(guān)注優(yōu)質(zhì)資源協(xié)調(diào)、應(yīng)急響應(yīng)時間、溢油圍控與回收以及淺灘與岸線溢油處置的初期準(zhǔn)備。

3.1 應(yīng)急資源協(xié)調(diào)

海上溢油事件發(fā)生后，可根據(jù)事件發(fā)生的現(xiàn)場信息分析可能給周邊海域帶來的影響，并通過船舶跟蹤、直升機(jī)巡航、溢油漂移數(shù)據(jù)模擬分析等技術(shù)手段對溢油擴(kuò)散趨勢進(jìn)行分析。同時，篩選溢油周邊適用的現(xiàn)場應(yīng)急資源，通過技術(shù)研判分析，確定溢油攔截點(diǎn)位并實(shí)施資源集中統(tǒng)一調(diào)配，確保有效攔截溢油。

3.2 應(yīng)急響應(yīng)時間

應(yīng)急響應(yīng)時間主要指從接到事故報警到應(yīng)急設(shè)備和物資到達(dá)事故現(xiàn)場開始作業(yè)的時間，考慮0.5～1 h的陸上準(zhǔn)備時間以及1 h左右的水上運(yùn)輸時間，確定港內(nèi)水域的應(yīng)急響應(yīng)時間為2 h[4]。海上應(yīng)急動員時間通常以溢油應(yīng)急設(shè)備運(yùn)輸至溢油點(diǎn)的直線航行距離為計算基礎(chǔ)，船舶航行速度12節(jié)(約22 km/h)，陸地溢油應(yīng)急基地動員時間不超過1.5 h。陸地溢油應(yīng)急基地響應(yīng)時間不包括通行航道時間。

3.3 溢油圍控與回收

溢油圍控與回收作業(yè)是現(xiàn)場溢油處置效果最直接的體現(xiàn)。根據(jù)不同油品特性及不同條件采取相應(yīng)的溢油處理方法。針對海上實(shí)際情況，考慮所需設(shè)備、環(huán)境因素的影響，需注意優(yōu)先權(quán)的選擇。天氣狀況良好，首先使用圍油欄對溢油進(jìn)行圍控。若溢油量較少、范圍不大，可使用吸油毛氈吸附，人工使用撈油網(wǎng)進(jìn)行打撈清除；若溢油量較大，則使用船舶搭載機(jī)械回收設(shè)備進(jìn)行清除。敏感海域發(fā)生的溢油事件，應(yīng)考慮事態(tài)影響的嚴(yán)重程度確定優(yōu)先保護(hù)次序，最大限度地控制事態(tài)蔓延。

3.4 淺灘及岸線溢油處置

潮間帶和淺灘段指海管登陸點(diǎn)東部水域大型作業(yè)船舶無法到達(dá)的水域。由于作業(yè)船舶無法到達(dá)該水域，該水域的溢油處置需協(xié)調(diào)周邊可用船舶資源支持應(yīng)急。淺灘及岸線溢油污染處置應(yīng)考慮泥質(zhì)灘涂地勢、潮間帶寬度、陸岸交接處海水水深等作業(yè)環(huán)境，還應(yīng)考慮泥沙巖石對應(yīng)急設(shè)備的影響，通過刷式、鼓式等專用設(shè)備回收溢油。受泥質(zhì)灘涂的影響，溢油流動性受到限制，一般收油機(jī)無法使用，可考慮高壓清洗設(shè)備、吸附材料以及與吃水較潛的固體浮子式圍油欄配套使用。

4 溢油事故場景模擬分析

受到風(fēng)、浪、流作用影響，溢油一旦進(jìn)入海洋在海面漂移、擴(kuò)散，將會對海洋水體造成嚴(yán)重污染。溢油事故后，準(zhǔn)確獲得海面油膜動態(tài)信息，對控制污染、減小損失以及清除溢油起著關(guān)鍵性作用。油膜在漂移過程中，其質(zhì)量和性質(zhì)會發(fā)生較大的變化，并且這些變化是動態(tài)的，這就要求作業(yè)者在溢油發(fā)生后的不同時刻充分認(rèn)識溢油屬性，以便對溢油進(jìn)行有效的預(yù)測、評估和處置。

4.1 溢油點(diǎn)、溢油量及溢出方式

根據(jù)海上設(shè)施工程作業(yè)特點(diǎn)、溢油風(fēng)險以及溢油漂移擴(kuò)散的隨機(jī)性，選擇渤海海域隨機(jī)位置作為溢油點(diǎn)源，同時選擇最大可信事故為事故源項(xiàng)，確定為海底管線重質(zhì)原油泄漏事故，泄漏量為100 t，點(diǎn)源連續(xù)排放，持續(xù)時間為4 h，油膜漂移預(yù)測時間為溢油后的48 h。預(yù)測48 h內(nèi)溢油在最大風(fēng)與平均風(fēng)情況下不同風(fēng)向的漂移軌跡。

4.2 模擬風(fēng)場數(shù)據(jù)

綜合模擬海域每個月的氣象資料和本海域相關(guān)敏感目標(biāo)后，確定歷史常見風(fēng)速風(fēng)向等相關(guān)數(shù)據(jù)，并趨向于不利因素，作為溢油油膜漂移軌跡的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

4.3 預(yù)測結(jié)果

油膜在風(fēng)和水流的共同作用下在水體中進(jìn)行不規(guī)則的曲線運(yùn)動，并隨時間變化逐漸擴(kuò)散，其運(yùn)動方向甚至?xí)c潮流方向相反，可以看到油膜中心點(diǎn)分布比較密集甚至發(fā)生重疊。如圖1所示，近海區(qū)域，風(fēng)速和風(fēng)向引起的淺海風(fēng)海流對于溢油漂移擴(kuò)散結(jié)果起很重要的作用，體現(xiàn)在模擬結(jié)果中就是：不同的風(fēng)向直接導(dǎo)致溢油漂移方向不同，甚至決定了溢油是否抵岸。

圖1 模擬采用的風(fēng)場數(shù)據(jù)(風(fēng)速：m/s)

4.4 應(yīng)急策略

根據(jù)96 h溢油漂移數(shù)值模擬分析，溢油向南漂移擴(kuò)散。確定距離溢油源最近的陸地基地，假定陸地應(yīng)急資源到達(dá)溢油海域時間約6 h。6 h后，溢油已擴(kuò)散至溢油源以南約10 km處，油膜寬度為2 km左右。受氣象與海況影響，油膜在96 h以后的漂移擴(kuò)散存在危及周邊敏感海域與岸線的可能。根據(jù)以上條件，現(xiàn)場應(yīng)急策略如下：(1)啟動現(xiàn)場應(yīng)急，進(jìn)行溢油圍控與回收(一般具備圍油欄400 m、收油20 m3/h)，針對已擴(kuò)散溢油進(jìn)行船舶跟蹤；(2)協(xié)調(diào)陸地應(yīng)急資源向溢油源以南10 km海域集結(jié)，到達(dá)海域后根據(jù)溢油實(shí)際擴(kuò)散情況進(jìn)行溢油圍控與回收作業(yè)；(3)若應(yīng)急資源充足，在周邊敏感海域進(jìn)行溢油攔截保護(hù)，防止溢油污染，同時考慮切斷溢油登陸途徑；(4)海面薄油膜清理及油污垃圾處置。

5 結(jié)語

制定海上溢油應(yīng)急策略，要首先根據(jù)現(xiàn)場信息確定應(yīng)急方向，以溢油量與溢油擴(kuò)散路徑為主線，綜合考慮周邊環(huán)境影響，同時采用常規(guī)技術(shù)手段，做好溢油擴(kuò)散分析、應(yīng)急資源協(xié)調(diào)、溢油圍控與回收等工作。在借鑒國際溢油專業(yè)領(lǐng)域的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)的同時，還要結(jié)合國內(nèi)實(shí)際情況對海上實(shí)際風(fēng)險海域編制合理的、可操作性強(qiáng)的溢油應(yīng)急處置方案與策略，通過場景設(shè)計、應(yīng)急演練、能力評估等多種要素有效地改善應(yīng)急工作中管理與技術(shù)環(huán)節(jié)存在的問題。