(林颖毅)白马港造船业溢油事故风险评价.doc

白马港造船业溢油事故风险评价林颖毅1 葛晓峰2 （1.福建交通职业技术学院船政学院，福建 福州 350007； 2.福建海事局船舶处，福建 福州 350007）摘要：根据我国履行90年国际油污防备、反应和合作公约(OPRC公约)的要求，对白马港造船业溢油事故概率及不同规模溢油量发生概率定量计算分析，运用概率与数理统计方法计算出白马港海域发生溢油事故的概率基础值，并针对白马港区的实际情况，提出风险防范措施。关键词：溢油 风险评价 溢油概率 防范措施Risk Assessment of Oil Spilling Accident fromShipbuilding Industry in Baima Harbor Lin yingyi1 Ge xiaofeng2( 1. Shipping Affair Department of Fujian Communication Technology College, Fuzhou 350007; 2. Ship Management Department of Fujian Maritime Safety Authority, Fuzhou 350007 )Abstract: According to the implementation requirement of OPRC for China, this text make a quantitative analysis on the probability of oil spilling accident from shipbuilding industry and the probability of occurrence of oil spilling quantity on different scale in Baima harbor. And use the method of probability and mathematical statistics to calculate the underlying value of probability of oil spilling accident occur in Baima harbor sea water. And based on the actual situation of Baima harbor, put forward the risk prevention measures.Keywords: oil spill risk assessment probability of oil spilling precautionary measure引言白马港是福建第三大港口，是中国民营船舶修造及二手船交易中心，该产业可促进当地经济发展和白马港的繁荣与发展，但同时，船舶拆解、修造和建造过程中，如不重视环境保护工作，将会对周围海、陆环境带来污染影响，因此，在发展该产业的过程中，重点是在于提出污染防治措施，旨在把环境影响控制在最小的、环境可以接受的范围内。根据大量资料表明,船坞发生事故性溢油的原因主要是:进坞维修的船舶上剩余的各种油类,包括重质油、轻质油机油润滑油等未得以回收而全部或部分溢入白马港中，而造成事故的原因是船只进入湾口时触礁；油水分离器不能正常工作；输油管路发生泄漏；储油容器倾倒或破裂；没及时运走的附油器件被涨潮海水淹没；拆解、进船坞后操作设备不当等，其中人为因素是造成事故的主要原因。1 水环境影响白马港水面开阔，水流速度快，从漂流试验可知，水流基本上都是顺着河岸的趋势向南流，由于白马港为感湖河段，稀释扩散起主要作用，因此在预测时选用河流二维稳态混合模式较为合适，公式如下：-(x,y)处污染物垂向平均浓度;H、B、u-深度、宽度、流速;、-污染物排放浓度、排放量;-上游污染物浓度;-横向混合系数。预测结果如下:表1正常排放涨潮时水体油类浓度增加量 单位:mg/Lx/y01020304050100.0020.0000.0000.0000.0000.000300.0010.0000.0000.0000.0000.000500.0010.0000.0000.0000.0000.0001000.0010.0000.0000.0000.0000.0002000.0000.0000.0000.0000.0000.000表2 正常排放退潮时水体油类浓度增加量 单位: mg/Lx/y01020304050100.0010.0000.0000.0000.0000.000300.0010.0000.0000.0000.0000.000500.0010.0000.0000.0000.0000.0001000.0010.0000.0000.0000.0000.0002000.0000.0000.0000.0000.0000.000表3 事故排放涨潮时水体油类浓度增加量 单位: mg/Lx/y01020304050100.0680.0010.0000.0000.0000.000300.0390.0100.0000.0000.0000.000500.0310.0140.0010.0000.0000.0001000.0220.0150.0040.0010.0000.0002000.0150.0130.0070.0030.0010.0003000.0130.0110.0070.0040.0020.0004000.0110.0100.0070.0040.0020.0015000.0100.0090.0070.0050.0030.0016000.0090.0080.0070.0050.0030.0027000.0080.0080.0070.0050.0030.0028000.0080.0070.0060.0050.0030.0029000.0070.0070.0060.0050.0040.00210000.0070.0070.0060.0050.0040.003表4 事故排放退潮时水体油类浓度增加量 单位: mg/Lx/y01020304050100.0520.0000.0000.0000.0000.000300.0370.0010.0000.0000.0000.000500.0230.0060.0000.0000.0000.0001000.0170.0080.0010.0000.0000.0002000.0120.0080.0030.0010.0000.0003000.0100.0080.0040.0010.0000.0004000.0080.0070.0040.0020.0010.0005000.0070.0060.0040.0020.0010.0006000.0070.0060.0040.0020.0010.0007000.0060.0060.0040.0030.0010.0018000.0060.0050.0040.0030.0020.0019000.0060.0050.0040.0030.0020.00110000.0050.0050.0040.0030.0020.001从预测结果可知，在正常排放情况下，对白马港水环境影响甚微，涨、落潮水中石油类浓度增量最大为0.002mgL，叠加水体中石油类的现状值后为0.202mgL。事故排放时，排污口下游最大浓度增量为0.04mgL，叠加本底值后在排污口附近海域石油类浓度为0.204mgL。2事故性排放溢油风险评价溢油污染事故的分析计算：溢油入海后将经历扩散、迁移、蒸发、溶解、乳化、吸附沉淀、生物降解等运动机制。从其行为和归属分析，溢油入水后将可能产生的污染形式主要有两种：一是漂浮的油膜；二是分散于水体中的油。2.1漂油的扩展油比重小于水，溢油入水后即漂浮在水面上以油膜的形式存在，随风和潮流扩散漂移，在湍流作用下散射。在扩散漂移过程中油膜逐渐变薄，油膜的扩延范围可采用Fay瞬时溢油扩延模型预测，油膜扩散可分为重力-惯性力阶段，重力-粘滞力阶段和表面张力阶段，各阶段的油层扩展规律为：第一阶段；D=第二阶段：D=第三阶段：D=式中，D为油膜扩展直径，=1,、分别为油、水密度，为净表面张力系数，为水动力粘滞系数，g为重力加速度，V为溢油体积，t为从溢油开始计算的时间，为各扩展阶段的经验系数。经过三个阶段的扩展，油的扩展将在表面张力阶段结束。Fay模型得到扩展终止时油膜的最大扩散面积：随着油膜的扩散，油膜逐渐变薄，当油膜厚度减少到某一极限值后，在波浪和湍流作用下，油膜便逐渐破碎成许多碎片，各自向周围漂移，形成更大的不连续污染区。破碎后的油膜碎片污染区扩散有效半径为：R(t)=4.47由于溢油事故较易察觉和控制，因此溢油量一般不大，假定一次比较严重的事故，溢油总量为5、10、20吨，采用上述模式分别计算溢油入水后，油膜在海面上漂移过程中各个时刻的扩散范围，可由表5得知表5 溢油入水后不同时刻油膜扩散范围溢油量5吨10吨20吨时间(h)直径(m)面积()直径(m)面积()直径(m)面积()0.51310.0131640.0212070.03411650.0212070.0342610.05422070.0342610.0543290.08532370.0442990.0703770.11142610.0543290.0854150.13552810.0623540.0994470.15762990.0703770.1114750.177123770.1114740.1775980.281184310.1465430.2326850.368244750.1775980.2817540.446根据计算结果，溢油入河后经过12个小时，当溢油量为5吨时，油膜面积为0.111，直径达377m；当溢油量为lO吨时，油膜面积为0.177，直径达474m；当溢油量为20吨时，油膜面积为0.281，直径达598m。由此可见，一旦发生溢油，海面漂油的影响范围是相当大的。2.2溢油漂移轨迹预测溢油入水后,油膜在扩展、扩散过程中处于扩延状态,同时受风、潮流和波浪作用在水面上漂移。研究证明,水面油膜迁移运动主要是由于表层潮流和风力作用的结果,波浪对漂移影响较小。我们假定油膜内各点漂移速度相等并等于质心点的漂移速度,故油膜(质心点)的迁移速度可用下式表示:式中,是表层潮流, 为风引起的油膜迁移速度,对于,通常采用水面上10米处的风速W为计算风速,即=KW式中,K为风漂移系数,参照有关资料,可取K=0.03根据气象资料分析,本地区风速较小,年平均风速只有1.5m/s,因此,油膜漂移主要受到潮流控制,风力对油膜漂移的影响较小。根据水质点漂流实验结果,涨潮过程中平均漂移速度为1.728km/h,方向基本上朝西北向。退潮过程中平均漂移速度2.953km/h,方向基本上是东南方向.2.3分散于水中的油对白马港水质的影响溢油入水后,一部分覆盖水面,一部分蒸发进入大气,另一部分则溶解和分散于水中.扩散在水中的油将长时间停留在水中,直至被水生物吞食,或与水中固体物质进行交换而沉入水底。溢油进入水体后，可同时发生低分子烃的乳化、挥发、溶解过程。油在水面上漂流的过程中，受到波浪的冲击，油的微粒不断向水相分散，同时水的微粒也不断向油相逸散，油和水混合形成的乳化液，以溶解、乳化等形式分散入水中，在垂直方向上向下扩散，大约10小时后分散作用最大，而乳化作用大约在10小时后开始发生，在10100小时内达高峰。扩散于水中的油将长时间停留于水中，直至被水生生物吞食，或与水中固体物质进行交换而沉入水底。因此扩散在水中的油对环境的危害比漂浮在水面的油膜更大。溶解是浮油和悬浮油进入水体的质量传输，某些物理过程如扩展、紊动和分散作用以及水包油的乳化作用，都会增大油水的接触面积促使油溶解。相比之下，油的挥发作用远大于溶解作用，其挥发速度受温度、油膜面积、波浪、风等因素的影响。链烷烃溶解的速度约为挥发速度的0.01，在10天内燃料油能挥发掉总量的50。根据资料，分散在水中的溶解油和乳化油的总量小于溢油总量的1。若溢油量分别以5t、10t、20t计，则分散在水中的油约为O05t、0.1t、0.2t。这相当于可溶性污染物瞬时投放入河，我们采用瞬时点源扩散模式对水体中油浓度增量进行预测，公式如下：p(x,y,t)油团中心浓度值，mgLQ-污染物排放量,g/sh-有效扩散水深,米t-时间,s、-沿x,y轴方向上的扩散距离平均标准差,、为扩散特性参量,根据我国沿海不同海区的示踪实验结果,可取m=2,有如下经验关系(假定扩散是各向同性的),u为海流流速。从预测结果可以看出，当溢油量为5吨时，海水中油污水团中心浓度增量超过GB30971997第二类水质标准的持续时间达5个多小时，最大超标面积为0.020，出现在溢油发生后的3个小时左右；当溢油量为10吨时，海水中油污水团中心浓度增量超过第二类水质标准的持续时间达7个多小时，最大超标面积为0.041，出现在溢油发生后的5个小时左右：当溢油量为20吨时，海水中油污水团中心浓度增量超过第二类水质标准的持续时间达11个多小时，最大超标面积为0.081，出现在溢油发生后的7个小时左右。3 船厂溢油事故风险概率及可能的溢油量分析船舶在试航前，发生碰撞、搁浅等事故的概率一般非常小，因此，船厂船舶事故概率服从离散型二项概率分布。设海域通过n艘次船舶发生k次事故，则事故风险概率：式中，P为每艘船舶发生事故的概率，是研究海域船舶事故的基础值；q=1-p为每艘船舶不发生事故的概率。目前事故发生概率的确定，主要是依赖事故的数据库的统计资料。由于缺乏白马港区的数据，事故概率参考文献，海域船舶事故概率为次/年艘次。白马港船舶制造数为80艘/年，考虑到其他到港船舶，假设港区每年通过船舶约200艘，则泄露的风险概率为：np=1次/53.7年。对于造船项目而言，可能发生的溢油事故是试航船舶的燃料油泄漏，而白马港最大代表船型为3万吨级货船试航前最大载油量一般不超过200吨，港口溢油事故相对来说易于发现和控制，因此溢油量一般不会很大，事故初期燃料油泄漏一般不会超过载油量的5%，事故发生后，采取紧急措施，可防止继续溢油。4 防范措施溢油风险预测评价的结果表明