宋浩
安徽锦程安环科技发展有限公司安徽合肥230001
摘要：拉格朗日模型是用拉格朗日体系的数值方法计算轨迹模型和溢油归宿模型，本文以安庆石化危险品码头项目环境影响评价为例，模拟项目码头区发生液态物料泄漏事故状况下，泄漏物料进入长江水体，对下游安庆市二、三水厂取水口的水环境质量造成的影响进行分析。经分析可出结论，在发生码头作业区重大泄露事故，会对二三水厂取水口水质产生影响，在采取的必要的工程措施，安庆市可以启用石塘湖备用水源，进行供水，基本可以保障安庆市居民生活饮用水供给。
关键词：环境风险评价；拉格朗日粒子追踪模型；应用
1、引言
作为溢油应急反应系统的关键技术，对溢油轨迹和扩散面积的预测准确与否十分重要，其对减少环境污染范围，保护水生态环境有重大的作用。溢油运移轨迹和扩散面积的研究，大多是借助于数值计算和数值实验手段来完成。当发生溢油后，油膜在风、表层流作用下发生平移运动，这实质上是油膜在风的切应力、表层流合成的环境动力作用下的拉格朗日漂移过程[1]。拉格朗日模型是用拉格朗日体系的数值方法计算轨迹模型和溢油归宿模型，将溢油看作由很多运动质点组成，每一质点都在一定的动力作用下运动[2]。
本文以安庆石化危险品码头项目为例，以拉格朗日粒子追踪模型模拟项目码头区发生液态物料泄漏事故状况下，泄漏物料进入长江水体，对下游安庆市二、三水厂取水口的水环境质量造成的影响进行分析。
2、项目概况及评价方法
2.1工程概况
项目沙漠洲危化品码头位于长江安庆段河道，属于安庆港中心港区总体规划中的“皖河口作业区”。沙漠洲码头水域由上游向下游布置1个5000m3液态烃泊位、4个5000t级泊位和1个港作泊位。
2.2过程风险识别
项目运行后，储运涉及的物料大多为可燃、有毒物料，且储运数量都较大。因此，项目存在一定的环境风险隐患。项目运行过程中的环境风险，主要包括各类物料装卸过程中，发生的物料泄漏等事故，以及由此引发的次生环境事故。
2.3事故危害性识别
在码头区，一旦发生运输船舶或装卸设备破裂，导致物料泄漏并进入长江水体，可能会对下游河段的安庆市饮用水水源保护区的水环境质量造成破坏，影响安庆市民的饮用水安全。
2.4最大可信事故分析
项目运行后，码头区一旦发生到港船舶碰撞，可能导致船舶装载油料泄漏进入长江，对长江水环境质量造成不利影响，危害安庆市居民饮用水安全。
2.5事故源强
项目设计泊位均为5000吨级，泄漏事故假定发生地点位于码头泊位及前航道上，事故类型包括灾难性事故和操作性事故。
灾难性事故下，假定到港船舶有10个舱，其中单舱油品全部泄漏，则一次泄漏量约为500t；操作性事故下，参考《建设项目环境风险评价技术导则》（征求意见稿）相关要求，估算一次泄漏量约为21t。
2.6码头区泄漏对取水口影响分析
本评价主要针对码头区发生液态物料泄漏事故状况下，泄漏物料进入长江水体，对下游安庆市二、三水厂取水口的水环境质量造成的影响进行分析。
（1）预测模式
水域潮流模拟采用水动力模式，对油品泄漏事故模拟采用拉格朗日粒子追踪模型模拟分析了皖河口作业区的油品泄漏事故对下游二、三水厂取水口水环境造成的影响。
（2）预测参数
①泄漏量：考虑灾难性事故发生情况下，单舱油品全部泄漏，即一次油品泄漏量按500t考虑。
②地形参数及边界条件：项目假设事故发生地点位于码头泊位及前航道上，建模所需要的岸线及地形数据数字化参考《长江下游航道参考图（2008年）》（吴淞口至武汉段），地形数据以黄海85高程为基面，岸线及地形高程见图1。
图1模拟计算范围的岸线及地形高程示意图
项目预测事故点位见图2，预测边界条件汇总见表2。
图2项目码头泄漏溢油事故发生点位示意图
预测模型设定了洪水季节、枯水季节两个情景，洪季为西南风3.4m/s，枯季为为东北风4.3m/s。由于模式下游边界靠近铜陵市大通水文站，且模式计算范围内无大河注入，故模式边界流量参考大通水文站流量，采用多年平均值，洪季为47000m3/s，枯季为12000m3/s。
（3）预测网格：模式计算范围主要为长江干流安庆市中心港区河段，模式上游边界为安庆市望江县华阳镇，下游边界为铜陵市大通镇附近。模式水平方向采用曲线非正交网格，水平方向网格数为978×53个，垂向分三层。水平网格大小30~300m不等，码头作业区至二三水厂取水口江段网格局部加密。
（4）预测结果
根据上述预测模式及估算参数，项目码头发生溢油泄漏的事故状况下，在水流的输运作用下0.5小时后，油膜到达安庆三水厂取水口，于2小时后油膜厚度达到峰值，厚度为42.8μm。随后油膜厚度迅速降低，6小时后油膜对该取水口的影响已完全消除，持续影响时间为5.2个小时。影响结果汇总见表2。
3、结论
根据预测结果可知，项目码头发生溢油泄漏的事故状况下，在水流的输运作用下0.5小时后，油膜到达安庆三水厂取水口，于2小时后油膜厚度达到峰值。
一旦本项目沙漠洲码头发生泄漏事故，首先，启动码头区域应急预案。每个趸船的侧后方，均配置了永久布放型围油栏，并在中间趸船后方配置了应急型围油栏；同时，在趸船设备间还配置收油机、吸油拖栏、储油装置，以及分散剂、消油剂等材料。
另一方面，立即启动码头作业区的突发环境事件应急预案，切断油品管线阀门，对泄漏的管线进行封堵，组织使用项目配套购置的围油栏、吸油机、吸油毡等材料，在码头周边水域对泄漏物料进行拦截，控制污染面积扩大；另一方面，立即通知安庆供水集团供水应急指挥部，该指挥部在接到突发水污染事件报告后，应记录时间发生时间、泄漏量、泄漏类型、联系人及电话等情况，同时加强对现有取水口水质监测，增加检测频率和与本项目设计运输物料相关的检测指标（石油类、苯、二甲苯等），一旦发现进水水质中主要特征污染物浓度超标，则立即暂停二三水厂取水口的取水，并向安庆市应急指挥中心汇报。
因此，在发生码头作业区重大泄露事故，导致二三水厂取水口暂停使用的情况下，安庆市可以启用石塘湖备用水源，进行供水，基本可以保障安庆市居民生活饮用水供给。
参考文献：
[1]张存智，窦振兴，韩康，吴冠；三维溢油动态预报模式[J]；海洋环境科学；1997年01期
[2]孙长青，赵可胜，郭耀同；渤海湾海面溢油数值计算[J]；海洋科学；2003年11期
[3]娄安刚，王学昌，于宜法，奚盘根，俞光耀；蒙特卡罗方法在海洋溢油扩展预测中的应用研究[J]；海洋科学；2000年05期