基于环境敏感性分析的油库应急反应措施和设计——以重庆油库为例

侯 浩，冯 劲，邹 海，孙大光，张志辉，熊蔚蔚

（1.中国石油西南管道兰成渝输油分公司重庆输油站，重庆 400083；2.上海昂诺能源科技有限公司，上海 200061）

按照中国石油管道公司《关于开展“建立完善事故缓冲设施”方案设计工作的通知》文件精神，依据二级预防与控制体系的要求，重庆油库区进行了事故缓冲设施改造升级。在建设和改造库区应急措施之前，先依据环境敏感性分析的结果确定控制的范围和重要位置，然后再依据Q／SY1190－2009标准对现有应急池和现有罐区排水容积进行复核，最终根据现场勘查和调查，确定了设计方案。此次设计坚持以“预防为主、防控结合”的指导思想，建立安全、及时、有效的污染综合预防与控制体系，确保事故状态下的污水全部处于受控状态，改造工程全面提升了库区的事故应急缓冲能力。

1 重庆站油库环境敏感性分析和应急措施现状

1.1 油库地理位置

沿着末站的东边界是长江的一级支流伏牛溪，从末站起延伸约1 200 m到达长江。该流段平均宽约4 m，水位在不同时期的变化很大，约为0.5～6 m，在洪水期甚至更高。沿着这段小溪分散着一些石盘村村民，大约有30人。村民在小溪的岸边种植蔬菜。

1.2 环境敏感性分析

重庆属于长江上游的枢纽港口，一旦发生重大水环境污染事故，就会对下游的饮用水源构成威胁，而且可能危及长江稀有或敏感性物种。在规划的应急时间27 h内，油品可能扩散到长江68.5 km以外的流域。在这个扩散距离内，对环境敏感受体产生威胁。

2005年8月，环保局重新规定了长江上游珍稀、特有鱼类国家级自然保护区范围在东经104°9′至106°30′、北纬27°29′至29°4′之间保护区主要保护对象包括白鲟、达氏鲟、胭脂鱼、大鲵、水獭等国家一级和二级重点保护水生野生动物，还有66种我国特有鱼类及其产卵场。从伏牛溪和长江的汇流口至长江马桑溪江段属于保护区范围的下游，就是汇流口至下游10 km属于保护区的末端，故发生漏油事件对保护区的影响不大。

1.3 重庆站油品泄漏分析

油罐和防火堤同时失效导致油品泄漏至河流属于低概率事故。在雨季时，不论大量、中量或小量泄漏采用上述方法仍能把漏油控制在站内。在丰水期时，假设油罐和防火堤同时失效导致油品泄漏至河流，根据收集到的有限水文资料，表面流速预计能够达到5 m／s，通过站内的蔓延和河流的扩散，漏油在6 min就能从伏牛溪流入长江。此时马上启动化学品污染环境应急预案，在伏牛溪上规划好的地方尽快放置水上拦油／回收设备。这么短暂的时间不足以放置好拦油／回收设备，将导致部分油品泄漏进入长江，这种情况下马上通知规划距离内的水厂采取应急措施保证水质。长江漏油的回收和水质的修复，需要按《重庆市三峡库区流域水环境突发公共事件应急预案》的要求进行［1］。

1.4 应急缓冲措施现状分析

根据Q／SY1190－2009的定义，现场二级预防与控制体系由事故缓冲设施组成［2］。而对事故缓冲设施的容积有直接影响的因素包括：导油渠的有效容积，应急池的有效容积，生产废水处理设施的容积和处理能力，事故中可转输的容积等。

按照计算，目前的导油渠可以大大延缓该过程，但同时应考虑关阀的时间对流量的影响。目前的生产废水处理装置处在不工作的状态，需要修复该装置并明确其在事故状态下的工况。应急池设置有三级隔油装置，各级隔油池间是通过底部自然连通来进行油水分离的（图1）。存在两个问题：约有2／3的有效库容是在最后一级隔油池。要保证库容，最后一级隔油池必须开放（事实上也关闭不了）。这样一旦有超过1／3库容的油进来，最后一级隔油池也被污染了。最后一级隔油池不能封闭。而应急池理论上讲是应该保持常干的。如果各级隔油池都是底部连通的话，除非有水封，否则油一进来马上就把所有的隔油池都污染了。现场观察到，防火堤和堤内的地面有明显裂缝。作为一级防控措施，防火堤的功能是以前防控体系的基础，本项目将防火堤的维护和加强纳入事故缓冲设施项目中。另外，整个事故缓冲设施的有效运行是跟每个单体的功能密切相关的。

2 重庆站对溢油应急措施的重新设计和建设

2.1 应急池改造

应急池被分隔为1、2、3、4块，将1／2和2／3级隔墙下的自然连通孔封闭，通过安装自动截油排水器将应急池1／2，2／3连接（如图2所示）。在隔墙前新建1个1.5 m×1.5 m×2 m（长×宽×深）的水封井，安装自动截油排水器，管径200 mm。这样方便定时清除井内的杂物和沉积物，不影响排水器阀的开启和关闭；同时可以及时回收井内的积油；井的深度设计预留了500 mm的沉沙深度，但实施时可根据具体情况予以调整；自动截油排水器浮子阀的尺寸可根据实际情况进行调整，因此水封井的尺寸也会进行相应的调整。

图1 改造前的应急池

图2 改造后的应急池

场地收集的雨水排入1号隔池，和3、4号隔池里的雨水一起经水封井进入2号隔池，在2号隔池液位达到2 m时（这时对应的水量约为3 000 m3），开雨水阀排干，排干后关闭雨水阀。事故状态下，水封井自动关闭，溢油先汇集到1号隔池，当1号隔池满时自动漫过隔墙进入2号隔池，并依次进入3号和4号隔池。事故状态下不开雨水阀。

2.2 伏牛溪拦油坝建设

重庆油库毗邻长江，共有约8.8万m3的储存量。重庆末站是兰成渝输油管线的末站，承担接收、储存兰成渝输油管线成品油的运营任务，经计量后，向距离约1 km外的伏牛溪油站分输。伏牛溪、重庆站和长江地理位置见图3。

图3 伏牛溪、重庆站和长江地理位置

伏牛溪是将溢油拦截住的最后一道重要关卡，为了能有效利用自然地理位置将溢油控制在长江主流之外，拟在重庆站站外伏牛溪上修建油库事故缓冲设施拦水闸工程坝。据规划要求和经分析比对，在火车站涵洞上游约60.0 m处修建拦水闸。本次设计拦水闸顶高程为185.0 m，拦蓄库容1.86万m3。设计拦水闸宽5.0 m，闸高4.0 m（火车站涵洞为城门洞型，净宽5.0 m，直墙高2.0 m，拱高1.5 m），选用PXM滑动式平板钢闸门（闸门配LQ25t螺杆式启闭机）。

设计常年拦蓄水位高程为184.95 m，低于闸顶高程0.05 m，以拦截泄油，确保不向下游排泄。水坝建成后，闸门常年开启，不影响伏牛溪过流，同时保证应急状况下的库容，仅在应急状况下迅速将闸门放下，以拦蓄油水，防止油污进入长江。

拦水堰顶高程185.0 m，设计底高程173.0 m，最大坝高12.0 m；设计顶宽3.0 m，最大底宽9.77 m，背坡坡比为1∶0.8。闸基础嵌入基岩0.5 m，基础采用现浇C20砼埋Mu30新鲜块石，墙顶和墙体四周0.3 m范围内不埋块石，块石采用人工摆放，块石之间间距不少于0.1 m。

拦水闸上游侧设置5.0 m宽的M10水泥砂浆砌石护坦（厚0.5 m），下游侧设置10.0 m宽的C25钢筋混凝土消力池（厚0.5 m）。拦水闸工程设置工作桥，桥面宽2.0 m，桥设计荷载为4.0 KN／m2，桥板为现浇C30钢筋混凝土T型结构。设计工作桥净高6.0 m（闸高4.0 m＋检修高度2.0 m），净跨6.5 m。

本工程选用200CYZ－65防爆油泵，其参数为Q＝280 m3／h，N＝90 kw，H＝65 m，n＝1 450转，以保证设计最大泄漏量为10 000 m3，其中80% 在24 h内挥发，10% 附着在植物及土壤，另外10% 在水面。

另外，由拦油闸至站内应修建1条简易小路，以便通行。小路两侧各设置0.3 m×0.2 m（宽×深）的油管槽沟和电缆沟。

2.3 防火堤改造

重庆站的防火堤存在裂缝，堤内侧无培土也未采取喷涂具有耐火性和密封性的涂料等保护措施，因此可以判断防火堤存在严重的安全隐患。工程设计将在防火堤外侧培土，以增加防火堤的抗侧向压力的能力。培土材料选择粘土、膨润土材料。（1）当防火堤外无油管或油阀设施时，在堤外填20 cm厚粘土，护坡采用膨润土夯实，坡比1∶1，坡面种草固坡；（2）当防火堤外有油管或油阀设施时，油管或者油阀距离防火堤距离小于2 m而大于0.5 m时，在堤外填20 cm厚粘土，在距离油管30 cm处建新砌筑砖墙，墙间回填膨润土；（3）当防火堤外有油管或油阀设施时，油管或者油阀距离防火堤距离小于0.5 m时，在距离油管25 cm处建新砌筑砖墙，新砌砖墙厚度25 cm。

2.4 灌区防渗处理

重庆站的罐区为土壤上覆混凝土。混凝土多有破裂，破裂后的混凝土即丧失了防渗功能。即使不考虑防渗，混凝土作为罐区地面材料也有诸多不利因素。首先，油品在混凝土上形成的油膜只有在土层上的1／3，也就是说，同样体积的泄漏在混凝土表面上会造成比土层上大2倍的液池，风险也随之增大。另外，混凝土的热反射能力比土大得多，导致油品呼吸量大及在事故情况下相邻罐和周边人物受到的热辐射大增。

6月5日在现场进行了采样，共钻孔5个，其中3个送到重庆市渝永岩土检测有限责任公司进行了渗透系数测试，测试结果见表1。

表1 重庆灌区土壤渗透系数测试结果

由表1可知，罐区土的平均渗透系数为4.42×10－4cm／s，与要求（1×10－5cm／s）相比，大约是在2个数量级左右，即100倍。

防渗处理：先将现有的罐区地面下挖40 cm；最下层设10 cm的细土垫层，取1×10－5cm／s左右的土。在细土垫层上铺设6 mm厚的GCL防渗层，在GCL防渗层上再铺设30 cm的细土来保护GCL层，取1×10－5cm／s左右的土。GCL的渗透系数在10～9 cm／s的数量级［3］，同时跟其他防渗方式（如HDPE，沥青等）比较，具有适用性强、耐高温、耐低温、较抗拉、抗穿刺等优点。我们选用的是5×10－9cm／s的6 mm厚的GCL膜，折算起来，其相当于12 m的1×10－5cm／s的土。完全达到明尼苏达州对罐区防渗的要求；本次工程防渗总处理面积17 560 m2。

以上结构即使不考虑细土的防渗能力，在50 m水头的作用下，粒径为0.3×10－6nm（3×10－7mm）的水分子欲穿行6 mm厚的GCL膜，约需4年。

2.5 其他改造措施

除了以上应急措施的改造和建设外，重庆站的生产污水处理系统还处在不能运营的状态，为重启该系统，有以下工作需要完成：约有2 m3的溶气罐阶梯环填料需要更换，更换损坏机电设备，污水系统需要重新调试及管理人员的技术指导培训。其次，需在没有形成封闭的区域增设封端或者慢坡。建设工艺区和拔头区的导油渠，采用明沟加开口盖板；将工艺区和拔头区的导油渠连接到预建池，采用暗沟加水泥盖板；更换工艺区内所有导油渠错误方向的盖板，使其具有事故发生时能够有最大的过油能力。设计高约15 cm的漫坡连接子围堰使混油区成为封闭平面，在事故发生时可作为溢油的缓冲设施。

3 结论

本次设计主要是在原有油库区排水排污隔油系统的基础上，不破坏原有库区已经形成的循环平衡，改进原有库区事故缓冲设施的不足之处，提高对意外情况预防和应对的安全级数；同时，在油库外伏牛溪河上新建1座拦油闸坝，如罐体发生意外闸坝水库肩负着集油、防止漏油污染长江水体的作用；通过一系列的改造措施，使库区的功能性得到全面提升。坚持以“预防为主、防控结合”的指导思想，建立安全、及时、有效的污染综合预防与控制体系，确保了事故状态下的污水全部处于受控状态。总之，此次改造工程全面提升了库区的事故应急缓冲能力。

［1］40 CFR 112.20，关于油库应急计划规定标准以及相关泄漏预防、控制和对策规定［S］.USEPA，2010.

［2］中石油管道公司兰成渝输油气分公司重庆油库事故缓冲设施初步设计［R］.2010.

［3］孙文波.浅析GCL渗透性及水利工程应用［J］.黑龙江科技信息，2012（2）：34－36.