油粒子模型在环境风险评估的应用

常越亚

摘要：为了有效防制长江航道整治施工中突发溢油环境风险，本文以新洲-九江河段航道整治工程为例，通过“油粒子”溢油模型，模拟不同气象条件下，施工期发生45t柴油泄漏下油膜漂移轨迹，评估溢油事故的影响范围和程度。为制定溢油污染预防措施及应急预案，提高航道施工期的环境风险应急管理能力，减少环境危害提供理论依据。

关键词：长江航道整治;油离子模型;环境风险

中图分类号：X820.4 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2019）10-000-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.10.004

Abstract：In order to effectively prevent and control emergency environmental risk of oil spill caused by the Yangtze channel regulation construction，the Xin Zhou ～ Jiu Jiang waterway is taken as an example in this paper. By oil particles model， the trajectory of oil film under different meteorological conditions is simulated when 45t fuel oil spill. During the construction， we evaluate the impact of oil spill range and degree. The purpose of this paper is to provide a scientific basis for making risk prevention measures and emergency plans， improving channel construction management capacity of environmental emergency risk， and reducing environmental harm.

Key words：The Yangtze channel regulation; Oil particle model; Environmental risk

根據中共中央政治局审议通过的《长江经济带发展规划纲要》，可知加快长江水运发展已成为国家新战略。而航道整治期可能发生船舶碰撞、搁浅等事故造成油品泄漏[1]，因此施工船舶溢油事故是长江航道整治工程中的环境风险。新洲-九江河段位于长江干线中游，武汉至安庆河段的中下段，上起葫芦山，下迄九江港客运码头。涉及的环境保护目标为九江市第四水厂、柴桑区港口自来水厂等水厂取水口和长江江西段四大家鱼、长江八里江段长吻鮠鲶国家级水产种质资源保护区。突发溢油事故对取水口和生态保护区存在潜在威胁，直接关系到周边城镇供水安全及生态、社会稳定。因此本文以新洲-九江河段航道整治工程为例，选用“油离子”溢油模型，根据典型水文特征，对不同气象条件下某施工段发生溢油事故后的油膜漂移轨迹进行预测，评估环境保护目标风险，为航道整治工程环境管理提供理论依据。

1 溢油模型

1.1 溢油的物理与化学变化过程

油品泄漏进入水体后，会发生一系列复杂的物理化学过程，包括对流与扩散、蒸发、溶解、乳化乳胶、沉积等[2， 3]。

1.2 模型建立

“油粒子”模型是把溢油离散为大量的油粒子，每个油粒子代表一定的油量，油膜就是由这些油粒子组成的“云团”[4]。

1.2.1 输移过程

油粒子的输移包括扩展、漂移、扩散等过程，油粒子的组分在这些过程中不发生变化[5]。

1.2.3 计算网格

计算范围选取上迄狗头矶，下至九江长江大桥，模型全长约49km。纵向（水流方向）网格间距约15～100m，横向（垂直水流方向）网格间距为10～40m，纵向布置490条网格线，横向布置91条网格线，网格线基本保持正交，并在工程区域计算网格适当加密。

1.2.4 水文条件

河道糙率系数，河槽一般为0.018～0.023，滩地一般为0.025～0.035，选择施工期江段累计频率90%最大流量9600 m3/s，下边界水位5.96 m。

1.3 参数确定

1.3.1 情景模拟参数确定

2 溢油事故预测及影响评价

2.1 主导风向

如图1，徐家湾边滩守护工程水域发生溢油事故时，溢油泄露点位于九江市第四水厂水源二级保护区，持续污染0.4h后油膜离开，第0.16h油膜到达九江市第四水厂水源一级保护区，持续污染0.75h后油膜离开;第0.3h油膜到达九江顺风自来水厂取水口附近，持续污染0.5h后油膜离开;第0.45h油膜到达汇泉生物工程有限公司水厂取水口附近，持续污染0.7h后油膜离开;第0.6h油膜到达九江市第四水厂取水口附近，持续污染0.6h后油膜离开;此后油膜聚集在徐家湾边滩5#守护工程附近，不再漂移。

2.2 不利风向

如图2，徐家湾边滩守护工程水域发生溢油事故时，溢油泄露点位于九江市第四水厂水源二级保护区，持续污染影响0.4h后油膜离开该保护区，第0.16h油膜到达九江市第四水厂水源一级保护区，持续污染0.75h后油膜离开该保护区;第0.2h油膜到达九江顺风自来水厂取水口附近，持续污染0.5h后油膜离开该取水口;第0.3h油膜到达汇泉生物工程有限公司水厂取水口附近，持续污染0.7h后油膜离开该取水口;第0.4h油膜到达九江市第四水厂取水口附近，持续污染0.6h后油膜离开该取水口;第0.85h油膜到达王家堡村水厂取水口附近，持续污染0.8h后油膜离开该取水口;第1.4h油膜到达汇川水业有限公司取水口附近，持续污染0.6h后油膜离开该取水口;第1.55h油膜到达大树村水厂取水口附近，持续污染0.65h后油膜离开该取水口;第1.7h油膜到达柴桑区港口自来水厂取水口附近，持续污染0.72h后油膜离开该取水口。