成品油管道泄漏的环境风险评价(精)

成品油管道泄漏的环境风险评价

马红娜李彦娥武征

西安地质矿产研究所，陕西，710054

【摘要】成品油管道一旦发生泄漏事故，将会对沿线河流、居民密集区以及并行管道等产生严重影响。以长庆石化成品油外输管道为例，采用溢油覆盖水面的面积和油膜厚度作为评价指标，对成品油管道泄漏事故对地表水的影响进行定量预测，结果表明：成品油管道大规模泄漏入河时，油膜厚度中度污染，油膜面积较大，将对河流造成较严重的污染。采用事件树法分析了成品油管道事故对与其并行的管道可能造成的影响，事故量化计算结果表明：成品油管道事故导致其并行管道出现泄漏事故的概率为1. 1×10－5，出现火灾事故的概率为3. 8×10－6。同时提出管道泄漏的风险防范和应急措施，对该类项目环境风险评价有一定的指导作用。

【关键词】成品油管道泄漏事故风险评价

一、引言

管道泄漏是成品油管道最主要的事故类型之一，一旦发生泄漏事故，可能对沿线河流、居民密集区、伴行管道等产生严重影响。以长庆石化成品油外输管道为例，对管道泄漏事故造成的环境危害进行定量风险评价，提出风险防范和应急处置措施，可为其它管道的风险评价与控制提供参考。

二、工程概况

长庆石化成品油外输管道全长22km，设计输量735×104m 3/a，三管同沟敷设，分别输送0#柴油、90#汽油和93#汽油。其中，汽油管道管径355.6mm，设计压力2MPa；柴油管道管径406.4mm，设计压力4MPa。管道无河流穿越，采用顶

混凝土套管（箱涵）和开挖等方式穿越公路11次、铁路3次，顶管穿越高填方干渠

1次，沟渠小型穿越5次。管道与庆咸原油管道伴行，沿线地貌划分为渭河一级阶地（6.8km）和一级黄土台塬（15.2km），距渭河最近距离200m，距村庄最近距离15m。

三、风险识别

长庆石化成品油外输管道输送的油品具有易燃、易爆、易蒸发、易扩散、易流淌、易膨胀以及有毒等特点，管道运行过程中存在泄漏、火灾、爆炸危险等事故诱发因素。

汽油闪点－50℃，极易挥发，可形成爆炸性混合气体，泄漏后若遇明火即会引起着火或爆炸，火灾危险性为甲B类；柴油闪点65℃，在正常环境条件下，周围一般不会形成爆炸性混合气体，火灾危险性为丙A类[1]。因此，长庆石化成品油外输管道的主要危险

- 45 -

物质为汽油，事故风险类型为泄漏、火灾和爆炸。

四、源项分析

1. 管道典型泄漏事故及其概率分析

管道常见泄漏分为两种：一是中、小孔泄漏，较小孔洞长时间持续泄漏，主要由腐蚀穿孔、管道连接处焊缝破损等引起；二是大面积泄漏，较大孔洞或完全破裂在短时间内泄漏出大量的油品，主要由外力破坏等引起。国外一般将常见的典型泄

漏孔径分为5种：针孔（孔径1mm-3mm）、微小孔（孔径3mm- 10mm）、小孔（孔径10mm-50mm）、中孔（孔径50mm-150mm）、大孔或破裂（孔径＞

150mm）[2]。管径＞150mm的管道，泄漏孔径为1mm时的泄漏概率为1.1×10－5/（m·a），全管径泄漏概率为8.8×10－8/ （m·a）[2]。

2. 油品溢油量估算

依据文献[3]推荐的柏努利方程计算液体泄漏速度：

水小，粘度较大，因此，溢油首先会因浮力浮于水面上；同时由于重力和表面张力的作用而在水面上形成油膜，并向四周散开，因粘结力而形成一定厚度的成片油膜，并借助风、浪、流的作用力在水面漂移扩散。与此同时，溢油会发生一系列溶解、乳化等迁移转化反应，一旦遇到生物体、无机悬浮物或漂移至岸边，还会发生附着、吸附和沉降等变化[4] 。

（1）事故情景设定

长庆石化成品油外输管道距离渭河最近为200m，沿渭河一级阶地段长度

6.8km。在该段发生破裂等大规模泄漏事故时，如不及时处理，成品油可能沿地表面扩散或遇雨水径流进入水体，造成渭河水体污染。

根据国内外溢油事故的统计分析数据，近岸固定风险源多发生小于10t的溢油事故，大规模事故泄漏比较少见。由于长庆石化成品油外输管道无河流穿越，距地表水体有一定的距离，因此，按泄漏量的1%、5%、10%入河3个等级评价中等、重大和特别重大规模的溢油事故影响。

（2）溢油事故影响预测模型①溢油扩散模型

根据Fay[5]的研究成果，在无干扰的条件下，油在水面的分散呈圆形，溢油的最大面积为：

2(P -P +2rgh

Q L C d A 0

r

式中：QL 为液体泄漏速度，kg/s；Cd 为液体泄漏

系数，一般取0.6-0.64；A为裂口面积，m2；ρ为泄漏液体密度，kg/m3；p为管道内压，Pa；P0为环境压力，Pa；g为重力加速度，m/s；h为裂口之上液位高度，m。

长庆石化成品油外输管道采用先进的泄漏监测系统，从发现泄漏到采取措施只需要10min的时间。管道溢油量按最不利情况即管道断裂考虑（表1）[2]。

表1 管道风险事故溢油量

泄漏孔径/mm335

初始泄漏速率/（kg·s-1）

3264

平均泄漏速率/（kg·s-1）

749.0

溢油量/t449.0

2

A max =p(R max 2=105V 0. 75

式中：A max 为溢油的最大面积，m 2；V为溢油量，m3。

溢油达到最大面积之后，油膜的平均厚度为：

h =V /A max

式中：h为油膜平均厚度，m。②溢油漂移模型

油入水后很快扩展成油膜，然后在水流、风流作用下产生漂移，同时溢油本身扩散的等效圆油膜继续

五、管道泄漏事故后果分析1. 对地表水环境的影响

油品进入水体后，由于石油难溶于水，且密度比

- 46 -

扩散，因此，溢油污染范围就是这个不断扩大的等效圆油膜所经过的水域面积。漂移与扩展不同，它与油量无关，漂移大小通常以油膜等效圆中心位移来判断。油膜中心漂移速度为：

v 0=v 1+v f Q

式中：v0为油膜运移速度，m/s；vl 为水面流速，m/s；vf 为水面10m高处的风速，m/s；Q为风速对水流的贡献率，取经验值3%。