潘海鋒 何小新

摘 要：海底管線是重要海洋石油設(shè)施，施工跨度較大，本文從環(huán)境影響方面對(duì)某項(xiàng)目海底管線進(jìn)行了分析并提出對(duì)策。

關(guān)鍵詞：海底管線 環(huán)境影響

中圖分類號(hào)：P751 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ：A 文章編號(hào)：1003-9082（2019）02-0-02

一、海底管道工程概況

以渤海某油田開(kāi)發(fā)項(xiàng)目為例：新建2條海底管線，新建海管總長(zhǎng)約7.5km，2條海底管道均為原油混輸海管，2條海底電纜，長(zhǎng)度分別為4.5km和3km。

本項(xiàng)目采用單層保溫管混輸，鋼管外部保溫層材料選用聚氨酯泡沫。外套管采用HDPE（高密度聚乙烯套管），同時(shí)外套管外設(shè)置混凝土配重層。鋼管外防腐采用FBE涂層系統(tǒng)保護(hù)。

根據(jù)海底沉積物腐蝕因子以及海管所輸送介質(zhì)的特性，考慮經(jīng)濟(jì)合理的腐蝕裕量以及海管工藝設(shè)計(jì)參數(shù)、環(huán)境數(shù)據(jù)，進(jìn)行海管的環(huán)向應(yīng)力、組合應(yīng)力分析計(jì)算，確定海管設(shè)計(jì)壁厚和材質(zhì)。并根據(jù)海管穩(wěn)定性分析、計(jì)算，確定海管混凝土配重層數(shù)據(jù)。海管結(jié)構(gòu)如下圖所示。

海管鋪設(shè)：由專用鋪管船完成海管鋪設(shè)，主要作業(yè)程序包括焊接、焊口檢驗(yàn)、涂層修補(bǔ)及配重層填充。將海管直接鋪設(shè)于海床，后挖溝埋設(shè)，埋深達(dá)1.5m。

海管運(yùn)行：滿足相關(guān)規(guī)定、規(guī)范要求，嚴(yán)格按照“海管操作維修手冊(cè)”正常操作運(yùn)行。定期清管作業(yè)和泄漏檢測(cè)。

二、施工期環(huán)境影響分析

1.海上施工作業(yè)概況

本項(xiàng)目2條海底管線將全程挖溝埋設(shè)，埋深1.5m。主要作業(yè)船舶包括駁船、鋪管船及拖輪。鋪管作業(yè)周期2個(gè)半月，參加作業(yè)人數(shù)總計(jì)160人次。

2.海上施工期主要污染物

海上施工作業(yè)期間主要污染物為鋪管挖溝所攪起的海底沉積物以及作業(yè)期間所產(chǎn)生的生活污水、機(jī)艙含油污水、生活垃圾和工業(yè)垃圾等。

根據(jù)作業(yè)工期、參與作業(yè)船舶的種類數(shù)量及作業(yè)人數(shù)，可估算出在海底管道和電纜鋪設(shè)作業(yè)期間各種污染物的產(chǎn)生量分別為：生活污水337m3，機(jī)艙含油污水為43m3，生活垃圾為17t，工業(yè)垃圾少量。

海底管道和電纜挖溝作業(yè)將攪起的海底沉積物量約為12076m3。

3.海上施工期環(huán)境影響分析

3.1海上施工期的生活污水通過(guò)船用生活污水處理裝置處理達(dá)標(biāo)后排海；同時(shí)為確保不會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成影響，按照《渤海海域船舶排污設(shè)備鉛封程序規(guī)定》機(jī)艙含油污水將全部運(yùn)回陸地處理，。

3.2海上施工期影響海洋環(huán)境的主要因素為海管/電纜鋪設(shè)挖溝作業(yè)，主要表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：

a）造成海水懸浮物濃度大量增加，降低海水透明度和光照度，對(duì)餌料生物的繁殖和經(jīng)濟(jì)魚(yú)類的卵子和幼體的正常發(fā)育造成一定程度的影響；

b）海管/電纜鋪設(shè)掀沙導(dǎo)致溝槽兩側(cè)貝類等底棲生物被掩埋而窒息死亡；

c）底泥被攪起后，會(huì)促進(jìn)赤潮休眠孢囊的上浮，以及N、P的溶出，增加赤潮發(fā)生的可能性；

d）海底泥沙中有害物質(zhì)的再溶出，從而可能對(duì)周圍水域的浮游生物產(chǎn)生不利影響。

但由于海管/電纜鋪設(shè)作業(yè)歷時(shí)較短，隨著施工結(jié)束以及潮流和潮汐作用，對(duì)海洋環(huán)境不利影響將逐漸減輕，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后就會(huì)恢復(fù)到本底值。如果避開(kāi)海洋生物的產(chǎn)卵期、幼體生長(zhǎng)期進(jìn)行施工，就可大大降低其影響。

3.3鋪設(shè)海管作業(yè)期間所攪起的懸浮沙對(duì)海水水質(zhì)的影響主要在管線兩側(cè)，超I（II）類海水水質(zhì)距排放點(diǎn)的最大距離約為1.2km；在鋪管作業(yè)期間表、中、底三層超I（II）類海水水質(zhì)的最大面積分別為2.1km2、3.0km2和1.9km2，而超III、IV類水質(zhì)海域影響范圍相對(duì)較小。中層和底層超III類海水水質(zhì)的最大面積分別為0.21km2、0.38km2，最大影響距離（離排放點(diǎn)）約為0.5km；懸浮沙覆蓋2cm厚度的范圍主要分布在海管兩側(cè)，距海管的最大垂直距離不超過(guò)100m，平均約為30m；懸浮沙停止排放后，表層至底層恢復(fù)到一類海水水質(zhì)的時(shí)間依次為：4.2h、5.1 h和6.9h。

3.4進(jìn)行海管/海纜鋪設(shè)作業(yè)時(shí)，本工程鋪設(shè)海管總長(zhǎng)約為37.2km，并考慮電纜鋪設(shè)挖溝，可大致推算出，被挖起的泥沙在管溝/纜溝兩側(cè)所覆蓋的面積（管溝兩側(cè)覆蓋寬度30m）為9×105m2。評(píng)價(jià)區(qū)底棲生物量平均密度為12.83g/m2，則將直接影響底棲生物約11.55t。

3.5對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)的影響主要表現(xiàn)為由于海管/海纜的設(shè)置而導(dǎo)致其保護(hù)范圍內(nèi)（兩側(cè)各500 m）禁止從事可能危及平臺(tái)、海管/電纜安全和正常使用的漁業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)，此影響為局部、長(zhǎng)期影響。

三、運(yùn)營(yíng)期環(huán)境影響分析

正常生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)期，海底管道不會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境造成任何影響。但是一旦發(fā)生突發(fā)性的海底管道破裂所造成的油氣泄漏事故，則會(huì)對(duì)海洋環(huán)境造成危害。

1.海底管道油氣泄漏事故率分析

以往研究結(jié)果表明，引起海底管道事故發(fā)生的外部原因有海面失落重物的撞擊、漁船拖網(wǎng)或拋錨以及自然災(zāi)害，內(nèi)部原因有管線腐蝕、材料缺陷，此外還有人員誤操作等原因。

根據(jù)J.L.M Robertson等（1995）同類石油管道故障統(tǒng)計(jì)資料，海底管道泄漏的事故率在10-5～10-4/kma之間。海底管道的事故發(fā)生率與管徑大小有關(guān)，大于20cm（8"）和小于20cm（8"）的海底管道的事故率分別為10-5/kma和10-4/kma。由此可類比估算本油田開(kāi)發(fā)工程海底管道的油氣泄漏事故概率。

針對(duì)海管局部泄漏事故，應(yīng)急關(guān)斷系統(tǒng)會(huì)迅速啟動(dòng)關(guān)斷物流，關(guān)斷后管道內(nèi)的介質(zhì)將隨著管道內(nèi)外壓差的減小而迅速減少。如果及時(shí)修復(fù)受損海管，其介質(zhì)泄露的量將是可控的。

2.海管油氣泄漏環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分析

一旦發(fā)生突發(fā)性油氣泄漏事故，且溢油擴(kuò)散未得到有效控制，則會(huì)對(duì)海洋生態(tài)、漁業(yè)資源和漁業(yè)生產(chǎn)，造成嚴(yán)重影響。

2.1對(duì)浮游植物的影響分析

海洋有機(jī)質(zhì)的主要生產(chǎn)者是浮游植物，它是最基礎(chǔ)的海洋食物鏈環(huán)節(jié)，在海洋生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)與能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中起著及其重要的作用。而溢油在水面形成油膜，將影響海水與大氣之間的物質(zhì)交流和熱交換，使海水中的含氧量、溫度等因素發(fā)生較大的變化，使浮游植物窒息死亡，水中浮游植物基本上100%死亡。

2.2對(duì)浮游動(dòng)物的影響分析

浮游動(dòng)物對(duì)海水中的石油類污染敏感度很高，試驗(yàn)結(jié)果表明，油類濃度超過(guò)50mg/L時(shí)，對(duì)于橈足類動(dòng)物在24h內(nèi)將發(fā)生有害影響，并且幼體的敏感性高于成體，例如紡錘水蚤（acartia tonsa）培育在500mg/L的石油烴中，經(jīng)82h，無(wú)節(jié)幼體個(gè)體死亡數(shù)目已達(dá)半數(shù)，但成體死亡半數(shù)所需時(shí)間要長(zhǎng)1倍。

2.3溢油對(duì)魚(yú)卵的影響分析

海面油膜對(duì)經(jīng)濟(jì)魚(yú)類浮性卵、仔魚(yú)的危害極大，直接減低魚(yú)卵的孵化率與孵化質(zhì)量，并引起幼魚(yú)大量死亡和畸變。兒溢油事故中一會(huì)又部分重質(zhì)油沉降至海底，對(duì)一些沉性卵造成不良影響。其魚(yú)卵一般具有附著性，會(huì)隨著水流移動(dòng)，而幼魚(yú)體質(zhì)弱，游泳轉(zhuǎn)移能力欠缺，一旦發(fā)生大面積溢油，對(duì)于區(qū)域內(nèi)的魚(yú)卵及幼魚(yú)將是致命的。

2.4溢油對(duì)漁業(yè)資源的影響分析

如果溢油發(fā)生在經(jīng)濟(jì)魚(yú)類的產(chǎn)卵和索餌期將更為嚴(yán)重，可能造成大量生物死亡或生物受石油污染而降低其經(jīng)濟(jì)價(jià)值。若按油膜所抵位置來(lái)劃分溢油的影響等級(jí)，則油膜抵岸將是最嚴(yán)重的，為一級(jí)；油膜抵達(dá)10米等深線至低潮線之間，為二級(jí)；油膜抵達(dá)10米等深線以深海域?qū)偃?jí)（輕級(jí)）影響。若按時(shí)間劃分，夏半年將比冬半年更加敏感。所以，要使溢油產(chǎn)生的影響降低最低程度，須在油膜抵達(dá)10米等深線之前盡快圍截回收溢油，從而大大降低溢油對(duì)海洋環(huán)境的影響程度。

海水中的溢油對(duì)成體魚(yú)類的影響較小，當(dāng)發(fā)生溢油時(shí)，許多成體魚(yú)類對(duì)油污染有回避行為，而游離到未污染或污染較輕的水域。但溢油還將會(huì)導(dǎo)致海域中經(jīng)濟(jì)種類的品質(zhì)發(fā)生變化，因?yàn)轸~(yú)類、貝類等在油污環(huán)境中有積累石油烴的能力，而受到油污污染的魚(yú)類、貝類，其口感經(jīng)濟(jì)型不然大大降低，且在一定程度上會(huì)通過(guò)食物途徑對(duì)人類身體健康產(chǎn)生影響。

2.5對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)的影響

若發(fā)生突性發(fā)溢油事故，在溢油擴(kuò)散范圍內(nèi)，被迫停止捕撈生產(chǎn)，將直接影響漁民作業(yè)效率，降低其當(dāng)年的捕撈產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)收益。且溢油可能會(huì)使?jié)O網(wǎng)沾污，影響其使用甚至報(bào)廢。

四、對(duì)策與建議

1.本油田開(kāi)發(fā)工程所處海域是許多經(jīng)濟(jì)魚(yú)蝦類的索餌場(chǎng)、肥育場(chǎng)和產(chǎn)卵場(chǎng)，因而，建議做好準(zhǔn)備工作，縮短工期，并盡可能介紹減少開(kāi)挖面積。此外，5～8月為各種魚(yú)類的產(chǎn)卵盛期，因而海上施工作業(yè)應(yīng)盡可能避開(kāi)這一時(shí)期，減少海上施工作業(yè)對(duì)漁業(yè)資源的影響程度。

2.從工程設(shè)計(jì)、施工、安全管理等諸多方面采取合理有效措施，避免溢油事故的發(fā)生。遵守設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)要求，嚴(yán)格把控施工方案施工質(zhì)量，確保各項(xiàng)施工措施，質(zhì)量控制效果、安全保障、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)性和抗疲勞程度充分落實(shí)到位。

3.油田作業(yè)者應(yīng)與有關(guān)部門協(xié)商，在海上設(shè)施周圍設(shè)置安全距離，確保海上設(shè)施的安全生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)。

4.制定科學(xué)、合理可行的溢油防范措施和應(yīng)急方案。在配備溢油回收設(shè)備、化學(xué)藥劑時(shí)，應(yīng)當(dāng)充分考慮本海域的自然環(huán)境特點(diǎn)。

5.建設(shè)單位要在管道鋪設(shè)施工期間，通過(guò)相關(guān)部門發(fā)布航行通告、設(shè)置海圖標(biāo)記，劃定保護(hù)界線，并安排值班船沿途巡視，規(guī)避各種船只因拖網(wǎng)、拋錨等損壞海管。