大型地下水封洞库储油项目环境影响评价要点浅析

黄杨威

（福建省金皇环保科技有限公司，福建 福州 350001）

随着土地资源日益紧张，环境保护压力日益增大，包括中国在内的许多国家开始广泛采用地下水封洞库储备石油。地下水封储油洞库就是在稳定的地下水位以下，一定深度的人工凿岩洞内，利用“水封”作用储存油品，其储油原理如图1所示：由于岩壁中充满地下水的静压力大于储油静压力，油品始终被封存在由岩壁和裂隙水组成的一个封闭的空间里，以防渗漏出去；
由于油品比水轻且与水不相溶，渗入洞库中的水沿着岩壁汇集到洞库底部，形成防止渗漏的水垫层，油始终处在水垫之上，从而达到长期储存油品的目的；
洞库设置进出油泵进行收发油，积水坑设置抽水泵及时将洞库内裂隙水抽出处理；
通常为改善地下水力分布、提高洞库气密性需设置水幕系统，水幕系统由一系列钻孔组成的水平水幕、垂直水幕和水幕巷道组成[1]。

图1 地下水封洞库储油原理简图

地下水封洞库储油是一种良好的储油形式，在安全性、环保性和经济性等方面都有突出优势。鉴于当前复杂的国际形势和迫切的战略需求，提升大型地下水封洞库建设水平、加快大型地下水封洞库建设步伐势在必行[2]。目前，针对水封洞库选址、围岩稳定、围岩渗透性、水幕系统设计及应用、渗控等关键理论与工程技术已有一定的研究成果，也有较多论文对此进行了总结[3-4]，但在此类项目环境影响评价方面，现有的论文主要集中在地下水数模研究[5-7]，对施工期、运营期环境影响评价还未有系统的探究，本文初步探讨此类项目环境影响评价要点，以供环评编制工作者和生态环境审批部门参考。

大型地下水封洞库储油项目具有建设周期长、影响范围广等特点，施工期环境影响主要为地下开挖出大量的土石方需临时堆存与转运、施工高峰期有较多施工废水产生、施工过程爆破振动影响以及施工过程地下水水位降低等。待施工结束，施工期影响逐渐消失，影响范围内环境能够得到逐步恢复。运营期主要体现为油气处理设施尾气影响、洞库内裂隙水需抽出处理、环境风险等。

1.1 施工期地下工程工艺介绍

施工期需要关注地下工程施工带来的环境影响。作为施工期一部分，工程设计主要包括洞罐的容量和数量、布置形式、结构选择、洞室间壁距离、覆盖层厚度、围岩的技术处理、竖井、操作巷道、密封塞、水幕系统及施工巷道等。在设计中依据水文地质资料和油品储存的工艺要求并结合施工方法进行设计。施工主要内容有地下巷道和洞库开挖、钻孔、装药爆破作业、围岩支护作业、灌浆施工、洞库清理、封塞等。地下工程一般开挖工序如图2所示。

图2 地下工程开挖工序示意图

1.2 施工期环境影响分析

施工期环境影响因素包括地下工程施工产生的爆破烟气与粉尘、洞室和巷道渗水、地下水水位影响；
石料石渣地面运输扬尘；
临时堆渣场风蚀扬尘、现有植被破坏；
地面工程、管道敷设产生的扬尘、建筑垃圾；
调试、清库过程产生的废水等。以1 000万m3容量地下水封洞库，施工期48个月为例，施工期环境影响情况及环保措施见表1。

2.1 运营期地下水封洞库储油工艺介绍

原油入库：原油由油轮海运至码头，利用油轮上的卸船泵，经码头装卸臂、卸油管道卸到地上原油罐内。地上油罐原油经泥沙等杂质沉降、计量后，由中转泵加压经管道输送至对应的地下洞库。

原油出库：地下洞库内原油经潜油提升（如图3所示）泵加压后输送到地上油库储罐，经脱水、采样、计量后经装船泵输送至油船外运。原油洞库正常投用后，在原油出库过程中，洞库内油气的压力逐渐减小，当达到设定压力值时，自动补充氮气到洞罐内，防止外部空气进入洞罐，确保洞罐生产安全。运营期工艺流程如图3所示。

图3 运营期工艺流程简图

2.2 运营期污染源分析

通过对工艺流程的分析，项目运营期产污环节主要有地下洞库注油时呼出油气、地下洞库含油裂隙水、废水处理设施产生的含油污泥及设备噪声等，具体分析如下。

2.2.1 工艺废气

地下水封洞库储存原油深埋在地下岩体中，正常储存时，洞库内处于恒温恒压状态，原油库的呼吸系统处于关闭状态，油库没有小呼吸损失。运营期废气主要来自地下洞库注油废气，根据杨森等的研究[8]，黄岛国家石油储备地下水封洞库工程，其300万m3地下洞库原油周转一次，大呼吸损耗的原油约为1 300 m3，可采用类比法估算相应规模工程废气产生量。

2.2.2 废水

废水主要包括地下含油裂隙水，含油裂隙水主要来自地下洞库泵坑内，主要为涌出的地下水，因直接与原油接触，裂隙水中含有油类物质。裂隙水量的大小取决于洞库区域内的地下水文、地质情况和洞库开挖后对围岩裂隙处理的程度。根据《地下水封石洞油库设计标准》（GB/T 50455—2020）对洞库防渗的规定，洞库应采用喷射混凝土或注浆进行防渗处理，处理后的渗水量，每100万m3库容不宜大于200 m3/d。可采用此设计规范估算相应规模工程地下含油裂隙水产生量。

根据广东某地下水封洞库含油裂隙水的检测数据，废水中的主要污染物为COD、石油类、硫化物，COD浓度为139～153 mg/L，石油类浓度为8.2～11.6 mg/L，硫化物浓度为0.4～0.5mg/L。可采用类比法结合工程情况估计含油裂隙水污染物浓度。

2.2.3 固体废物

固体废物主要为废水处理设施产生的含油污泥，属于危险废物，需委托有资质单位处置。

2.2.4 噪声

运营期噪声主要来自库区内各种输油泵、水泵，空压机等运行产生的噪声。其中潜油泵、潜水泵位于地下洞库内，埋深较深，通过岩体及构筑物隔声后对地面声环境几乎无影响，其他噪声设备声级强度在80～90dB之间。

2.3 污染防治措施及可行性分析

2.3.1 工艺废气

参照《排污许可证申请与核发技术规范 储油库、加油站》（HJ1118—2020），对地下洞库注油时呼出的油气，其治理可行技术包括吸附、吸收、冷凝、膜分离、热力焚烧、催化燃烧或组合技术，油气治理设施工艺应为上述可行技术或组合技术，同时根据《储油库大气污染物排放标准》（GB20950—2020）的排放控制要求，油气治理设施处理效率应大于等于95%。

2.3.2 废水

参照HJ1118-2020，对生产废水，预处理可行技术包括隔油、气浮、混凝、吸附、调节，生化处理可行技术包括活性污泥法、生物膜法。含油裂隙水含有油类物质，可采用上述预处理工艺，再经生化工艺处理达标后排入园区污水处理厂。

2.3.3 地下水污染防治措施

①地面设施应参照《石油化工工程防渗技术规范》（GB/T50934—2013）的相关规定进行防渗。②在洞库边界之外一定范围内（不宜小于地下储油洞罐地面投影外扩200 m），设置水力保护区，在该区域内不进行打井开采地下水等活动，以保证不对库区的水文地质条件产生过多扰动。③从国内外地下水封洞库的建设运营经验以及我国现行的行业标准可知，地下水封洞库特别是大型地下水封洞库设置水幕系统是十分必要的，是保证水封效果的一个最有效的措施，在我国现行的《地下水封石洞油库设计标准》（GB/T50455—2020）中，对于水幕系统的设置也做了规定，此外，地下水封洞库应按照《地下水封石洞油库水幕系统设计规范》（SH/T3211—2020） 要求进行设计。④结合库区含水层系统和地下水径流系统特征，按照《地下水环境监测技术规范》（HJ 164—2020）建立覆盖全库区的地下水监控系统，对地下水位及水质开展定期监测。在运营初期，建议对原油中可能包含的有机特征污染物进行监测，包括苯、甲苯、乙苯、二甲苯、氯苯、萘等，根据跟踪监测情况对有机特征污染物指标进行动态调整。

2.4 环境风险

地下水封洞库储油比地面储罐储油具有更高的安全性，体现在以下几方面。

（1）地下水封洞库位于地下深处的基岩内，受地震、台风、雷电、暴雨、滑坡等自然灾害的影响比地面储罐小，更不易损坏。

（2）当发生战争时，地下水封洞库的优势是显而易见的。据试验，深6 m且有覆盖物的洞库就能承受一般炸弹的轰炸，深30 m的地下洞库可以承受各种炸弹的直接命中。地下水封洞库深埋于近百米的岩层以下，在战时其安全性仍旧很高。地下水封洞库适合作为国家战略储备库。

（3）20世纪50年代以来，世界各国已建成几百座地下水封洞库，尚未出现过爆炸、泄漏等安全事故。

在环境风险方面，洞库位于地下水位线以下，受地下水压力包围，在水文地质条件满足的情况下，地下水封洞库在正常运行过程中，地下水是从四周向洞库内渗入，同时由于油品不溶于水，所储存的油品不会向周围地下水扩散而造成对地下水水质的污染。

此外，大型地下水封洞库设置水幕系统，主要目的是改善储库周围岩石缝隙的水文流动形式、维持较高水压而在岩体里建设的一个人工补水系统，水幕系统作为一种人工地下水位保障系统，设有最低水位保证线，水幕系统运营过程中其水位高程高于设定的最低水位保证线，主洞室和水幕巷道的埋置深度也是基于最低水位保证线经过计算确定的。设置水幕系统，可以避免项目运行期间水封洞库周边水位下降至含油液位以下，从而有效降低相应污染风险[9-10]。

综上，从本质安全方面，设置了水幕系统的大型地下水封洞库具有其独特的优势。

地下水封洞库是一种良好的储油形式，对保障国家能源安全具有重大意义，沿海各地将迎来此类项目建设的高峰期，本文从施工期、运营期等方面，初步分析此类项目环境影响评价要点，以供相关人员参考。但大型地下水封洞库储油项目在我国还处于起步阶段，理论与工程方法有待完善，需要在实践中深化研究，不断充实。最后，对此类项目环保工作提出几点建议。

（1）地下水封洞库项目施工周期长，一般在3年以上，施工期对周边环境扰动大，高峰期有较多的废水、石渣产生，应该加强施工期的管理，建议建设单位委托有能力的单位进行环境监理，落实施工期环保措施。

（2）建设单位应依法公开环境信息，配合当地政府做好周边群众的宣传工作，加强与周围公众的沟通，及时解决公众担忧的环境问题，防范与化解环境风险，维护群众环境权益和社会稳定。

（3）在建设项目正式投入运营3～5年内应当开展建设项目环境影响后评价。

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